Preostalo naprezanje zavarivanja

Preostalo naprezanje zavarivanja se odnosi na unutrašnje naprezanje koje nastaje u zavarenim konstrukcijama zbog ograničene termičke deformacije tokom procesa zavarivanja. Konkretno, tokom topljenja, skrućivanja i skupljanja metala šava prilikom hlađenja, zbog ograničenja nastaje značajno toplotno naprezanje, što ga čini primarnom komponentom zaostalog naprezanja. Nasuprot tome, unutrašnje naprezanje koje nastaje zbog promjena u metalografskoj strukturi tijekom procesa hlađenja je sekundarna komponenta zaostalog naprezanja. Što je veća krutost konstrukcije i što je veći stupanj ograničenja, veći je zaostalo naprezanje, a samim tim i značajniji njegov utjecaj na nosivost konstrukcije. Ovaj članak uglavnom govori o utjecaju zaostalog naprezanja zavarivanja na konstrukcije.

Utjecaj preostalog naprezanja zavarivanja na strukture ili komponente

Preostalo naprezanje zavarivanja je početno naprezanje prisutno na poprečnom presjeku komponente čak i prije nego što podnese bilo kakvo vanjsko opterećenje. Tokom radnog veka komponente, ova zaostala naprezanja se kombinuju sa radnim naponima izazvanim spoljnim opterećenjima, što dovodi do sekundarne deformacije i preraspodele zaostalog naprezanja. Ovo ne samo da smanjuje krutost i stabilnost konstrukcije, već i, pod kombinovanim uticajima temperature i okoline, značajno utiče na čvrstoću konstrukcije na zamor, otpornost na krhki lom, otpornost na korozijsko pucanje pod naponom i pucanje puzanja pri visokim temperaturama.

Utjecaj na strukturnu krutost

Kada kombinovano naprezanje od vanjskih opterećenja i zaostalog naprezanja u određenom području konstrukcije dostigne tačku popuštanja, materijal u tom području će se podvrgnuti lokaliziranoj plastičnoj deformaciji i izgubiti sposobnost da podnese daljnja opterećenja, uzrokujući smanjenje efektivnog poprečnog presjeka. površine i, posljedično, krutosti konstrukcije. Na primjer, u strukturama s uzdužnim i poprečnim zavarenim spojevima (kao što su zavarivanje rebrastih ploča na I-gredama) ili onima koje su podvrgnute plamenom ispravljanju, može se stvoriti značajno zaostalo vlačno naprezanje u većim poprečnim presjecima. Iako raspon distribucije ovih naprezanja duž dužine komponente možda nije opsežan, njihov utjecaj na krutost i dalje može biti značajan. Naročito kod zavarenih greda koje su podvrgnute ekstenzivnom ispravljanju plamenom, može doći do primjetnog smanjenja krutosti tokom opterećenja i smanjenog odskoka tokom rasterećenja, što se ne može zanemariti za konstrukcije s visokim zahtjevima za dimenzionalnu preciznost i stabilnost.

Utjecaj na statičku snagu opterećenja

Za krhke materijale, koji se ne mogu podvrgnuti plastičnoj deformaciji, naprezanje unutar komponente ne može biti ravnomjerno raspoređeno kako se povećava vanjska sila. Vrhovi naprezanja će nastaviti rasti sve dok ne dostignu granicu popuštanja materijala, uzrokujući lokalizirani kvar i na kraju dovodeći do loma cijele komponente. Prisustvo zaostalog naprezanja u krhkim materijalima smanjuje njihovu nosivost, što dovodi do loma. Za duktilne materijale, postojanje troosnog vlačnog zaostalog naprezanja u okruženjima s niskim temperaturama može spriječiti nastanak plastične deformacije, čime se značajno smanjuje nosivost komponente.

Zaključno, zaostalo naprezanje zavarivanja ima značajan utjecaj na performanse konstrukcija. Razuman dizajn i kontrola procesa mogu smanjiti zaostalo naprezanje, čime se povećava pouzdanost i izdržljivost zavarenih konstrukcija.