1.2 Сварочные деформации, напряжения и перемещения

При проектировании и изготовлении сварных конструкций необходимо считаться с возможностью появления в них остаточных деформаций, напряжений, перемещений и принимать меры для их предотвращения в таких пределах, при которых влияние их не будет опасным.

Впервые на возникающие при сварке деформации напряжения и на необходимость их учета указал родоначальник электродуговой сварки Славянов Н.Г. Он отмечал, что причиной появления сварочных напряжений является неравномерный нагрев изделия при сварке, вырывающий местные пластические деформации. Он еще тогда указывал на разницу появления сварочных напряжений в хрупких и пластичных металлах и особую опасность напряжений, появляющихся при сварке жестко закрепленных деталей. Славянов Н.Г. разработал и некоторые меры борьбы с вредными влияниями напряжений (предварительный подогрев изделия, проковка сварных швов и др.), которые применяются и в настоящее время.

По эксплуатационным условиям и по условиям прочности необходимо обеспечивать определенную точность изготовления конструкций и появление в них сварочных деформаций нежелательно. В связи с этим разработка мер для предупреждения сварочных деформаций является одной из основных задач технологического процесса изготовления сварочных конструкций.

Степень проявления сварочных напряжений во многом определяется свойствами свариваемого металла и металла сварного шва.

В легированных сталях кроме напряжений, уравновешивающихся в макрообъемах (напряжения первого рода), появляются структурные напряжения, уравновешивающиеся в пределах микрообъемов (напряжения второго рода). При этом происходят значительные изменения прочностных свойств металла в районе шва. Это актуально в случае применения специальных сталей, и технологии сварки конструкций из легированной стали существенно отличается от технологии сварки конструкций из малоуглеродистой стали. Для сохранения требуемой структуры металла в районе шва при сварке конструкций из легированной стали применяются предварительный и сопутствующий подогревы, а также последующая термическая обработка, которая наряду с изменением структуры одновременно снимает и структурные напряжения. При этом в готовой конструкции не будет также и остаточных напряжений первого рода.