Материал: 1695

55

Рис. 31. Термическая правка выгиба различной кривизны

Рис. 32. Правка перекоса ребер (а) и полок (б) нагревом полос соответственно на ребре и стенке

Рис. 33. Правка выпученной листовой стали нагревом

Рис. 34. Правка выгиба нагревом полосы

56

Рис. 35. Правка выгиба нагревом клиньев

При значительных деформациях применяют ступенчатый метод нагрева клина (рис. 29). Нагревают участок а от вершины к основанию. Охлаждают нагретый участок до исчезновения свечения металла, а затем нагревают участок б. Во избежание деформаций при любой толщине металла нагрев ведут одновременно двумя горелками с обеих сторон клина.

Правка выпучин осуществляется путем нагрева полос (рис. 33). Правку продольного выгиба выполняют термическим методом путем

нагрева полос на выпуклой кромке элемента или клиньев (рис. 34, 35). Стрелками указано направление деформации после правки.

Правка поперечного выгиба, грибовидности, перекоса ребер и полок дана на рис. 30, 31, 32, 35.

Результаты правки грибовидности и перекоса поясов проверяют после нагрева полосы.

12. ВЛИЯНИЕ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР НА СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Анализ аварийных разрушений мостовых конструкций показывает (табл. 23), что они наблюдались в основном при пониженных температурах и связано это со следующими особенностями изменения свойств металлов при отрицательных температурах:

а) понижение пластичности, особенно у конструкционных углеродистых и низколегированных сталей;

б) рост чувствительности к концентрации напряжений, уменьшение ударной вязкости.

Критерием хладостойкости стали, как известно, является критическая температура перехода металла в хрупкое состояние (порог хладоломкости T50). Чем она выше, тем меньшей хладостойкостью обладает сталь.

57

Рассмотрим основные факторы, снижающие хладостойкость сварных соединений:

а) химический состав металла шва. Его состав определяется химсоставом основного и присадочного металлов, глубиной проплавления основного металла, температурой изделия и окружающей среды и т.д. Наиболее простой способ оценки свойств металла шва – определение порога хладоломкости;

б) термический цикл сварки. Он влияет на размеры зоны термического влияния сварного соединения и определяется скоростью охлаждения металла, которая зависит от погонной энергии дуги. Он влияет на рост зерна, закалку, отпуск и старение стали. Влияние термического цикла регулируется подогревом или последующей термической обработкой после сварки;

в) пластические деформации металла и деформационное старение. Эти факторы наиболее опасны, так как вызывают охрупчивание стали при понижении температуры, особенно при наличии в сварном соединении концентраторов напряжений: непроваров, мест остановки процесса сварки, подрезов шва;

г) форма сварных соединений. Она может стать причиной разрушения конструкции, если сталь находится в результате действия низких температур в хрупком или полухрупком состоянии.

Из курса «Сопротивление материалов» известно, что условием хрупкого разрушения стали является следующее соотношение:

τmax < τS ,

σ1 Rσ

где τmax– максимальные касательные напряжения; σ1 – нормальные напряжения; τS–сопротивление сдвигу; Rσ – сопротивление разрушению отрыва.

Понижение температуры способствует росту τS, а следовательно, повышается отношение τS / Rσ . Наклеп стали вызывает рост τS и сниже-

58

ниеRσ . Чем больше скорость нагружения стали, тем выше τS ( Rσ практи-

чески не изменяется), вследствие чего растет вероятность хрупкого разрушения материала. Концентраторы напряжений в сварном соединении – подрезы шва, резкий переход металла шва к основному металлу, раковины, непровары и др. – влияют на характер напряженного состояния, т.е. на соотношение между наибольшими нормальными напряжениями σ1 и наибольшими касательными напряжениями τmax.

Необходимым условием хрупкого разрушения конструкции является наличие местного или общего снижения деформационной способности металла, временное повышение напряжений, местное или общее понижение прочности металла.

Представление о разрушении как о следствии пластической деформации позволило применить дислокационные теории для объяснения причины хрупких разрушений конструкций. Согласно теории Стро (Англия) при низких температурах мала диффузионная подвижность атомов. Поэтому при пластической деформации головная дислокация остановится у стопора (граница зерна, шлаковое или неметаллическое включение). Последующие движущиеся за ней дислокации будут тормозиться и увеличивать напряженное состояние. В конечном итоге действующее напряжение может превзойти прочность кристалла и привести к образованию трещины.

Коттрелл (Англия) за стопор берет пересекающиеся дислокации. В результате их взаимодействия образуется новая дислокация – «сидящая дислокация». Они, сливаясь, образуют трещину.

Гриффитис (США) считает, что разрушение твердого металла есть следствие поглощения им некоторого количества упругой энергии и превращение последней в поверхностную энергию его частей, получившихся при образовании трещины.

Хрупкое разрушение происходит быстро (скорость распространения трещины достигает примерно 2 км/с). При вязком разрушении, сопровождающемся заметной пластической деформацией, скорость распространения трещины примерно 6 м/с.

В.В. Шеверницкий и Г.В. Жемчужников дают следующую схему хрупкого разрушения сварных конструкций. Во время эксплуатации конструкций при низкой температуре на участках с резкими концентраторами напряжений создается местное повышенное напряженное состояние. При наличии значи-

тельных остаточных напряжений на этом участке достаточно небольшого импульса, чтобы возникла и начала распространяться хрупкая трещина. Таким импульсом может быть резкое снижение температуры. Известно, что при изменении температуры на 1 °С в стали возникают напряжения, равные 0,25 кгс/мм2.

Мелкозернистая кипящая сталь хорошо гасит трещины при комнатных температурах, но хуже сопротивляется распространению трещин при