Svetsrestspänning hänvisar till den inre spänningen som genereras i svetsade strukturer på grund av begränsad termisk deformation under svetsprocessen. Särskilt under smältning, stelning och kylning av svetsmetallen genereras betydande termisk spänning på grund av begränsningarna, vilket gör den till den primära komponenten av kvarvarande spänning. Däremot är den inre spänningen som härrör från förändringar i den metallografiska strukturen under kylningsprocessen en sekundär komponent av kvarvarande spänning. Ju större strukturens styvhet och ju högre begränsningsgrad, desto större är kvarvarande spänning, och följaktligen desto mer betydande påverkan har den på den strukturella bärförmågan. Den här artikeln diskuterar främst inverkan av svetsrestspänning på strukturer.
Inverkan av restspänningar från svetsning på strukturer eller komponenter
Svetsrestspänning är den initiala spänningen som finns på tvärsnittet av en komponent redan innan den bär någon extern belastning. Under komponentens livslängd kombineras dessa restspänningar med arbetsspänningar orsakade av externa belastningar, vilket leder till sekundär deformation och omfördelning av restspänningar. Detta minskar inte bara strukturens styvhet och stabilitet utan påverkar också, under de kombinerade effekterna av temperatur och miljö, strukturens utmattningshållfasthet, sprödbrottsbeständighet, motståndskraft mot spänningskorrosionssprickor och krypsprickor vid hög temperatur.
Inverkan på strukturell styvhet
När den kombinerade spänningen från externa belastningar och restspänningar i ett visst område av strukturen når sträckgränsen kommer materialet i det området att genomgå lokal plastisk deformation och förlora sin förmåga att bära ytterligare belastningar, vilket orsakar en minskning av den effektiva tvärsektionen området och följaktligen strukturens styvhet. Till exempel, i strukturer med längsgående och tvärgående svetsar (såsom ribbplattsvetsar på I-balkar), eller de som har genomgått flamriktning, kan betydande kvarvarande dragspänningar genereras i större tvärsnitt. Även om fördelningsområdet för dessa spänningar längs komponentens längd kanske inte är omfattande, kan deras inverkan på styvheten fortfarande vara betydande. Särskilt för svetsade balkar som utsätts för omfattande flamriktning kan det förekomma en märkbar minskning av styvheten under belastning och minskad studs under lossning, vilket inte kan förbises för konstruktioner med höga krav på dimensionsnoggrannhet och stabilitet.
Inverkan på statisk belastningsstyrka
För spröda material, som inte kan genomgå plastisk deformation, kan spänningen i komponenten inte fördelas jämnt när den yttre kraften ökar. Spänningstopparna kommer att fortsätta att stiga tills de når materialets sträckgräns, vilket orsakar lokalt brott och så småningom leder till brott på hela komponenten. Förekomsten av restspänning i spröda material minskar deras bärförmåga, vilket leder till brott. För duktila material kan förekomsten av triaxiell dragpåkänning i lågtemperaturmiljöer hindra uppkomsten av plastisk deformation, vilket avsevärt minskar komponentens bärförmåga.
Sammanfattningsvis har svetsrestspänning en betydande inverkan på strukturernas prestanda. Rimlig design och processkontroll kan minska kvarvarande spänningar och därigenom förbättra tillförlitligheten och hållbarheten hos svetsade strukturer.
Posttid: Aug-01-2024
