Misure per migliorare la resistenza alla fatica delle strutture saldate
1) Ridurre la concentrazione di stress della fonte di cricche da fatica nel giunto saldato e la struttura del punto di concentrazione di stress, eliminare o ridurre tutti i mezzi di concentrazione di stress, può migliorare la resistenza alla fatica della struttura.
(1) Adottare una forma strutturale ragionevole
① Dare priorità ai giunti di testa, cercare di non utilizzare giunti a sovrapposizione; il giunto a T o il giunto angolare vengono trasformati in giunti di testa, in modo che la saldatura eviti la parte angolare; quando si utilizzano giunti a T o giunti angolari, è preferibile utilizzare saldature di testa completamente permeabili.
② Cercare di evitare la progettazione di carichi eccentrici, in modo che la forza interna dell'elemento sia distribuita uniformemente e senza causare stress aggiuntivi.
③ Per ridurre il brusco cambiamento di sezione, quando lo spessore o la larghezza della piastra sono molto diversi ed è necessario l'attracco, è necessario progettare un'area di transizione uniforme; l'angolo acuto o lo spigolo della struttura devono essere trasformati in una forma ad arco e maggiore è il raggio di curvatura, meglio è.
④ Evitare la convergenza spaziale delle saldature a tre vie, cercare di non impostare le saldature nell'area di concentrazione delle sollecitazioni e cercare di non impostare le saldature trasversali sugli elementi di tensione principali; quando inevitabile, è necessario garantire la qualità interna ed esterna della saldatura e ridurre la concentrazione delle sollecitazioni sulla punta.
⑤La saldatura di testa può essere saldata solo su un lato e la piastra di supporto permanente non può essere posizionata sul retro della struttura importante; evitare di utilizzare saldature intermittenti perché c'è un'elevata concentrazione di stress all'inizio e alla fine di ogni saldatura.
(2) Forma corretta della saldatura e buona qualità interna ed esterna della saldatura
(1) L'altezza residua della saldatura del giunto di testa deve essere la più piccola possibile ed è meglio piallare (o rettificare) dopo la saldatura senza lasciare alcuna altezza residua;
② Per i giunti a T è preferibile utilizzare saldature a cordone d'angolo con superfici concave, senza saldature a cordone d'angolo con convessità;
③ La punta nel punto di giunzione tra la saldatura e la superficie del metallo di base deve essere attraversata senza problemi e, se necessario, deve essere rettificata o rifusa con arco di argon per ridurre la concentrazione di stress in quella zona.
Tutti i difetti di saldatura hanno diversi gradi di concentrazione di stress, in particolare i difetti di saldatura a scaglie, come crepe, mancata penetrazione, mancata fusione e morsicatura dei bordi, ecc., hanno il maggiore impatto sulla resistenza alla fatica. Pertanto, nella progettazione strutturale, è necessario garantire che ogni saldatura sia facile da saldare, al fine di ridurre i difetti di saldatura, e i difetti che superano lo standard devono essere rimossi.
2) Regolare lo stress residuo
Lo stress compressivo residuo sulla superficie dell'elemento o la concentrazione dello stress possono migliorare la resistenza alla fatica della struttura saldata. Ad esempio, regolando la sequenza di saldatura e il riscaldamento locale, è possibile ottenere un campo di stress residuo che favorisce il miglioramento della resistenza alla fatica. Inoltre, il rafforzamento della deformazione superficiale, come laminazione, martellatura o pallinatura, può anche essere adottato per rendere la superficie metallica in deformazione plastica e indurimento, e produrre stress compressivo residuo nello strato superficiale per raggiungere lo scopo di migliorare la resistenza alla fatica.
La sollecitazione residua di compressione in cima all'intaglio può essere ottenuta utilizzando uno stretching pre-sovraccarico una tantum per l'elemento intagliato. Questo perché il segno della sollecitazione residua dell'intaglio dopo lo scarico elastico è sempre l'opposto del segno della sollecitazione dell'intaglio durante il carico (elastoplastico). Questo metodo non è adatto per sovraccarico di flessione o carichi di trazione multipli. Spesso è combinato con test di accettazione strutturale, come recipienti a pressione per test idraulici, e può svolgere un ruolo di trazione pre-sovraccarico.
3) Migliorare la struttura e le proprietà del materiale
Innanzitutto, il miglioramento della resistenza alla fatica del metallo di base e del metallo saldato dovrebbe essere preso in considerazione anche dalla qualità intrinseca del materiale. La qualità metallurgica del materiale dovrebbe essere migliorata per ridurre l'inclusione in esso. Componenti importanti possono essere realizzati con materiali provenienti da processi di fusione come fusione sotto vuoto, degasaggio sotto vuoto e persino rifusione elettroscoria per garantire la purezza; La durata della fatica dell'acciaio granulare può essere migliorata mediante raffinazione a temperatura ambiente. La migliore microstruttura può essere ottenuta mediante trattamento termico e la plasticità e la tenacità possono essere migliorate mentre la resistenza viene aumentata. La martensite temprata, la martensite a basso tenore di carbonio e la bainite inferiore hanno una maggiore resistenza alla fatica. In secondo luogo, resistenza, plasticità e tenacità dovrebbero essere ragionevolmente abbinate. La resistenza è la capacità di un materiale di resistere alla rottura, ma i materiali ad alta resistenza sono sensibili alle tacche. La funzione principale della plasticità è che attraverso la deformazione plastica, il lavoro di deformazione può essere assorbito, il picco di stress può essere ridotto, lo stress elevato può essere ridistribuito e la punta della tacca e della crepa può essere passivata e l'espansione della crepa può essere alleviata o addirittura fermata. La plasticità può garantire la resistenza del gioco completo. Pertanto, per l'acciaio ad alta resistenza e l'acciaio ad altissima resistenza, cercare di migliorare un po' la plasticità e la tenacità migliorerà significativamente la sua resistenza alla fatica.
4) Misure di protezione speciali
L'erosione del mezzo atmosferico ha spesso un impatto sulla resistenza alla fatica dei materiali, quindi è vantaggioso utilizzare un certo rivestimento protettivo. Ad esempio, rivestire uno strato di plastica contenente riempitivi a concentrazioni di stress è un metodo pratico di miglioramento.
