При работе в условиях переменных напряжений при нормальном качестве прямого шва усталостная трещина развивается по основному металлу; для косого - от начала шва перпендикулярно и оси растяжения элемента. Поэтому стыковые швы, удовлетворяющие условия прочности, одновременно удовлетворяют и условию выносливости.
В то время как в условиях статической нагрузки наплыв шва способствует его усилению и разрушение стыкового соединения происходит вдали от шва, в условиях переменных напряжений прочность соединения тем ниже, чем больше наплыв и чем менее плавный переход от шва к основному металлу. Поэтому предел выносливости при автоматической сварке, как правило выше, чем при ручной, благодаря более плавному переходу от шва к листу.
При механической обработке всей поверхности сварного соединения шов не снижает предел выносливости основного металла марок сталей, применяемых для м/к ПТМ. При обработке (зачистке абразивным кругом или специальной шаровой фрезой) только наплывов шва при сохранении поверхности проката у стыкуемых элементов необходимо считаться с возможностью некоторого снижения сопротивления усталости основного металла вследствие подрезов, получившихся в переходной зоне от шва к основному металлу.
Снижая значительно сопротивление усталости, внутренние дефекты стыковых швов могут и не влиять на их статическую прочность, если они не вызывают существенного уменьшения поперечного сечения.
Несоосность (сдвиг) стыкующих листов снижает предел выносливости соединению. При испытании стыкового соединения листов толщиной
=12мм, у которых сдвиг стыкуемых кромок листов составляет 2,2 мм (примерно 0,2
), предел выносливости был получен на 20% меньше, чем у такого же соединения прямым швом, но при правильном взаимном расположении стыкуемых листов. В пределах обычных допусков на изготовление превышение стыкуемых кромок не должно превышать 0,1
.
Результаты исследований сопротивления усталости сварных стыковых соединений стальных труб показывают следующее:
- Использование заточек при стыковании труб для их взаимного центрирования недопустимо, так как с внутренней стороны трубы остается щель г-образного сечения, которая вызывает высокую концентрацию напряжений в корне шва.
- Стыковое соединение труб рекомендуется выполнить с помощью плотно пригнанного подкладного кольца; при этом значение эффективного коэффициента концентрации k<2,0 и близко к обычным значениям k для сварных соединений. При этом важно, чтобы концы труб имели притупление кромки и такие зазоры между концами, которые обеспечат хороший провар подкладного кольца. При отсутствии подкладного кольца или при кольце с зазором значение k=2.
Конструкция с накладным кольцом являлась причиной ряда аварий, и для кранов тяжелого режима работы ее применять не следует.
На Ленинградском заводе ПТО имени Кирова была предложена и осуществлена конструкция сварного стыкового соединения труб, у которого стыкуемые концы с помощью специальных роликовых оправок деформируются, нагреваемые токами высокой частоты. В результате без какой-либо механической обработки концы труб образуют плотное соединение.
