20. Общая схема учета начальных напряжений

Приведенные выше зависимости конечных сварочных дефор­маций и напряжений предполагали, что свариваемые листы перед сваркой не имеют никаких начальных напряжений. В действитель­ности почти все детали, подвергающиеся сварке, имеют началь­ные напряжения большей или меньшей величины, полученные при тех или иных обстоятельствах. Поэтому возникает воп ос, в какой мере начальное напряженное состояние отразится на ко­нечных остаточных деформациях и напряжениях?

Начальное напряженное состояние может явиться результатом предшествующих операций, которым подвергался материал, иду­щий на сварку В основном операциями, вызывающими начальные напряжения в свариваемых деталях, являются: прокатка, пласти­ческая обработка (гнутье, вальцовка, штамповка), подготовка под сварку (обработка кромок с помощью газовой резки), терми­ческая обработка перед сваркой и, наконец, сварка, предшество­вавшая той, которая подлежит рассмотрению.

Если бы начальные напряжения были получены только в ре­зультате механических воздействий, и таковыми же обусловли­вались остаточные напряжения от самого процесса сварки, то конечное напряженное состояние можно было бы определить как сумму начальных и сварочных напряжений (с учетом пла­стических деформаций). Но так как остаточные напряжения от сварки обусловлены всегда и механическими и тепловыми воздей­ствиями, а начальные напряжения могут быть вызваны не толь­ко приложением внешних сил, то простое суммирование началь­ных и сварочных напряжений невозможно.

Для учета начальных напряжений при определении деформа­ций и напряжений от сварки можно поступить следующим об­разом: при определении действительных деформаций Д, соответ­ствующих данному моменту времени, следует исходить не из тепловых деформаций X (с поправкой на ранее полученные де­формации), а из суммы начальных упругих деформаций єн (вы­численных по начальным напряжениям) и тепловых деформаций X, с соответствующими поправками. Такой метод можно применить, если известна только эпюра начальных напряжений и не известна эпюра начальных деформаций (упругих и пластических).

Так как начального напряженного состояния не могло бы су­ществовать, если бы не произошли пластические деформации, то наиболее целесообразно было бы установить те пластические деформации, которые вызвали данное начальное напряженное состояние. Если бы были известны те пластические деформации, которые привели к начальному напряженному состоянию, то для определения конечных сварочных деформаций можно было бы полностью использовать изложенный выше метод теоретического определения сварочных деформаций и напряжений. Действи­тельно, в этом случае нужно было бы в каждый данный момент времени учитывать кроме пластических деформаций, возникших в процессе сварки в предшествующие моменты времени, еще и пластические деформации, явившиеся причиной начального напря­женного состояния.

Используя таким образом общий метод определения сва­рочных деформаций и напряжений, можно оценить влияние на­чальных напряжений в некоторых частных случаях, имеющих особенно большое значение для сварных конструкций. К таким случаям следует отнести: случаи сварки листов, кромки которых были обрезаны газом: случаи наложения второго и последую­щих слоев на ранее выполненный первый слой шва; случаи вы­полнения сварки деталей, которые сами представляют собою сварную конструкцию; случаи сварки деталей, получивших на­чальные деформации и напряжения в результате механических воздействий при вальцовке, гнутье и других операциях.

Особо следует рассмотреть случай начального напряженного состояния (при отсутствии пластических деформаций), вызван­ного механическими воздействиями и соответствующими закре­плениями на время выполнения процесса сварки. Этот случгй рассмотрен в главе, посвященной мерам борьбы с деформациями при сварке.

Ниже рассматривается влияние первого слоя на деформации от последующих слоев, влияние первого шва на деформации от последующих швов и влияние газовой резки на деформации от сварки.