Повышение долговечности сварных стыковых соединений, работающих при циклических нагрузках в двухосном поле напряжений
Автор: Людмирский Ю.Г., Леонов В.П., Ассауленко С.С.
Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 3 т.22, 2022 года.
Бесплатный доступ
Введение. В листовых и корпусных конструкциях, работающих под давлением, разрушение, как правило, локализуется вдоль линии перехода от основного металла к металлу шва. Рассмотрены методы повышения долговечности сварных стыковых соединений, которые направлены на снижение концентрации напряжений и создание благоприятных остаточных напряжений сжатия. Материалы и методы. Опыты проводились на установке для двухосного изгиба, создающей двухосное поле напряжений. Испытывались образцы заводского исполнения и образцы с дополнительно обработанной зоной перехода от металла шва к основному металлу. Показана эффективность дополнительной обработки следующими методами: - зачистка абразивным инструментом; - дробенаклеп; - зачистка абразивным инструментом с дробенаклепом; - оплавление границы шва в аргоне без присадочной проволоки; - оплавление границы шва в аргоне с присадочной проволокой ЭП-410У; - оплавление границы шва без присадочной проволоки с пластическим деформированием между узкими роликами. Результаты исследования. Анализировались зарождение, развитие разрушения и его особенности при разных способах дополнительной обработки сварных соединений. Рассчитаны доверительные интервалы (95 %) зарождения и развития разрушений для сварных соединений и основного металла. Оценивалась эффективность предложенных методов дополнительной обработки. Обсуждение и заключения. Анализ эффективности методов повышения долговечности стыковых сварных соединений показал, что создание плавного перехода от металла шва к основному металлу значительно снижает концентрацию напряжений. Это позволяет увеличить количество циклов до зарождения разрушений и живучесть соединений. Благодаря сжимающим напряжениям в околошовной зоне можно повысить долговечность сварных соединений. Наиболее результативные методы дополнительной обработки сварных швов сочетают уменьшение концентрации напряжений и создание остаточных напряжений сжатия. Самое технологичное решение - переплав зоны перехода в среде аргона с дополнительной присадочной проволокой ЭП-410У.
Повышение долговечности, циклические нагрузки, стыковые соединения, концентрация напряжений, остаточные напряжения, зарождение и развитие разрушения
Короткий адрес: https://sciup.org/142236319
IDR: 142236319 | DOI: 10.23947/2687-1653-2022-22-3-232-241
Список литературы Повышение долговечности сварных стыковых соединений, работающих при циклических нагрузках в двухосном поле напряжений
- Винокуров, В. А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности / В. А. Винокуров, С. А. Куркин, Г. А. Николаев; ред. Б. Е. Патон. — Москва : Машиностроение, 1996. — 576 с.
- Leonov, V. P. Structural and Technological Strength of Steel for Marine Structures / V. P. Leonov, V. A. Malyshevskii // Metal Science and Heat Treatment. — 2001. — Vol. 43 — P. 444.
- Ильин, А. В. Определение параметра трещиностойкости CTOD для металла сварных соединений судо-корпусных сталей при низких климатических температурах / А. В. Ильин, В. П. Леонов, В. Ю. Филин // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2009. — № 32. — С. 120-146.
- Фетисова, Е. А. Особенности диффузионных процессов в сварных соединениях из разнородных сталей / Е. А. Фетисова, А. Г. Лупачев // Вестник Белорусско-Российского университета. — 2014. — № 3. — С. 79-87. https://doi.org/10.53078/20778481 2014 3 79
- Ilyin, A. V. On the Problem of Quantitative Service Life Assessment for High-Strength Steel Welded Structures under the Effect of Corrosion Medium / A. V. Ilyin, V. Yu. Filin // Procedia Structural Integrity. — 2019. — Vol. 14. — P. 964-977. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2019.07.078
- Kazuo Tateishi. Low Cycle Fatigue Strength of Butt-Welded Steel Joint by Means of New Testing System with Image Technique / Kazuo Tateishi, Takeshi Hanji // International Journal of Fatigue. — 2004. — Vol. 26. — P. 13491356. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2004.03.016
- О выявлении трещиноподобных дефектов сварки существующими методами контроля качества / В. А. Передельский, В. Я. Харченко, А. Л. Черногоров, С. В. Тихонов // Advanced Engineering Research. — й 2021. — Т. 21, № 1. — С. 89-95. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-1-89-95
- Контроль остаточных напряжений в околошовной зоне сварного шва / В. А. Быченок, И. В. Беркутов, А. Л. Майоров [и др.] // Технология машиностроения. — 2019. — № 12. — С. 45-50.
- Application of Finite Element Method for Simulation of Stress-Strain State in Manufacturing of Long Turbine Blades Made of High-Strength Titanium Alloys / V. P. Leonov, I. A. Schastlivaya, T. N. Igolkina [et al.] // Inorganic lp Materials: Applied Research. — 2014. — Vol. 5. — P. 578-586. https://doi.org/10.1134/S2075113314060069
- Zerbst, U. Application of Fracture Mechanics to Weld Fatigue / U. Zerbst, J. Hensel // International Journal of Fatigue. — 2020. — Vol. 139. — Art. 105801. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2020.105801
- Influence of Weld Joint Geometry and Strength Mismatch on Load Bearing Capacity of API Pipeline / Jong-Hyun Baek, Yun-Chan Jang, Ik-Joong Kim [et al.] // International Journal of Pressure Vessels and Piping. — 2022. — Vol. 199. — Art. 104737. https://doi.org/10.1016/i.iipvp.2022.104737
- Ильин, А. В. Определение конструктивной и технологической концентрации напряжений в сварных узлах при оценках усталостной прочности оболочечных конструкций / А. В. Ильин, К. Е. Садкин // Вопросы материаловедения. — 2012. — № 2 (70). — С. 161-176.
- Lyudmirskii, Y. G. Constructive and Technological Method of Increasing Durability of "Choke Connections" / Y G. Lyudmirskii, S. S. Assaulenko, S. O. Ageev // Journal of Physics Conference Series. — 2021. — Vol. 2131. — Art. 042061. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2131/4/042061
- Fatigue Life Improvement Using Low Transformation Temperature Weld Material with Measurement of Residual Stress / J. Franks, G. Wheatley, P. Zamani [et al.] // International Journal of Fatigue. — 2022. — Vol. 164. — Art. 107137. https://doi.org/10.1016/uifatigue.2022.107137
- Measurement and Analysis of Welding Deformation and Residual Stress in CMT Welded Lap Joints of 1180 MPa Steel Sheets / Ritsu Nishimura, Ninshu Ma, Yong Liu [et al.] // Journal of Manufacturing Processes. — 2021. — Vol. 72. — P. 515-528. https://doi.org/10.1016/i.imapro.2021.10.050
- Evaluation of Fatigue Fracture Mechanism in a Flash Butt Welding Joint of a U75V Type Steel for Railroad Applications / Xiaohui Zhao, Yaniun Fan, Yu Liu [et al.] // Engineering Failure Analysis. — 2015. — Vol. 55. — P. 26-38. https://doi.org/10.1016/i.engfailanal.2015.05.001
