Заходи підвищення втомної міцності зварних конструкцій
1) Зменшити концентрацію напруги джерела втомної тріщини в зварному з’єднанні та структурі точки концентрації напруги, усунути або зменшити всі засоби концентрації напруги, можна покращити втомну міцність конструкції.
(1) Прийняти розумну структурну форму
① Надавайте перевагу стиковим з’єднанням, намагайтеся не використовувати з’єднання внапуск; Т-подібне з'єднання або кутове з'єднання змінюється на стикове з'єднання, щоб зварний шов уникав кутової частини; При використанні Т-подібних або кутових з'єднань бажано використовувати повністю проникні стикові шви.
② Намагайтеся уникати конструкції ексцентричного навантаження, щоб внутрішня сила елемента була плавною та рівномірно розподіленою та не спричиняла додаткової напруги.
③ Щоб зменшити раптову зміну перетину, коли товщина пластини або ширина пластини сильно відрізняються і потрібне стикування, слід спроектувати зону плавного переходу; Гострий кут або кут на конструкції потрібно зробити дугоподібним, і чим більше радіус кривизни, тим краще.
④ Уникайте просторового зближення тристоронніх зварних швів, намагайтеся не встановлювати зварні шви в зоні концентрації напруги та намагайтеся не встановлювати поперечні зварні шви на основних елементах натягу; Коли це неможливо уникнути, необхідно забезпечити внутрішню та зовнішню якість зварного шва та зменшити концентрацію напруги на носці.
⑤Стиковий зварний шов можна зварювати лише з одного боку, а постійну підкладку не можна розміщувати на задній частині важливої конструкції; Уникайте використання періодичних зварних швів, оскільки на початку кожного зварного шва спостерігається висока концентрація напруги.
(2) Правильна форма зварного шва та хороша якість внутрішнього та зовнішнього шва
(1) Залишкова висота зварного шва стикового з’єднання має бути якомога меншою, і найкраще відстругати (або відшліфувати) після зварювання, не залишаючи залишкової висоти;
② Найкраще використовувати кутові шви з увігнутою поверхнею для Т-подібних з’єднань, без кутових швів з опуклістю;
③ Носок у місці з’єднання зварного шва та поверхні основного металу має проходити плавно, і носок має бути відшліфований або переплавлений аргоновою дугою, якщо необхідно, щоб зменшити там концентрацію напруги.
Усі дефекти зварювання мають різний ступінь концентрації напруги, особливо дефекти лускоподібного зварювання, такі як тріщини, непроникнення, несплавлення та прикуси краю тощо, мають найбільший вплив на втомну міцність. Тому при проектуванні конструкції необхідно забезпечити, щоб кожен зварний шов легко зварювати, щоб зменшити зварювальні дефекти, а дефекти, які перевищують стандарт, повинні бути видалені.
2) Відрегулюйте залишкову напругу
Залишкова напруга стиску на поверхні елемента або концентрація напруги можуть підвищити втомну міцність зварної конструкції. Наприклад, регулюючи послідовність зварювання і локальний нагрів, можна отримати поле залишкових напруг, що сприяє підвищенню втомної міцності. Крім того, зміцнення поверхневої деформації, таке як прокатка, ударна обробка молотком або дробеструйна обробка, також може бути використане для пластичної деформації та зміцнення металевої поверхні та створення залишкової напруги стиску в поверхневому шарі для досягнення мети підвищення втомної міцності.
Залишкова напруга стиску у верхній частині виїмки може бути отримана за допомогою одноразового розтягування перед перевантаженням для елемента з виїмкою. Це пояснюється тим, що знак залишкової напруги надрізу після пружного розвантаження завжди протилежний знаку напруги надрізу під час (пружнопластичного) навантаження. Цей метод не підходить для перевантаження на вигин або багаторазового розтягування. Його часто поєднують із структурними приймальними випробуваннями, такими як посудини під тиском для гідравлічних випробувань, можуть відігравати роль на розтяг перед перевантаженням.
3) Поліпшення структури та властивостей матеріалу
Перш за все, покращення втомної міцності основного металу та металу зварного шва також слід розглядати з огляду на внутрішню якість матеріалу. Необхідно покращити металургійну якість матеріалу, щоб зменшити включення в нього. Для забезпечення чистоти важливі компоненти можуть бути виготовлені з матеріалів процесів плавки, таких як вакуумна плавка, вакуумна дегазація та навіть електрошлаковий переплав; Стійкість до втоми зернистої сталі можна покращити шляхом рафінування при кімнатній температурі. Найкращу мікроструктуру можна отримати за допомогою термічної обробки, а пластичність і міцність можна покращити, одночасно збільшуючи міцність. Загартований мартенсит, мартенсит з низьким вмістом вуглецю та нижній бейніт мають вищу стійкість до втоми. По-друге, міцність, пластичність і міцність повинні бути розумно узгоджені. Міцність — це здатність матеріалу чинити опір розриву, але високоміцні матеріали чутливі до надрізів. Основна функція пластичності полягає в тому, що за допомогою пластичної деформації можна поглинути роботу деформації, зменшити пік напруги, перерозподілити високу напругу, пасивувати виїмку та вершину тріщини, а розширення тріщини можна зменшити або навіть зупинити. Пластичність може забезпечити міцність повної гри. Таким чином, для високоміцної сталі та надвисокоміцної сталі спроба трохи покращити пластичність і в’язкість значно покращить її стійкість до втоми.
4) Спеціальні заходи захисту
Ерозія атмосферного середовища часто впливає на втомну міцність матеріалів, тому доцільно використовувати певне захисне покриття. Наприклад, покриття пластикового шару, що містить наповнювачі при концентрації напруги, є практичним методом вдосконалення.
