Повышение надёжности крупногабаритных сварных хладостойких конструкций ответственного назначения за счёт снижения уровня остаточных напряжений

• Автор: Цветков, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

1.1. Способы уменьшения внутренних напряжении в металлах.

1.2. Остаточные напряжения.

1.3. Условия работы исследуемых крупногабаритных сварных конструкций.

1.4. Выбор стали для изготовления конструкций

1.5. Уровень остаточных напряжений в сварных швах, околошовной зоне и зоне термического влияния

1.6. Методы определения остаточных напряжений.

1.7. Физическое обоснование снижения остаточных напряжений после

низкочастотной вибрационной обработки.

1.8 Задачи данной работы

ГЛАВА 2. Методика исследований.

2.1. Методика определения химического состава, механических свойств, изменений структуры металла
2.2. Методика определения значений остаточных напряжений
2.3. Методика низкочастотной вибрационной обработки.
2.4. Методика рентгеноструктурных исследований
2.5. Методика фрактографических исследований изломов
2.6. Методика исследования тонкой структуры.
2.7. Методика испытаний на малоцикловую усталость
ГЛАВА 3. Технология низкочастотной вибрационной обработки
3.1. Определение места установки вибровозбудителя, оптимального режима низкочастотной вибрационной обработки и е длительности
3.2. Исследование снижения уровня остаточных напряжений в зависимости от режимов низкочастотной вибрацжлшой обработки
3.3. Основггые требования к технологическому процессу низко
частотной вибрационной обработки
3.4. Промышленные конструкции, подвергаемые низкочастотной вибрационной обработке.
3.5. Статистическая обработка экспериментальных данных
3.6. Экономическая целесообразность низкочастотной вибрационной обработки.
ГЛАВА 4. Исследование влияния термической и низкочастотной вибрационной обработок на механические свойства и структуру стали ХСНД
4.1. Исследование достоверности измерения остаточных напряжений магнитным методом
4.2. Химический состав плавок исследуемой стали.
4.3. Исследование механических свойств стали ХСНД после сварки
и последующей низкочастотной вибрационной обработки.
4.4. Исследование структуры металла ХСНД после сварки и после термообработки.
4.5. Оценка склонности сварного соединения к трещинообразовашпо
в условиях проведения термической и низкочастотной обработок
4.6. Рентгеновские исследования сварного соединения стали 1ОХСНД при деформации циклическим изгибом.
4.7. Исследование комплекса механических свойств после сварки, термообработки и низкочастотной вибрационной обработки
4.8. Исследование тонкой структуры сварных образцов до и после низкочастотной вибрационной обработки.
4.9. Фрактографическое исследование.
4 Исследовагие структуры, механических свойств и ударной вязкости при низких температурах до и после низкочастотной вибрационной обработки и термического отжига.
4 Влияние температуры термического отжига на уровень внутренних напряжений в сварной конструкции
ЛИТЕРАТУРА Приложение
ВВЕДЕНИЕ


Анализируя результаты различных исследований, можно сделать вывод, что, как и в случае длительного действия невысоких статических нагрузок, изменение остаточных напряжений при действии циклических нагрузок является следствием релаксационного процесса, а в некоторых случаях, следствием упругого последействия. Во многих исследованиях , , после испытания образцов на трение скольжения в поверхностных слоях наблюдали сжимающие остаточные напряжения на глубине 0,0,3 мм. Эта глубина зависит от материала образцов и условий трения. Вследствие интенсивной пластической деформации поверхностного слоя при предварительной обкатке возможности дополнительной пластической деформации в процессе трения ограничены, что и приводит к стабилизации остаточных напряжений. За счт выбора размеров и расположения сварных швов при проектировании конструкции можно добиться существенного уменьшения влияния остаточных напряжений на работоспособность и прочность. Некоторые из перечисленных примов могут приводить к росту напряжений сварка в жстком контуре или снижать качество металла шва сварка с минимальным катетом шва. В некоторых случаях можно компенсировать перемещения при сварке за счт предварительных искажений формы деталей противоположного знака. Существенное уменьшение остаточных напряжений и деформаций может бьггь достигнуто за счт рациональной последовательности наложения швов, а также за счт выбора способа и режима сварки с минимальной погонной энергией. При многопроходной сварке погонная энергия существенно ниже, чем при однопроходной сварке такого же шва. Пластическое деформирование после сварки применяется в основном для правки конструкции. Чаще всего деформация осуществляется за счт сжатия шва и околошовной зоны в паправлении толщины сваренных пластин. При этом уменьшается усадка шва, образовавшаяся после сварки. Одновременно снижаются продольные остаточные напряжения в шве. Применяются различные способы деформирования прокатка роликами, проковка и другие. Обработка может быть осуществлена как после полного остывания, так и сразу после сварки. Термическую обработку для снижения остаточных напряжений и перемещений применяют как в виде общего нагрева конструкции, так и в виде местного неравномерного нагрева. Достоинством отжига является снижение напряжений во всех точках тела независимо от сложности его формы, без снижения пластичности металла , 1. Большая часть снижения напряжений происходит уже на стадии нагрева и определяется температурой отжига. Чем выше температура отжига, тем полнее устраняются напряжения, однако, при этом снижается прочность металла. С, для аустенитных сталей 0 С. Местные нагревы и охлаждения различных зон сварного соединения применяют как для правки, так и для перераспределения напряжений. Этот метод аналогичен пластическому деформированию детали. В последние лет получила распространение низкочастотная вибрационная обработка сварных конструкций для стабилизации геометрических размеров и снятия остаточных напряжений. Упоминание в литературе об этом методе встречаются в источниках г х годов прошлого века, но в те времена широкого применения этот метод не получил. Суть метода заключается в возбуждении в конструкции колебаний на резонансной или околорезонансной частоте. В процессе обработки резонансная частота уменьшается на несколько Гц, что свидетельствует об изменении механических свойств самой конструкции а, следовательно, и изменении свойств материала конструкции. Основными достоинствами данного метода обработки является его простота, небольшое время обработки и отсутствие необходимости использования энергоресурсов. К недостаткам данного метода можно отнести недостаточную изученность результатов обработки. Незначительный опыт применения низкочастотной вибрационной обработки не позволял судить о степени снижения остаточных напряжений и о достаточности проведения данной обработки. Но современные условия дефицита энергорссурсов и экономическая конкурентоспособность конструкций ставят задачи максимально быстрого освоения данного метода обработки. Из описапньтх выше способов уменьшения внутренних напряжений в металлах для применения в условиях мелко и среднесерийного производства можно выделить основные термический отжиг и низкочастотная вибрационная обработка.