25. Статическая прочность сварных соединений со смещением кромок.

Статическая прочность — прочность при статической нагрузке.

Основной параметр сварных соединений - относительное смещение кромок . (рис. 2.30).

Результаты исследований позволяют заключить, что прочность сварных соединений зависит не только от относительного смещения кромок , но и от параметра , зависящего от ширины шва. С увеличением последнего прочность сварных соединений возрастает и при некоторой критической величине становится равной прочности основного металла. Причем каждому фиксированному значению соответствует конкретное значение .

Однако, чрезмерное увеличение прочности металла шва повышает вероятность образования технологических трещин и хрупкого разрушения. Поэтому, иногда, например при сварке высокопрочных сталей с целью повышения технологической прочности целесообразно применение «мягких» электродов, обладающих повышенной пластичностью, но с более низкой прочностью по сравнению с основным металлом. В этом случае ( ) и критические значения должны быть больше таковых для механически однородных сварных соединений.

Деформационные характеристики также зависят от параметров внешней геометрии шва со смещением кромок. Однако следует заметить, что относительное удлинение сварных соединений всегда меньше относительного удлинения основного металла даже тогда, когда разрушения происходили по основному металлу. Это объясняется тем, что при увеличении ширины шва увеличивается протяженность участка с повышенным поперечным сечением. В усиленных участках не реализуется полное пластическое удлинение металла, и в результате общее удлинение оказывается меньшим. Чем для однородного (гладкого) образца. Другой причиной снижения относительного удлинения сварных соединений со смещением кромок является неравномерность деформирования из-за возникновения в них изгибающего момента.

Однако, средние разрушающие напряжения в стыке, имеющим меньшую площадь сечения (образца с ), чем основной металл, превышает временное сопротивление основного металла. Причем, в этой зависимости отмечается максимум при . Максимальное упрочнение металла составляет около 30…50%.

Разрушение образцов с происходит преимущественно по сечению, соединяющему угловые точки. Образцы с критическим параметром чаще разрушаются по плоскости, проходящей через угловые точки под углом около 45⁰ (относительно оси образца) в направлении от шва к основному металлу. Иногда такие образцы разрушаются по основному металлу вдали от шва.

Прочность образцов с односторонним швом при увеличении параметра повышается менее интенсивно, чем прочность образцов с двухсторонним швом. Несмотря на сохранение угловой точки ( ) с одной стороны образца при некоторой критической величине прочность сварного соединения достигает уровня прочности основного металла . При этом критическое значение примерно в 2 раза больше, чем для сварных соединений с двухсторонним швом . Подварка корня шва способствует повышению несущей способности сварных соединений с односторонним швом. Характер разрушения соединений подобен таковому для двухсторонних швов.

Большинство конструктивных элементов оборудования и трубопроводов работают в условиях двухосного напряженного состояния. Поэтому важно выяснить особенности поведения сварных соединений в условиях двухосного напряженного состояния. Имеющиеся литературные данные по этому вопросу весьма противоречивы. Некоторые исследователи переоценивают роль двухосности напряженного состояния в прочности сварных соединений, другие – считают этот фактор несущественным.

Анализ литературных данных и проведенных многочисленных опытов позволяет констатировать, что различие прочности сварных соединений при одноосном и двухосном растяжении не выходит за пределы оценок, получаемых методами механики деформируемого тела и не превышает 15%.