19 Мая 2010г. в 10:00 на заседании специализированного ученого совета Д 26.182.01 при Институте электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины о адресу: 03680, г. Киев – 150, МСП, ул. Боженко, 11.

Загрузить автореферат

АННОТАЦИЯ

Соловей С.А. Повышение долговечности тавровых сварных соединений с накопленными усталостными повреждениями высокочастотной проковкой. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.06 «Сварка и родственные процессы и технологии». Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, Киев, 2010.

Диссертация посвящена установлению эффективности повышения технологией ВМП циклической долговечности тавровых сварных соединений из низколегированных сталей в исходном состоянии и с накопленными усталостными повреждениями при регулярном, многоступенчатом и блочном нагружениях.

В рамках гипотезы линейного суммирования усталостных повреждений для тавровых сварных соединений стали 09Г2С в исходном и упрочненном технологией ВМП состояниях установлены предельные значения накопленной усталостной поврежденности при многоступенчатом и блочном нагружениях с возрастающим, убывающим и квазислучайным порядками приложения нагрузок в блоке. Установлено, что в упрочненных соединениях в отличии от неупрочненных, вид нагружения и порядок приложения нагрузок в блоке не оказывают существенного влияния на накопление усталостных повреждений. Это вызвано тем, что вследствие обработки высокочастотной проковкой в зонах концентраторов на поверхности образцов сварных соединений вместо остаточных сварочных напряжений растяжения порядка материала наводятся остаточные напряжения сжатия до минус материала. Предельные значения суммы относительных долговечностей упрочненных сварных соединений находятся в диапазоне от 0,52 до 1,08, а неупрочненных - от 0,32 до 1,97.

Обосновано формулу для суммирования усталостных повреждений в неупрочненных сварных соединениях при многоступенчатом нагружении, учитывающую влияние остаточных сварочных напряжений и коэффициент концентрации напряжений через изменение средних напряжений цикла в зоне  концентратора  соединения. Учет последовательности приложения нагрузок через изменение средних напряжений цикла позволяет почти в два раза уменьшить рассеяние предельной суммарной поврежденности, определенной по гипотезе линейного суммирования, с интервала [0,32...1,97] до [0,32...1,2].

При регулярном, многоступенчатом и блочном нагружениях исследована эффективность повышения технологией ВМП циклической долговечности тавровых сварных соединений с 50% уровнем накопленных усталостных повреждений. Показано, что степень повышения остаточной долговечности после упрочнения существенно зависит от уровней прикладываемых напряжений до упрочнения. Установленные для данных видов нагружения предельные значения  суммарной поврежденности при линейном суммировании усталостных повреждений до и после упрочнения находятся в диапазоне от 0,77 до 3,0. Наработка 50% поврежденности до упрочнения на уровнях прикладываемых напряжений, которые приводят к наведению остаточных напряжений сжатия в зонах концентраторов, повышает эффективность применения технологии ВМП: остаточная долговечность соединений увеличивается примерно в 1,2...2,5 раза по сравнению с долговечностью соединений, упрочненных ВМП в исходном после сварки состоянии. После упрочнения сварных соединений с накопленной 50% поврежденностью на уровнях прикладываемых напряжений, не вызывающих наведение остаточных напряжений сжатия в зонах швов, их остаточная долговечность составляет около 50% от долговечности сварных соединений, упрочненных в исходном состоянии.

Наличие конструктивных непроваров в упрочненных высокочастотной проковкой тавровых сварных соединениях снижает их циклическую долговечность на 10...45%. Однако, упрочнение технологией ВМП сварных соединений с непроварами повышает их циклическую долговечность более чем в 5 раз.

Измерениями микротвердости установлено, что при обработке высокочастотной проковкой глубина пластически деформированного слоя метала достигает 1 мм. Поэтому упрочнение технологией ВМП существенно повышает циклическую долговечность сварных соединений с поверхностными усталостными трещинами незначительной глубиной (до 1 мм). После упрочнения таких соединений и наработки циклов перемен напряжений в упрочненном состоянии при исходных уровнях прикладываемых напряжений развития существующих или образования новых трещин не происходит.

Ключевые слова: сварное соединение, многоцикловая усталость, блочное нагружение, многоступенчатое нагружение, циклическая долговечность, высокочастотная механическая проковка, накопление усталостных повреждений, низколегированная сталь.