Процесс сварки сопровождается развитием в металле сварных соеди­нений необратимых объемных изменений, в результате которых в конст­рукциях возникают остаточные деформации и напряжения. Являясь соб­ственными напряжениями, т. е. уравновешенными в любых сечениях сварной конструкции, они имеют специфический уровень и распределе­ние (см. подразд. 17.2).

На основании многочисленных экспериментальных и теоретиче­ских исследований сложились следующие представления о распреде­лении остаточных продольных напряжений ot в стыковых однопроход­ных соединениях, выполненных электродуговой сваркой. В перлитных и аустенитных сталях, а также в титановых сплавах, структурные пре­вращения в которых либо вовсе не происходят, либо завершаются при высоких температурах, когда металл находится в разупрочненном со­стоянии, характер распределения остаточных напряжений одинаков. Максимальные растягивающие напряжения действуют в шве и около - шовных зонах: в низкоуглеродистых и аустенитных сталях о «о

Лш;іх *

(рис. 20.22, а, о), в титановых сплавах (рис. 20.22, в) а « « (0,5...0,8)а,

’ти

а - малоуглеродистая сталь (5 = 8 мм); б ~ аустенитная сталь 12Х18Н9Т (s = 2 мм);
в - титановый сплав 014 (5 = 1,5 мм); г - алюминиевый сплав АМг-б (s = 10 мм)

В алюминиевых сплавах в средней части наблюдается характерный «седлообразный» вид эпюры (рис. 20.22, г) — о « (0,6...0,8)о. Растя­гивающие напряжения уравновешены сжимающими напряжениями в основном металле, величина которых определяется действительными деформациями. Представленные эпюры остаточных продольных на­пряжений од действуют по всей длине швов, за исключением конце­вых участков.

Структурные превращения, происходящие в металлах при темпе­ратурах значительно меньших, чем температура разупрочнения металла, когда о * 0, оказывают влияние на величину и распределение продоль­ных остаточных напряжений о Чем ниже температура структурных пре­вращений (появление неравновесных мартенситоподобных структур), тем меньше в зоне превращений растягивающие напряжения При низких температурах превращений (ниже 300 °С) возникают сжимаю­щие напряжения. На рис. 20.23, а показано типичное распределение на­пряжений ov в среднелегированной стали (высокопрочные стали). Вне зоны сжимающих напряжений действуют растягивающие напряжения (пики напряжений), по величине равные (0,6...0,9)о. В легированных ста­лях, сваренных аустенитным присадочным металлом (рис. 20.23, б), в шве напряжения ох растягивающие и равные о аустенита, в околошовных зо­нах в пределах зон, где произошли структурные превращения, ог сжима­ющие. По краям зоны пластических деформаций напряжения ох растя­гивающие, равные по величине (0,6...0,9)cjs основного металла.

жения. Вопрос о влиянии только остаточных сварочных напряжений на прочность и долговечность сварных соединений и конструкций не всегда однозначен, так как процесс сварки сопровождается не только возникновением остаточных напряжений, но и возможным существен­ным изменением структуры и свойств металла в сварном соединении, кроме того, сам шов, как правило, является концентратором напряже­ний. Оценить влияние всех факторов в совокупности на прочность и работоспособность сварных соединений и конструкций можно толь­ко в результате экспериментальных исследований. Однако некоторые моменты о влиянии остаточных сварочных напряжений на работо­способность конструкций достаточно изучены и подтверждены экс­периментами.