Хрупкие разрушения обработанных взрывом сварных соединений с трещин оподобными дефектами

Экспериментально установлено [396], что как квазихрупкое разрушение надрезанного образца в условиях плоского напряженного состояния, так и хрупкое при плоской деформации зачастую инициируется на границе пластически деформированной зоны. Существенное отличие состоит, однако, в том, что в первом случае определяющую роль в развитии трещины играет не геометрия исходного надреза, а «вторичный надрез» — клинообразная зона пластической деформации [396], причем вероятность образования скола зависит от коэффициента концентрации напряжений у контура пластически деформированного клина.

Большинство сварных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей «работает» в условиях плоского напряженного состояния [402]. Поэтому применительно к таким конструкциям локальную пластическую деформацию у надреза (дефекта) следует рассматривать как источник концентрации напряжений, в некоторых случаях даже более опасный, чем сравнительно «мягкий» надрез или дефект [419, 446], тем более если учесть, что локальное течение металла непосредственно перед трещиной равносильно её росту [489].

Процесс хрупкого разрушения, как известно, феноменологически подразделяется на две стадии: первая — зарождение (страгивание) трещины и вторая — её развитие. С учетом этого выполненные исследования [419, 446] предусматривали изучение влияния обработки взрывом как на особенности зарождения хрупкой трещины от вершины надреза и её развитие, так и на оценку возможности использования создаваемых взрывом напряженно-деформированных следов в качестве барьеров для трещин хрупкого разрушения.

Испытывали на статическое растяжение со ступенчатым (20.,.50 МПа) приращением нагрузки при низких значениях (-20.-70 °С) температуры сварные образцы в исходном состоянии и после обработки взрывом (схема на рис. 5.127, б), а также аналогичные образцы основного металла. Методика испытаний [434, 446] позволяла определять брутто- о*б и нетто-напряжения стн, критическое раскрытие надреза — ос для образцов, разрушавшихся вязко, также и ор — перемещение кромок надреза в момент разрушения. Для образцов, испытанных при значениях температуры ниже -50 °С, рассчитаны коэффициенты концентрации напряжений [419, 477, 489], в том числе с учетом поправки на пластичность расчетной длины трещины [477].

Результаты испытаний образцов при температуре -20 °С практически одинаковы — они разрушались вязко после значительной пластической деформации. Различие в их поведении проявляется начиная с температуры -40 °С. Сварной образец разрушился хрупко (излом кристаллический) при ан = 365 МПа и ос = 0,07 мм, тогда как образцы, обработанные взрывом и изготовленные из основного металла, разрушились при более высоких, практически одинаковых, нетто-напряжениях (400 и 395 МПа), но после