Svejserestspænding

Svejserestspænding refererer til den indre spænding, der genereres i svejste strukturer på grund af begrænset termisk deformation under svejseprocessen. Især under smeltning, størkning og afkølingskrympning af svejsemetallet genereres der betydelig termisk spænding på grund af begrænsningerne, hvilket gør det til den primære komponent af resterende spænding. I modsætning hertil er den indre spænding, der opstår som følge af ændringer i den metallografiske struktur under afkølingsprocessen, en sekundær komponent af restspænding. Jo større strukturens stivhed og jo højere grad af begrænsning, desto større restspænding, og følgelig desto mere betydelig indvirkning på den strukturelle bæreevne. Denne artikel diskuterer hovedsageligt virkningen af ​​svejserestspænding på strukturer.

Indvirkning af restbelastning af svejsning på strukturer eller komponenter

Svejserestspænding er den indledende spænding, der er til stede på tværsnittet af en komponent, selv før den bærer nogen ekstern belastning. I løbet af komponentens levetid kombineres disse restspændinger med arbejdsspændingerne forårsaget af eksterne belastninger, hvilket fører til sekundær deformation og omfordeling af restspænding. Dette reducerer ikke kun strukturens stivhed og stabilitet, men påvirker også, under de kombinerede påvirkninger af temperatur og miljø, strukturens udmattelsesstyrke, sprøde brudmodstand, modstandsdygtighed over for spændingskorrosionsrevner og højtemperatur kryberevner.

Indvirkning på strukturel stivhed

Når den kombinerede spænding fra eksterne belastninger og restspændinger i et bestemt område af konstruktionen når flydegrænsen, vil materialet i dette område undergå lokal plastisk deformation og miste sin evne til at bære yderligere belastninger, hvilket forårsager en reduktion i det effektive tværsnit areal og dermed strukturens stivhed. For eksempel, i strukturer med langsgående og tværgående svejsninger (såsom ribbepladesvejsninger på I-bjælker), eller dem, der har gennemgået flammeudretning, kan der opstå betydelige resterende trækspændinger i større tværsnit. Selvom fordelingen af ​​disse spændinger langs komponentens længde muligvis ikke er omfattende, kan deres indvirkning på stivheden stadig være betydelig. Især for svejste bjælker, der udsættes for omfattende flammeretning, kan der være et mærkbart fald i stivhed under belastning og reduceret tilbageslag under aflæsning, hvilket ikke kan overses for konstruktioner med høje krav til dimensionsnøjagtighed og stabilitet.

Indvirkning på statisk belastningsstyrke

For sprøde materialer, som ikke kan undergå plastisk deformation, kan spændingen i komponenten ikke fordeles jævnt, når den ydre kraft øges. Spændingstoppene vil fortsætte med at stige, indtil de når materialets flydegrænse, hvilket forårsager lokaliseret svigt og i sidste ende fører til brud på hele komponenten. Tilstedeværelsen af ​​restspænding i sprøde materialer reducerer deres bæreevne, hvilket fører til brud. For duktile materialer kan tilstedeværelsen af ​​triaksial træk-restspænding i lavtemperaturmiljøer hindre forekomsten af ​​plastisk deformation og derved reducere komponentens bæreevne betydeligt.

Afslutningsvis har restspænding ved svejsning en betydelig indvirkning på strukturernes ydeevne. Rimelig design og proceskontrol kan reducere restspænding og derved øge pålideligheden og holdbarheden af ​​svejste strukturer.