§ 3. Повышение статической прочности

Основным путем повышения статической прочности сварных соединений является улучшение технологического процесса сварки, которое может осуществляться по нескольким направ­лениям:

а) повышение качества защиты нагретого и расплавленного металла от влияния окружающей среды;

б) получение требуемого состава металла шва;

214

в) регулирование теплового воздействия процесса сварки на металл;

г) отсутствие дефектов сварки и получение рациональных геометрических форм сварных соединений.

Указанными способами с применением подогрева или искус­ственного охлаждения удается влиять на механические свойства металла различных зон и их размеры. В частности, можно уменьшить скорость охлаждения и степень закалки металла; пу­тем искусственного охлаждения уменьшить ширину разупрочнен-ных зон. Любые мероприятия, направленные на уменьшение раз­нородности свойств металла в различных зонах, способствуют повышению статической прочности сварных соединений. В неко­торых случаях, когда не удается ликвидировать зоны с низкими пластическими свойствами, шов выполняют пластичным с низ­ким пределом текучести. В этом случае пластические деформа­ции от нагрузок сосредоточиваются в зоне шва.

Широко распространены методы повышения прочности, осно­ванные на использовании термической обработки (см. табл. 9.2). Отпуск сварных конструкций (общий или местный), как прави­ло, понижает предел текучести металла в зонах закалки и кон­центрации пластических деформаций, но повышает пластичность металла в этих зонах. При наличии резких концентраторов на­пряжения в изделии, особенно, если эксплуатация ведется при низких температурах, восстановление пластичности металла при­водит к повышению конструктивной прочности изделий (гла­ва XI, § 4), несмотря на понижение предела текучести металла. Одновременно общий отпуск значительно снижает остаточные напряжения. На рис. 9-15 приведены показатели пластичности и прочности для образцов с надрезами, которые были переплав­лены по кромке (кривые 2), а затем прошли высокий отпуск (кривые <?). Обнаруживается заметное повышение пластичности и прочности, в особенности при низких температурах.

Нормализация с отпуском или закалка с отпуском позволя­ют устранить последствия перегрева в перлитных сталях, повы­сить прочность в зонах высокого отпуска и улучшить структуру металла шва. Закалку с последующим старением используют для изделий из сталей и сплавов, которые предназначены для работы в состаренном состоянии.

Термической обработке может предшествовать .пластическая деформация, осуществляемая путем прокатки роликами, в целях дробления зерен литой структуры металла. Применяют термо­механическую обработку сварных соединений, сочетая пласти­ческую деформацию с термической обработкой.

Механические методы повышения статической прочности направлены либо на улучшение геометрических форм за счет съема металла, либо на создание пластических деформаций в целях упрочнения металла. Оба приема имеют положительное

215

значение и для конструкций, испытывающих переменные нагруз­ки (см. главу VIII).

Механическая обработка обычно снижает концентрацию напряжений. Упрочнение металла, осуществляемое прокаткой роликами или ударными инструментами, целесообразно приме­нять для повышения статической прочности в тех случаях, когда металл достаточно пластичен н требуется повысить прочность отдельных зон, например, зоны отпуска. При наличии концентра­торов или других причин, вызывающих локализацию пластиче­ских деформаций, методы механического упрочнения, основан­ные на создании деформаций удлинения, следует применять с осторожностью. Это замечание полностью относится также к металлам, склонным к деформационному старению.