тех же сталей аналогичными им по составу сварными швами возрастает роль структурных превращений и соответствующего увеличения объема металла шва. Структурные напряжения в этом случае (рис. 8.5, и) будут уменьшать роль тепловых напряжений и суммарные напряжения будут соответствовать эпюре на рис. 8.5, к. Исходя из рассмотренной схемы возникновения остаточных напряжений в сварном соединении, остаточные напряжения по высоте однопроходного шва будут соответствовать эпюре на рис. 8.5, л, а остаточные напряжения в корневом слое — эпюре на рио. 8.5, м. Обращает на себя внимание то, что зона сварного шва, а иногда и близлежащие участки околошовной зоны подвергаются действию растягивающих напряжений (рис. 8.6, о). Эти напряжения находятся в упругой области и могут достигать предела текучести. При длительном воздейсгвии на металл они могут вызвать коробление и самопроизвольное разрушение (замедленное разрушение). На нагруженной конструкции, суммируясь с напряжением внешних сил, остаточные напряжения способствуют появлению непредусмотренной деформации, а также разрушению.

Способы снижения остаточных сварочных напряжений могут быть технологическими и термическими. Технологические способы сводятся в основном к регулированию погонной энергии при сварке и соблюдению специальной последовательности сварки. Термическими способами являются предварительный подогрев перед сваркой или сопугствующий сварке нагрев свариваемых изделий (локальный или общий) и высокий отпуск. Подогрев свариваемых изделий уменьшает градиент температур между различными зонами сварного соединения и уменьшает разницу температурных объемных изменений в металле. Кроме того, подогрев, повышая температуру металла в зоне теплового влияния, предопределяет протекание распада переохлажденного аустенита

Рис. 8.6. Распределение остаточных напряжений (оост) в свариваемом соединении листа стали СтЗ размером 500X500X100 мм после ЭШС (а) и после отпуска при 675 °С в течение 3—5 ч и охлаждения с печью (б): 1 — осевые напряжения; 2 — поперечные напряжении (О. Ш — ось шва)

Рис. 8.7. Зависимость сгост в закаленном стальном цилиндре от длительности т отпуска и его температуры, °С: 1 — 150; 2 ~- 300; 3 — 450; 4 — 550

Рис. 8.8. Зависимость температуры отпуска конструкционной стали, обеспечивающей предел текучести 3600 МПа, от исходного предела текучести от

при более высокой температуре с образованием более равновесных структур.

Высокий огпуск является основной термической операцией, позволяющей существенно снизить остаточные сварочные напряжения в результате протекания процесса релаксации. Характер снижения остаточных напряжений в закаленном стальном цилиндре при огпуске показан на рис. 8.7. Наибольшее снижение остаточных напряжений достигается при длительности отпуска 1,5—2 ч. Температура отпуска сталей зависит от их исходного предела текучести (рис. 8.8).

Отжиг с нагревом выше температуры Ас3 считаегся гомогени-зационной термической обработкой. Для гомогенизации состава стали при отжиге требуется длительный нагрев (несколько часов). При непродолжительном нагреве гомогенизация будет частичной. При отжиге конструкционной стали одновременно с гомогенизацией снимаются остаточные напряжения и рекрисгаллизуется структура, полученная после холодной деформации. Обязательным условием огжига является медленное охлаждение после нагрева (50—100 °С/ч). Такое охлаждение обеспечивает получение крупных скоагулированных карбидных выделений в феррит-ной матрице, минимальный уровень остаточных напряжений, низкую твердость и прочность конструкционной стали. Однако хладосгойкость конструкционной стали после огжига невелика из-за больших размеров зерен феррита.

Вследствие высокой температуры, требуемой для отжига, большой длительности нагрева и очень медленного охлаждения такую термообработку не применяют для сварных соединений с местным нагревом зоны сварки. В некогорых случаях она может быть полезной при обработке всего сваренного изделия в печи. 6«163