Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями.



Способы уменьшения сварочных напряжений и деформаций. Существует много способов и приемов регулирования и уменьшения напряжений и деформаций, возникающих при сварке. Они могут быть использованы: на стадии проектирования сварной конструкции; на стадии, предшествующей сварке, и непосредственно во время сварки; после завершения сварки и полного остывания конструкции.

Из мероприятий, используемых на стадии проектирования сварной конструкции, прежде всего необходимо отметить меры, направленные на уменьшение массы (объема) наплавленного металла. В результате снижающихся в этом случае сечений стыковых и угловых сварных швов и величин погонных энергий сварки резко уменьшаются усадочная сила, сварочные пластические деформации и напряжения. Снижение массы наплавленного металла в стыковых сварных соединениях можно получить за счет применения рациональных форм и параметров разделки кромок. Так, использование Х- и К- образных разделок кромок вместо У- образных обеспечивает сокращение массы наплавленного металла на 30—70%. Дополнительное снижение наплавленного металла может быть достигнуто применением разделок с минимально возможными углами скоса кромок и зазорами между свариваемыми элементами. Следует заметить, что использование Х- и К- образных разделок кромок, особенно с уменьшенными углами разделки, позволяет практически полностью исключить угловые деформации в готовых сварных конструкциях.

Пластические деформации, приводящие к искажению форм сварной конструкции, в целом могут быть снижены путем принятия таких решений, которые бы позволяли отдельным элементам конструкций беспрепятственно перемещаться в процессе сварки. Одно из таких решений связано с применением нахлесточных соединений, у которых смещение свариваемых элементов происходит свободно, изменяя лишь размер нахлестки. Коробление конструкций с тонкостенными элементами дополнительно уменьшается при расположении швов на жестких каркасах.

Если появление недопустимых искажений форм и размеров, а также высоких остаточных напряжений от сварки неизбежно, в проекте должна быть предусмотрена возможность обработки и правки конструкций и ее отдельных элементов тем или иным способом. При этом должен быть обеспечен доступ для выполнения указанных работ.

Большие возможности для регулирования и уменьшения остаточных напряжений и деформаций представляют мероприятия, используемые на стадии сборки и сварки конструкций.

Сборка. Сборку элементов свариваемых конструкций необходимо выполнять с помощью прихваток или жестких сборочно-стяжных приспособлений. Выбор того или иного способа определяется типом и размерами конструкций, предъявляемыми к ней требованиями и условиями ее изготовления или монтажа.

Сборка конструкций на прихватках позволяет значительно уменьшить наблюдаемые деформации и перемещения элементов конструкций в зоне сварки, что является важным фактором при изготовлении изделий сложной геометрической формы. Вместе с тем при таком жестком закреплении кромок свариваемых элементов в сварном соединении развиваются существенно пластические деформации и напряжения, которые целесообразно в последующем снижать соответствующими технологическими приемами.

Сборка конструкций с помощью жестких сборочно-стяжных приспособлений обеспечивает более " мягкое" закрепление кромок сопредельных элементов, не препятствующее их перемещению, обусловленному нагревом и расширением металла в процессе сварки и усадки металла шва. Такое перемещение элементов способствует снижении остаточных напряжений и деформаций в конструкциях Однако это приводит к усадке и закрытию зазора по мере продвижения сварочной дуги, что вызывает необходимость в проведении дополнительных операций по его восстановлению.

При подготовке и сборке конструкций под сварку широкое распространение получил способ обратной деформации, который заключается в следующем. При сборке конструкций или элементов искусственно создаются деформации, обратные по знаку ожидаемым при сварке.

  Сварка. Основными средствами, используемыми при сварке для снижения возникающих напряжений и деформаций, являются: рациональная последовательность наложения швов и слоев, уменьшение погонной энергии, применение оптимальных способов выполнения швов, проковка металла, подогрев перед сваркой.

Последовательность сварки отдельных швов конструкций должна устанавливаться таким образом, чтобы она не создавала жестких контуров и в максимальной степени обеспечивала возможность перемещения свариваемых элементов при усадке после сварочного нагрева (естественно, не вызывая заметного искажения формы).

Правильно выбранная последовательность сварки швов позволяет в значительной степени снизить суммарные деформации сварных стержневых конструкций или конструкций с симметричным сечением, например двутавровых балок. Эффект в этом случае достигается за счет применения такого порядка наложения продольных швов, при котором каждый последующий шов вызывает деформации обратного знака по отношению к деформациям, полученным при сварке предыдущего шва. Происходит взаимное уравновешивание деформаций относительно центра тяжести сечения свариваемой конструкции.

