Рис. 591. Распределение осевых и окружных остаточных напряжений в районе кольцевого шва трубы из стали 20 диаметром 168 с толщиной стенки 14 мм вдоль образующей (о) и по толщине стенки (б): 1 — после сварки; 2 — после местного высокого отпуска; 3 — после обработки взрывом

из трубы. Результаты исследования осевых и тангенциальных остаточных напряжений в трубе диаметром 168 с толщиной стенки 14 мм представлены на рис. 5.91, из которого видно, что в наружных поверхностных слоях трубы в исходном состоянии по оси шва действуют тангенциальные остаточные напряжения растяжения, достигающие 140 МПа, а в осевом направлении — довольно высокие напряжения сжатия (около 180 МПа). Пик тангенциальных остаточных напряжений сжатия отстоит от оси шва примерно на 40 мм.

На рис. 5.91, б приведены кривые распределения остаточных напряжений по толщине металла шва. Можно видеть, что как окружные, так и осевые напряжения изменяются по толщине монотонно, достигая наибольших значений в поверхностных слоях трубы. При этом осевые — в шве всюду сжимающие, а тангенциальные — растягивающие на наружной и сжимающие на внутренней поверхности трубы.

Местному отпуску сварных конструкций в целях снижения остаточных напряжений в литературе уделяется большое внимание, что отчасти объясняется большой сложностью этого вида термообработки по сравнению с общим отпуском. В результате местной термообработки неизбежно возникают новые внутренние напряжения. Они образуются как при нагреве (но могут релаксировать во время выдержки при температуре отпуска), так и при охлаждении, становясь остаточными. Поэтому необходимыми условиями местного отпуска являются достаточно широкая зона нагрева (с перекрытием ОШЗ), применение медленного нагрева и охлаждения и достаточная выдержка при температуре отпуска сварного изделия.

Результаты исследования (с помошью механического индикаторного деформометра) остаточных напряжений на наружной поверхности трубы и по толщине сварного шва (см. рис. 5.91) свидетельствуют об эффективности термообработки. Максимальные окружные и осевые остаточные напряжения, образовавшиеся после сварки, изменяются в результате местного отпуска соответственно на 80 и 90 МПа.

На рис. 5.91 представлено также распределение окружных и тангенциальных остаточных напряжений после обработки взрывом, при которой