Любое сварное соединение, выполняемое сваркой плавлением, нарушает структурную однородность прокатного, кованого или лито­го металла, который может применяться для сварной конструкции. Такое сварное соединение имеет четыре степени неоднородности. В сварном соединении следует различать 3 зоны (рис. 4.1): I - литой металл шва, представляющий собой сплав наплавленного (электро­дного) и расплавленного основного металлов; II - ЗТВ, представляю­щая собой «сэндвич» различных структур, образовавшихся в основ­ном металле в результате сварочного нагрева; III - не измененная нагревом текстура основного металла. Отсюда определяются и степе­ни неоднородности.

1- я степень - структурная неоднородность (крупнокристалличес­кий литой металл шва, набор видоизмененных нагревом структур в ЗТВ и неизмененная текстура основного металла).

2- я степень - химическая неоднородность. Она заключается в том, что очень часто для выполнения шва применяют электроды (или при­садочные материалы), по своему химическому составу отличающиеся от химического состава основного металла. Кроме этого, перепад кон­центраций одного и того же элемента в основном металле и шве под влиянием термического цикла сварки может инициировать диффу­зионные процессы, приводящие иногда к созданию зон с повышенной концентрацией того или иного элемента (например, диффузионной прослойки в районе линии сплавления).

3- я степень - механическая неоднородность. Поскольку зоны свар­ного соединения имеют различную структуру и химический состав, то в этих зонах наблюдается различие механических свойств. Как правило, во многих случаях химический состав металла шва выбира­ют так, чтобы прочность металла шва была несколько ниже прочнос­ти основного металла. А для получения равнопрочного сварного со­единения недостаток прочности компенсируется увеличением сечения шва за счет усиления. Кроме этого, менее прочный металл шва при действии напряжений растяжения работает как «мягкая про­слойка», приводя к получению в металле шва (особенно при щелевой разделке кромок) объемного напряженного состояния и увеличению предела прочности сварного соединения при растяжении, обеспечи­вая, таким образом, его равнопрочность даже при малой (технологи­ческой) высоте усиления шва.

4- я степень - геометрическая неоднородность, заключающаяся в изменении сечения из-за наличия усиления шва, которое может иметь разный радиус перехода г к основному металлу. При большой высоте усиления (низкая прочность металла шва) радиус перехода может быть мал, что при нагрузке соединения вызывает в месте пе­рехода высокую геометрическую концентрацию напряжений. Это, особенно в конструкциях из высокопрочных материалов, требует принятия специальных мер для увеличения радиуса перехода г (на­плавки «холостых» валиков - галтелей, специальной механической обработки и др.).