Методы уменьшения внутренних напряжений

Наиболее часто применяют:

· предварительный или сопут­ствующий подогрев при сварке,

· проковку или прокатку сварных швов,

· статическое нагружение сварной конструкции,

· отпуск после сварки

Предварительный или сопутствующий подогрев применяют при сварке сталей, склонных к закалке и образованию трещин. Температуру подогрева выбирают в зависимости от марки стали и жесткости конструкции (обычно в пределах 100 - 600 °С). Подогрев, производимый многопламенными горелками, индукторами или в печах, уменьшает пластические деформации сжатия, что значительно снижает остаточные напряжения. Кроме того, в ряде случаев он благоприятно влияет на структуру метал­ла шва и околошовной зоны.

Послойную проковку швов выполняют пневматическим зубилом с закругленным бойком непосредственно после сварки по горячему металлу (горячая проковка) или после полного его осты­вания (холодная проковка). Благодаря осадке металла в направ­лении удара происходит его раздача в разные стороны, что сни­жает растягивающие напряжения. Проковка рекомендуется при многослойной сварке металла большой толщины, причем во избе­жание трещин и надрывов первый и последний слои многослойно­го шва не проковывают. Швы на металле, склонном к закалке, проковывать нельзя. Преимущество проковки состоит в ее просто­те и маневренности.

Прокатку шва выполняют при сварке тонколистового ме­талла.

В процессе прокатки растягивающие напряжения уменьшаются. Преимущество ее пе­ред проковкой состоит в стати­ческом характере приложения давления и возможности плав­ного его регулирования.

Статическое нагру­жение элементов сварной кон­струкции возможно в процессе сварки или чаще всего после полного остывания шва. В ка­честве такого нагружения при­меняют растяжение или изгиб с образованием растягиваю­щих напряжений в зонах, где остаточные напряжения максимальны. Это приводит к пластическим деформациям и значительному уменьшению остаточных напряжений.

Отпуск после сварки, обычно применяемый для вырав­нивания структуры шва и околошовной зоны, также снижает вну­тренние напряжения. Отпуск может быть общим, когда нагрева­ется все изделие, и местным, когда нагревается лишь часть его в зоне сварного соединения. Преимущество общего отпуска состоит в том, что снижение напряжений происходит во всей сварной кон­струкции независимо от ее сложности.

Наиболее часто применяют высокий отпуск при температуре нагрева 550—680°С. Операция отпуска состоит из четырех стадий: нагрев; выравнивание темпе­ратуры по длине и сечению изделия; выдержка при температуре отпуска; охлаждение Выдержка независимо от толщины металла обычно составляет около 3 ч, после чего происходит есте­ственное охлаждение. По частоте применения отпуск сварных конструкций значительно превосходит все методы снятия внутрен­них напряжений. (рис.32)