Misure per migliorare la resistenza alla fatica delle strutture saldate

Tutti i difetti di saldatura hanno vari gradi di concentrazione delle sollecitazioni, in particolare i difetti di saldatura a scaglie come cricche, penetrazione incompleta, fusione incompleta e sottosquadri, che hanno il maggiore impatto sulla resistenza alla fatica. Pertanto, la progettazione strutturale deve garantire che ogni saldatura sia facile da realizzare. La saldatura viene eseguita per ridurre i difetti di saldatura e i difetti che superano lo standard devono essere rimossi.

1. Ridurre i punti di concentrazione delle sollecitazioni all'origine delle cricche da fatica su giunti e strutture saldati.

(1) Adottare una forma strutturale ragionevole

Dare priorità alle giunture di testa e cercare di non utilizzare le giunture di sovrapposizione; per strutture importanti, sostituire i giunti a T o ad angolo con giunti di testa per consentire alle saldature di evitare gli angoli; quando si utilizzano giunti a T o giunti angolari, si consiglia di utilizzare una saldatura di testa a penetrazione completa.

Cercare di evitare la progettazione di carichi eccentrici, in modo che la forza interna del componente possa essere trasmessa in modo uniforme e distribuita uniformemente senza causare ulteriore stress.

Per ridurre i cambiamenti improvvisi nella sezione trasversale, quando lo spessore o la larghezza della piastra sono molto diversi e devono essere ancorati, dovrebbe essere progettata una zona di transizione graduale; gli angoli acuti o gli spigoli della struttura dovrebbero essere trasformati in forme ad arco e maggiore è il raggio di curvatura, meglio è.

Evitare l'intersezione spaziale delle saldature a tre vie, cercare di non posizionare le saldature in aree di concentrazione delle tensioni e cercare di non posizionare saldature trasversali sugli elementi di tensione principali; quando inevitabile, deve essere garantita la qualità interna ed esterna delle saldature e le punte delle saldature devono essere ridotte. concentrazione dello stress.

Le saldature di testa che possono essere saldate solo su un lato non sono consentite per posizionare piastre di supporto permanenti sul retro di strutture importanti; evitare l'uso di saldature intermittenti perché vi è un'elevata concentrazione di sforzi all'inizio e alla fine di ogni sezione di saldatura.

(2) Forma corretta della saldatura e buona qualità interna ed esterna della saldatura

L'armatura della saldatura di testa dovrebbe essere la più piccola possibile, ed è meglio piallarla (o levigarla) in piano senza lasciare alcuna armatura dopo la saldatura;

Per i giunti a T è preferibile utilizzare saldature d'angolo con superfici concave anziché saldature d'angolo convesse;

La punta della saldatura all'interfaccia tra la saldatura e la superficie del metallo di base deve avere una transizione uniforme. Se necessario, il piede di saldatura dovrebbe essere rettificato o rifuso con l'arco di argon per ridurre la concentrazione delle tensioni in quel punto.

2. Regolare lo stress residuo

La tensione di compressione residua esistente sulla superficie del componente o nel punto di concentrazione della tensione può migliorare la resistenza a fatica della struttura saldata. Ad esempio, regolando la sequenza di saldatura, il riscaldamento locale, ecc., è possibile ottenere un campo di tensioni residue vantaggioso per migliorare la resistenza alla fatica. Inoltre, è possibile anche il rafforzamento della deformazione superficiale, come la laminazione, il martellamento o la pallinatura, utilizzato per deformare plasticamente e indurire la superficie metallica e generare stress di compressione residuo sulla superficie per raggiungere lo scopo di migliorare la resistenza alla fatica.

Per i componenti con spazi vuoti, è possibile utilizzare un allungamento di pre-sovraccarico una tantum per ottenere una sollecitazione di compressione residua nella parte superiore dello spazio vuoto. Perché dopo lo scarico elastico, il segno della tensione residua del gap è sempre opposto al segno della tensione di intaglio durante il carico (elastoplastico). Questo metodo non è adatto all'utilizzo di sovraccarichi di flessione o carichi di trazione multipli. Spesso è combinato con il test di accettazione strutturale. Ad esempio, quando un recipiente a pressione viene sottoposto a una prova idraulica, può esercitare un effetto di trazione di pre-sovraccarico.

3. Migliorare la struttura e le prestazioni dei materiali

Innanzitutto, si dovrebbe considerare anche il miglioramento della resistenza a fatica del metallo base e del metallo saldato a partire dalla qualità intrinseca del materiale. La qualità metallurgica del materiale dovrebbe essere migliorata e le inclusioni in esso contenute dovrebbero essere ridotte. Per componenti importanti è possibile utilizzare la fusione sotto vuoto, il degasaggio sotto vuoto e persino la rifusione dell'elettroscoria. Materiali come processi di fusione per garantire la purezza; la raffinazione dell'acciaio granulato a temperatura ambiente può migliorare la resistenza alla fatica; il miglior stato organizzativo si può ottenere attraverso il trattamento termico, che non solo ne migliora la resistenza, ma ne migliora anche la plasticità e la tenacità; cavallo da rinvenimento Strutture come la martensite, la martensite a basso contenuto di carbonio e la bainite inferiore hanno tutte un'elevata resistenza alla fatica.

In secondo luogo, resistenza, plasticità e tenacità dovrebbero essere ragionevolmente coordinate. La resistenza è la capacità di un materiale di resistere alla frattura, ma i materiali ad alta resistenza sono sensibili alle tacche. La funzione principale della plasticità è assorbire il lavoro di deformazione attraverso la deformazione plastica, ridurre i picchi di stress e ridistribuire lo stress elevato. Allo stesso tempo, le tacche e le punte delle crepe vengono smussate e l'espansione delle crepe viene attenuata o addirittura arrestata. La plasticità assicura che la funzione di forza sia pienamente esercitata. Pertanto, per l'acciaio ad alta resistenza e l'acciaio ad altissima resistenza, provare a migliorare leggermente la plasticità e la tenacità migliorerà significativamente le sue prestazioni. Abilità anti-fatica.

4.Misure protettive speciali

L’erosione dei mezzi atmosferici spesso influisce sulla resistenza alla fatica dei materiali. Pertanto è vantaggioso utilizzare un determinato rivestimento protettivo. Ad esempio, applicare uno strato plastico contenente riempitivi nelle aree in cui è concentrato lo stress è un metodo di miglioramento pratico.