Основные приемы устранения напряжений и деформаций сварных конструкций

Если в процессе сварки не удается снизить напряжения и деформации до заданного уровня, то появляется необходимость в устранении (снятии) возникших напряжений и деформаций путем последующей обработки сварной конструкции.
Термическая обработка. Для снятия напряжений сварную конструкцию из углеродистых конструкционных сталей подвергают общему высокому отпуску (нагрев до 630…650°С с выдержкой при этой температуре из расчета 2…3 мин на 1 мм толщины металла). Охлаждение должно быть медленным для того, чтобы при этом снова не возникали напряжения. Режим охлаждения в основном зависит от химического состава стали. Чем больше содержание элементов, способствующих закалке, тем меньше должна быть скорость охлаждения. Во многих случаях деталь охлаждают до температуры 300 °С с печью, а затем на спокойном воздухе.
Релаксация (снятие) сварочных напряжений при высоком отпуске происходит вследствие снижения предела текучести стали при температуре 600 °С до значений, близких к нулю, в результате материал практически не оказывает сопротивления пластической деформации.
Аргонодуговая обработка. Расплавление неплавящимся электродом в аргоне участка металла вдоль линии сплавления изменяет картину напряженного поля вследствие перехода части металла в жидкое и пластичное состояние. Естественно, что при кристаллизации расплавленного металла вновь возникнут напряжения, однако незначительные по величине, так как количество повторно расплавленного металла во много раз меньше, чем количество металла главного шва. Расплавление небольшого количества основного металла и металла шва приводит к уменьшению напряжений на 60… 70 %. Получаемый при этом плавный переход от шва к основному металлу способствует повышению прочности сварных соединений, особенно при динамическом нагружении.
Проковка металла шва и околошовной зоны. Сварочные напряжения могут быть сняты почти полностью, если в зоне сварки создать дополнительные пластические деформации проковкой швов. Проковку сварных швов на сталях проводят в процессе остывания металла при температурах >450°С или < 150 «С. В интервале температур 400…200°С в связи с пониженной пластичностью металла при его проковке возможно образование надрывов. Специальный нагрев сварного соединения для выполнения проковки, как правило, не требуется. Удары наносят вручную молотком массой 0,6… 1,2 кг с закругленным бойком или пневматическим молотком с небольшим усилием. При многослойной сварке проковывают каждый слой, за исключением первого, в котором от удара могут возникнуть трещины. Этот же прием применяют для снятия напряжений при заварке трещин и замыкающих швов в жестких конструкциях. Проковка сварного соединения способствует повышению усталостной прочности конструкции.
Термическая правка. При термической правке нагрев проводят газокислородным пламенем или электрической дугой неплавящимся электродом. Температура нагрева исправляемого участка на стальной конструкции составляет 750…850°С. Нагретый участок стремится расшириться, однако окружающий его холодный металл ограничивает возможность расширения, в результате в участке развиваются пластические деформации сжатия. После охлаждения линейные размеры нагретого участка уменьшаются, что приводит к уменьшению или полному устранению остаточных деформаций. В случае деформации тонкого листа, приваренного к массивной раме, правку можно осуществлять путем нагрева симметрично расположенных точек с выпуклой стороны листа. Нагрев следует начинать от центра выпуклости.
Механическая правка. Для устранения деформации механическую правку можно осуществлять на прессах или — при толщине металла до 3 мм — вручную ударами молотка. Этот вид правки менее целесообразен, чем термическая правка, и его применение следует ограничивать. При механической правке образуется местный наклеп, повышающий предел текучести металла. Пластические свойства металла снижаются, особенно у кипящей стали. Вызываемая наклепом неоднородность механических свойств отрицательно сказывается на статической прочности конструкции, но особенно опасна при ее динамическом нагружении.