Уменьшение погонной энергии сварки снижает величину усадочной силы и деформаций, возникающих при сварке. Поэтому следует назначать и использовать способы и режимы сварки, обеспечивающие минимальные тепловложения на один проход шва. Поскольку погонная энергия примерно пропорциональна сечению швов, то сварку следует выполнять на режимах, формирующих валики с возможно малыми поперечными сечениями. Многопроходная сварка в этом отношении имеет преимущество перед однопроходной. Следует, однако, при определении технологии сварки иметь в виду и другие требования, предъявляемые к процессу и качеству сварных соединений, например относящиеся к скорости охлаждения, производительности и т.д.

Выбор рационального способа выполнения швов, определяемый маркой и толщиной стали, а также протяженностью соединения, позволяет улучшить термический цикл сварки и существенно снизить остаточные напряжения и деформации. Весьма показательным в этом отношении является обратноступенчатый способ, рекомендуемый для ручной и механизированной сварки швов большой протяженности. Обратноступенчатая сварка, особенного тонкого металла, способна резко уменьшить остаточные напряжения и деформации . Эффективность снижения при этом будет тем выше, чем короче участки (ступени), выполняемые вразброс, и с чем большими временными интервалами выполняются смежные участки шва. При сварке толстолистовых конструкций благоприятное влияние на снижение напряжений и деформаций оказывают способы сварки секциями, каскадом, горкой. Эти способы обеспечивают более равномерный нагрев металла по толщине свариваемого элемента и снижают вероятность появления нежелательных структурных превращений при охлаждении. Такое же влияние оказывает и предварительный, и сопутствующий подогревы при сварке.

Проковка металла шва и околошовной зоны способствует значительному снижению остаточных сварочных напряжений растяжения. При проковке имеет место осадка металла в направлении его толщины, что вызывает расширение металла в перпендикулярном направлении, создавая напряжение сжатия. Для проковки могут быть использованы пневматические молотки и зубила.

К мероприятиям по снижению напряжений и деформаций, выполняемым после завершения сварки и остывания конструкций, можно отнести отпуск сварных конструкций, обработку взрывом, правку.

Отпуск сварных конструкций применяют для изменения структуры и свойств металла, а также для эффективного снижения остаточных напряжений. При отпуске различают стадии: подогрева, выравнивания температур, выдержки при заданных температурах, остывания. Наибольшее снижение напряжений происходит на стадии нагрева и определяется температурой отпуска: чем выше температура отпуска, тем полнее устраняются остаточные напряжения. Температуры отпуска, обеспечивающие значительное снижение остаточных напряжений при сварке стальных конструкций составляют: для углеродистых, низко- и среднелегированных сталей — 500—680°С, для высоколегированных сталей аустенитного класса — 850—1050°С.

Отпуск бывает местный и общий. При общем отпуске нагревается вся сварная конструкция и остаточные напряжения снижаются во всех ее точках независимо от сложности формы. В строительстве такой отпуск применяется очень редко. Гораздо чаще, особенно при сварке технологических трубопроводов, применяется местный отпуск, при котором нагреву подвергаются только шов и металл околошовной зоны.

Обработка взрывом сварных соединений позволяет создавать по аналогии с проковкой металла напряжения сжатия в металле шва и околошовной зоне и является эффективным средством снижения остаточных напряжений.

Правка конструкций производится при местных или общих деформациях сварных конструкций и изделий, выходящих за пределы требований проектной документации. Она осуществляется механическим или термическим методами.

При механической правке с помощью статических или ударных воздействий создаются пластические деформации в зонах, где металл испытал усадку. Это могут быть гибка, растяжение, проковка, прокатка и т.п. При этом в подвергаемых правке зонах стремятся получить результирующую сумму остаточных пластических деформаций, равную нулю. Правку выполняют в холодном или, что чаще, горячем состоянии металла.

Термическая правка производится путем местного нагрева металла пламенем газовых, лучше ацетилено-кислородных, горелок. Температура нагрева 650—700°С. Допускается повышение температуры нагрева до 900°С (кроме правки конструкций из термически упрочненных сталей). При термической правке стремятся вызвать усадку таких участков сварной конструкции, которые, " сжимаясь", устраняют перемещения, возникшие после сварки.

 

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-06-09; Просмотров: 279; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.013 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь