Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

ТА БЛИЦА 43

ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА А ДЛЯ ПОПЕРЕЧНОЙ УСАДКИ [1]

Поперечная усадка при сварке

Дпоп = ЛУтах. (4-25)

где А - коэффициент, зависящий от способа и условий сварки.

Усадка увеличивается, если на стадии нагрева полностью исключить раздвигание от оси шва свариваемых пластин при расширении металла, а на стадии остывания устранить все препятствия для сближения пластин в направлении к оси шва. При этом А приближается к максимальному значению, равному 2. В реальных случаях Л<2. Например, при электрошлаковой сварке А «1,6. При дуговой сварке встык с полным прдплавле-нием, как правило, Л = 1-1,2. Формула (4.24) справедлива также для алюминиевых, магниевых и титановых сплавов.

В случае неполного проплавления (например, при приварке к пластине других элементов угловыми швами) поперечная усадка уменьшается (табл. 4.3).

4.3.2. Экспериментальные методы

Существуют различные физические методы измерения остаточных напряжений - рентгеновский, магнитный, ультразвуковой, однако наиболее распространенными являются механические методы, основанные на измерении деформаций и перемещений при разрезке Металла и освобождении его от напряжений [1]. В простейшем случае остаточные напряжения предполагаются одноосными. В этом случае размер базы измерения выбирается большой -до 100 мм (рис. 4.13,6). После начальных замеров с двух сторон пластины ее разрезают на полоски, ширина кото-

рых в зоне значительных градиентов напряжений должна быть как можно меньше. По разности замеров на базе £ до и после разрезки определяют напряжение по формуле

аост= - ЯА5/5. (4.26)

Другой способ - вырезка полоски поперек шва (рис. 4.13, в). Ширина полоски должна быть менее половины ширины зоны пластических деформаций. Сварная балка также может быть разрезана на полосы. Возможно также последовательное состра-гивание слоев металла.

Для определения двухосных напряжений пластину разрезают на клетки, каждая из которых имеет две перпендикулярные базы измерения деформаций (рис. 4.13, г). Вместо нанесения баз возможно наклеивание тен-зодатчиков. По деформациям при разрезке определяют нормальные компоненты напряжения:

Рис. 4 13. Измерение остаточных напряжений методом разрезки пластины-а - распределение продольных остаточных напряжений по ширине пластины; б ~ разрезка иа продольные полосы при определении одноосных напряжений; в - разрезка на поперечные полосы; г - разрезка иа клетки; 26]-ширина зоны пластических деформаций; Б - база измерения; L - ширина полосы

Стост п = - (е.! - ие ) 20/(1 - ц),

(4.27)

Рис. 4.14. Измерение остаточных напряжений у поверхности массивного тела методом рассверливания отверстия или углубления кольцевой канавки: d2, di, d, - последовательное увеличение диаметра отверстия; h, h, h. I, - увеличение глубины канавки; Б - базы измерения перемещений

где i, / = 1, 2; р -коэффициент Пуассона, р = 2G

=-.Для определения

2(0 +К) касательных напряжений добавляют еще одну или две базы измерений под углом 45°.

Измерения напряжений в массивных деталях, как правило, производятся

только у поверхности. При этом вокруг баз измерения производится вырезка кольцевой канавки или последовательное рассверливание отверстия внутри базы (рис. 4.14).

4.4. Уменьшение саарочных деформаций, напряжений и перемещений

4.4,J. Рациональное конструирование

За счет выбора размеров и расположения сварных швов можно добиться существенного уменьшения коробления конструкции. Для этого следует назначать минимальные, получающиеся из расчета на прочность катеты угольных швов; обеспечивать максимальную жесткость конструкции к моменту сварки швов; располагать швы симметрично для взаимной компенсации перемещений от отдельных швов.

Некоторые из перечисленных приемов могут приводить к росту напряжений (сварка в жестком контуре) или снижать качество металла шва (сварка с минимальным катетом шва).

В некоторых случаях можно компенсировать перемещения при сварке за счет предварительных искажений формы деталей противоположного знака. В случае неизбежности перемещений при сварке в конструкции должен быть обеспечен доступ для последующей правки (см. 4.4.3, 4.4.4).

4.4.2. Рациональная технология сборки и сварки

Существенное уменьшение остаточных перемещений может быть достигнуто за счет сборки в жестком приспособлении или на прихватках перед началом сварки, за счет рациональной последовательности наложения швов, а также за счет выбора способа и режима сварки с минимальной погонной энергией. При многопроходной сварке погонная энергия существенно ниже, чем при однопроходной сварке такого же шва, а при контактной, лазерной и электронно-лучевой -ниже, чем при дуговой. Следует задавать размеры заготовок с учетом последующей усадки или предварительно создавать в заготовках деформации противоположного знака.

4.4.3. Пластическое деформирование после сварки

Этот прием применяется в основном для правки конструкции. Чаще всего деформация осуществляется за счет сжатия шва и околошовной зоны в направлении толщины сваренных пластин. При этом уменьшается усадка шва, образовавшаяся после сварки. Одновременно снижаются продольные остаточные напряжения в шве. Применяются различные способы деформирования: прокатка роликами, проковка, обработка взрывом [5].

Обработка может быть осуществлена как после полного остывания, так и сразу после сварки (например, роликом, движущимся вслед за дугой или сварочным электродом при точечной контактной сварке).