Лекция №16 Остаточные сварочные напряжения Теория сварочных процессов

Лекция №16
Остаточные сварочные
напряжения
Теория сварочных процессов
𝜎 =𝜀∙𝐸
∆поп
𝜀=
𝐵
𝛼 𝑞
∆поп = 𝐴 ∙
𝑐𝜌 𝑉𝛿
А – экспериментальный коэффициент (0,8…1,2)
𝛼 𝑞 1
𝜎 = 𝐸(𝐴 ∙ )
𝑐𝜌 𝑉𝛿 𝐵
Теория сварочных процессов
Пример: варка катушки в трубопровод.
Длина ввариваемой катушки L должна быть ≥ диаметра
трубопровода D.
Теория сварочных процессов
Методы оценки сопротивляемости образованию ХТ.
1. Расчётные методы.
1.1. Параметрические уравнения.
𝐶экв
𝑀𝑛 𝑆𝑖 𝐶𝑟 + 𝑀𝑜 + 𝑉 𝑁𝑖 + 𝐶𝑢
=𝐶+
+
+
+
6
24
5
15
(Формула МИСа)
Если 𝐶экв > 0,4, то есть склонность к образованию ХТ.
Потенциальная склонность к ХТ – это возможность возникновения ХТ
при повышенном содержании диффузионного водорода и высоком
уровне остаточных сварочных напряжений для стали с данным
химическим составом.
Теория сварочных процессов
Преимущества метода:
1) простота использования метода
2) виден весовой коэффициент влияния разных химических элементов.
Недостатки метода:
1) не учитываются остаточные химические элементы;
2) не учитывается содержание водорода;
3) не учитываются остаточные сварочные напряжения.
4) не учитывается режим и технология сварки.
Теория сварочных процессов
1.2. Программный комплекс «Свариваемость»
Алгоритм работы:
Ввод исходных данных
δ, хим. состав, q/V, Тп, Нш0, В и др.
Решение тепловой задачи
Тmax, t>1000, ω6/5
Решение структурной задачи
М, Б, ФП, А, dз
Расчёт механических свойств
σт, σв, δ, ψ, KCV
Решение диффузионной задачи
Нmax, τmax
Расчёт σсв
Расчёт σкр=f(М, Б, ФП, dз, H max)
ХТ нет
Да
σкр>σсв
Теория сварочных процессов
Нет
ХТ
1.2. Программный комплекс «Свариваемость»
Алгоритм работы:
δ-толщина, мм
q/V-погонная Е, Дж/мм
Тп – температура подогрева
Нш0 – исходная концентрация Н2 в шве, см3/100г мет
B – ширина заготовок, мм
Нmax – максимальное содержание водорода
τmax – время достижения максимальной концентрации Н2.
Теория сварочных процессов
2. Экспериментальные методы оценки
сопротивляемости ХТ.
2.1. Технологические пробы.
Пробы переменной жёсткости
J, V, U = const (М, Б, dз, Нш0=const)
σкр = const
σсв = var (зависит от Bi)
Теория сварочных процессов
Критерий оценки сопротивляемости:
- максимальная ширина Bi, при которой образуются ХТ
Этот метод используется для сравнительной оценки.
Теория сварочных процессов
2.2. Машинные испытания.
Проводятся по методике
ЛТП 2.
Последовательность
испытания:
1) сварка образца;
2) нагружение силой F;
3) фиксирование времени
разрушения;
4) пересчёт силы в
напряжение;
5) построение диаграммы.
Теория сварочных процессов
σр – напряжение, при котором
происходит разрушение, МПа;
t – время разрушения;
σрi – i-ое напряжение, МПа;
ti – время разрушения под
действием σрi, ч
Это метод для сравнительной оценки
материалов либо технологий.
σр min – показатель
сопротивляемости
образованию ХТ, это max
напряжение, при котором в
течении 20 часов не
образуются ХТ.
Теория сварочных процессов
Методы борьбы с ХТ.
Существует три метода борьбы с ХТ:
1) конструктивные;
2) металлургические;
3) технологические.
1. Конструктивные методы направлены на снижение остаточных
сварочных напряжений за счёт жёсткости.
2. Металлургические методы направлены на снижение Сэкв в шве и
основном металле.
𝜔6/5
М=90%
=
А
(Сэкв )В
С увеличением Сэкв снижается
𝜔6/5 М=90%
Теория сварочных
процессов
3. Технологические.
1) Подогрев.
СТЦ1 – без подогрева → 𝜔6/5 (1)
t0 – температура окружающей
среды, оС
Тп – предварительный подогрев,
оС (100…300оС)
СТЦ2 – с предварительным
подогревом → 𝜔6/5 (2)
СТЦ3 – с сопутствующим
подогревом(Тсп, оС) → 𝜔6/5 (3)
𝜔6/5 (3) < 𝜔6/5 (2) < 𝜔6/5 (1)
Тпс – послесварочный подогрев
tпс – время начала послесварочного подогрева.
Теория сварочных процессов
Снижение концентрации водорода.
1) прокалка электродов, флюсов;
2) осушение защитных газов;
3) очистка поверхностей;
4) осушка поверхностей;
5) защита зоны сварки от ветра и влаги;
6) применение аустенитных свариваемых материалов.
Все эти мероприятия снижают исходное содержание Н2 в шве.
Теория сварочных процессов