Влияние дефектов на работоспособность

Наличие тех или иных дефектов в сварных соединениях еще не определяет потерю работоспособности этих соединений. Опасность дефектов, наряду с влиянием технологии производства и собственных характеристик несплошностей (типы, виды, размеры и т.п.) зависит от большого числа конструктивных и эксплуатационных факторов. К конструктивным факторам, можно отнести свойства материалов и конструкцию соединений. Со свойствами материалов связаны: пластичность или хрупкость шва, склонность к образованию и развитию трещин и т.п. Конструкция соединения определяет вид и нагруженность шва, разностенность, вырезы и другие концентраторы напряжений, а также остаточные напряжения.

Эксплуатационными факторами можно считать характеристики нагружения соединений: статистику, динамику, многоцикловую или малоцикловую усталость, наличие перегрузок, температуру, агрессивную среду и т.п.

Таблица 1.1

 

 

При статических нагрузках и пластичных материалах потеря прочности примерно пропорциональна общей площади ∑ S дефектов-включений или непроваров (рис. 1.1 — верх­няя область)

Рис. 1.1. Характер влияния суммарной относительной площади дефектов-включений g на прочность сварных стыков по отношению к прочности основного материала

Причем, если ∑ S < < 5 - 10 % (а иногда 20-30 %), то эти дефекты мало влияют на несу­щую способность стыков, особенно при швах с усилением. В то же время для таких же дефектов, но при мало­пластичном материале, при динамической или вибрационной нагрузках ли­нейная пропорциональность между потерей работоспособности и величиной дефектов может нарушаться и сравнительно небольшие дефекты существен­но влияют на прочность (рис. 1.1 — нижняя область). Если швы имеют концен­траторы напряжений в виде резких усилений или несовпадения кромок, то дефекты (включения) площадью 5—10 % сечения шва не оказывают влияния также и на усталостную прочность стыковых соединений. В то же время остаточные напряжения могут существенно повышать опасность любых дефектов при усталостных нагрузках.

С учетом всех перечисленных выше конструктивно-эксплуатационных факторов для альтернативной оценки опасности сварочных дефектов целесообразно их разделить на две группы: объемные и трещиноподобные. Объемные дефекты не оказывают особого влияния на работоспособ­ность соединений. Эти дефекты (поры, шлаки, включения, непровары без надреза) можно нормировать по размерам или площади ослабления ими сечения шва. Трещиноподобные дефекты, в том числе трещины, весьма опасны для эксплуатации соединений.

Все дефекты по их значимости можно условно распределить по трем группам: малозначительные, значительные и критические. К малозначи­тельным относят отдельные включения и непровары, к значительным — протяженные дефекты и к критическим — трещиноподобные. Трещины и трещиноподобные дефекты по НТД, как правило, считают недопустимыми независимо от их размеров. Объемные дефекты допускают до определен­ных размеров и количества.

 

  1.2.3. Уровни дефектности [ 3, 6]

Выше было показано, что опасность дефектов зависит от их типа и вида, а также от многих конструктивно-эксплуатационных факторов. Перечисленные факторы детерминированы, т.е. относятся к конкретным конструкциям, дефектам и технологическим процессам. В реальном производстве следует учитывать также засоренность продукции дефектами, т.е. статистические показатели дефектности. К ним относятся: q =М/ N— доля дефектных элементов М в партии N и Б = M_b / N— доля брака или доля исправленных элементов с недопустимыми дефектами (стыков, участков шва и т.п.).

Числовые характеристики появившихся дефектов можно считать слу­чайными величинами. Для них справедливы определенные вероятностные модели — статистические распределения. Это распределение Пуассона — для числа появляющихся при сварке дефектов, экспоненциальное или Вейбулла — для размеров появляющихся и обнаруженных дефектов и т.п. Причем оказалось, что средние значения X и дисперсия  показателей q и Б для ряда партий при установившемся стабильном технологическом процессе обладают свойством устойчивости: q = const, Б = const. Таким образом, средние значения q, Б отражают уровень технологии, а диспер­сия — ее стабильность.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: