Preostala varilna napetost se nanaša na notranjo napetost, ki nastane v varjenih konstrukcijah zaradi omejene toplotne deformacije med postopkom varjenja. Zlasti med taljenjem, strjevanjem in ohlajanjem krčenja zvara zaradi omejitev nastane znatna toplotna napetost, zaradi česar je primarna komponenta preostale napetosti. Nasprotno pa je notranja napetost, ki izhaja iz sprememb v metalografski strukturi med procesom ohlajanja, sekundarna komponenta preostale napetosti. Večja kot je togost konstrukcije in višja kot je stopnja omejitve, večja je zaostala napetost in posledično pomembnejši njen vpliv na nosilnost konstrukcije. Ta članek obravnava predvsem vpliv varilne preostale napetosti na konstrukcije.
Vpliv preostale napetosti pri varjenju na konstrukcije ali komponente
Preostala napetost pri varjenju je začetna napetost, ki je prisotna na prerezu komponente, še preden ta nosi kakršno koli zunanjo obremenitev. Med življenjsko dobo komponente se te preostale napetosti združijo z delovnimi napetostmi, ki jih povzročajo zunanje obremenitve, kar vodi do sekundarne deformacije in prerazporeditve preostale napetosti. To ne zmanjša samo togosti in stabilnosti konstrukcije, temveč tudi pod kombiniranimi učinki temperature in okolja pomembno vpliva na utrujenost konstrukcije, odpornost proti krhkemu lomu, odpornost proti napetostno korozijskim razpokam in razpokam pri lezenju pri visokih temperaturah.
Vpliv na strukturno togost
Ko skupna napetost zaradi zunanjih obremenitev in preostale napetosti na določenem območju konstrukcije doseže mejo tečenja, bo material na tem območju podvržen lokalni plastični deformaciji in bo izgubil sposobnost prenašanja nadaljnjih obremenitev, kar bo povzročilo zmanjšanje efektivnega prečnega prereza površino in posledično togost konstrukcije. Na primer, v konstrukcijah z vzdolžnimi in prečnimi zvari (kot so zvari rebrastih plošč na I-nosilcih) ali tistih, ki so bile podvržene plamenskemu ravnanju, se lahko v večjih presekih ustvari znatna preostala natezna napetost. Čeprav razpon porazdelitve teh napetosti vzdolž dolžine komponente morda ni obsežen, je lahko njihov vpliv na togost še vedno znaten. Zlasti pri varjenih nosilcih, ki so izpostavljeni obsežnemu plamenskemu ravnanju, lahko pride do opaznega zmanjšanja togosti med obremenitvijo in zmanjšanega odboja med razbremenitvijo, česar ni mogoče spregledati pri konstrukcijah z visokimi zahtevami glede dimenzijske natančnosti in stabilnosti.
Vpliv na trdnost statične obremenitve
Pri krhkih materialih, ki se ne morejo plastično deformirati, se napetost znotraj komponente ne more enakomerno porazdeliti, ko se zunanja sila poveča. Vrhovi napetosti bodo še naprej naraščali, dokler ne dosežejo meje tečenja materiala, kar povzroči lokalizirano okvaro in sčasoma privede do zloma celotne komponente. Prisotnost preostale napetosti v krhkih materialih zmanjša njihovo nosilnost, kar povzroči zlome. Pri nodularnih materialih lahko obstoj triosne natezne preostale napetosti v nizkotemperaturnih okoljih ovira pojav plastične deformacije in s tem znatno zmanjša nosilnost komponente.
Skratka, zaostala napetost pri varjenju pomembno vpliva na delovanje konstrukcij. Razumna zasnova in nadzor procesa lahko zmanjšata preostale napetosti in s tem povečata zanesljivost in vzdržljivost varjenih konstrukcij.
Čas objave: 1. avgusta 2024
