Приложение Г (справочное). Способы повышения сопротивления усталости сварных соединений

Приложение Г
(справочное)

Способы повышения сопротивления усталости сварных соединений

Г.1 Общие положения

Г.1.1 Для повышения сопротивления усталости применяют следующие способы обработки:

а) снижающие значение коэффициента концентрации напряжений по границам сварных швов и в сопряжениях элементов конструкций:

1) механическую обработку;

2) аргонодуговое оплавление;

б) снижающие уровень остаточных сварочных напряжений:

1) поверхностный наклеп;

2) термическую обработку;

3) комбинированные способы.

Г.2 Механическая обработка

Г.2.1 Для механической обработки используют стационарные и накладные металлообрабатывающие станки, фрезы, ручной абразивный и другой инструмент.

Г.2.2 Механическая обработка сварных соединений и соответствующих зон в местах изменения сечений элементов должна обеспечить получение плавных переходов от металла шва к основному металлу, а также от конца приваренной детали к основному элементу конструкции. Обработку следует выполнять на минимальную глубину (до 3% толщины обрабатываемого элемента), необходимую для снятия поверхностного слоя металла в зоне обработки - до получения блестящей поверхности.

Обрабатываемая поверхность не должна иметь рисок, расположенных поперек направления усилий, действующих в элементе при его работе. На границе зоны обработки не должно быть уступов. Заусенцы подлежат зачистке.

Г.2.3 Перед механической обработкой необходимо удалить выявленные дефекты сварного соединения.

Г.2.4 Механическую обработку сварных швов выполняют по одному из вариантов:

- снятием выпуклости стыковых швов заподлицо с основным металлом (при наличии требования конструкторской документации);

- созданием плавного перехода от шва к основному металлу согласно рисунку Г.1 (при несоответствии профиля сварного шва требованиям категории сварного соединения, предусмотренной чертежом).

Рисунок Г.1

Г.2.5 После снятия выпуклости стыковых швов следует тщательно контролировать обработанную поверхность ввиду того, что при обработке могут быть вскрыты дефекты шва в виде внутренних пор или шлаковых включений.

На всем протяжении зон обработки торцов необходимо предусматривать на углах элемента фаски размерами 22 мм с округлением кромок.

Г.2.6 Механическую обработку концов косынок (фасонок) в сварных соединениях с основным элементом конструкции рекомендуется выполнять с обеспечением плавного перехода к поверхности основного элемента в плоскости косынки (фасонки). Концы стыковых швов должны быть обработаны заподлицо на длине не менее 50 мм.

Г.2.7 Уменьшение зон обработки и радиусов не допускается, увеличение их не является браковочным признаком.

Г.2.8 Контроль качества механической обработки сварных швов и сварных соединений осуществляют внешним осмотром и измерением, на основании которого устанавливают:

- отсутствие надрезов и следов подрезов по границам швов;

- отсутствие пор, раковин, шлаковых включений и их следов на обрабатываемой поверхности;

- отсутствие в пределах обрабатываемой поверхности трещин, а также несплавлений основного и наплавленного металла;

- полноту снятия поверхностного слоя металла на всей длине зоны обработки и получения чистой, блестящей поверхности металла;

- отсутствие выхода на обрабатываемую поверхность непровара по толщине детали (для сварных соединений с полным проплавлением);

- отсутствие уменьшения толщины шва и основного металла относительно указанного на чертеже.

Г.3 Аргонодуговое оплавление

Г.3.1 Аргонодуговому оплавлению подвергаются в основном границы углового шва с основным металлом с целью создания плавного перехода в этой зоне, как показано на рисунке Г.2.

Рисунок Г.2

Г.3.2 Аргонодуговому оплавлению подвергают сварные соединения углеродистых и низколегированных сталей.

Г.3.3 Аргонодуговое оплавление осуществляют на постоянном токе прямой полярности с использованием оборудования, предназначенного для сварки вольфрамовым электродом в защитных газах.

Г.3.4 Аргонодуговое оплавление возможно во всех пространственных положениях, но предпочтительнее его выполнение в нижнем положении, при котором достигаются лучшие результаты.

Г.3.5 В качестве электрода используют лантанированый вольфрам марки ЭВЛ по ГОСТ 23949, защитным газом служит аргон по ГОСТ 10157.

Г.3.6 Работы по аргонодуговому оплавлению должны осуществлять лица, прошедшие специальную техническую подготовку.

Г.3.7 Оплавление следует проводить в цехах при температуре не ниже 5°С.

Г.3.8 Поверхность сварного шва и основного металла в зоне оплавления должна быть очищена от грязи, масла, шлаковых включений.

Г.3.9 Режим оплавления зависит от толщины обрабатываемых элементов конструкции, и его следует устанавливать в соответствии с данными, приведенными в таблице Г.1.

Таблица Г.1 - Режимы аргонодугового оплавления

Толщина металла, мм	Диаметр электрода, мм	Ток, А
От 3 до 5 включ.	2 3	От 80 до 100 включ. От 180 до 220 включ.
Св. 6	4 5	От 220 до 280 включ.

Г.3.10 Ширина оплавленного слоя должна быть не менее 6 мм; оправленный слой должен быть расположен симметрично относительно границы шва.

Г.3.11 Аргонодуговое оплавление следует вести непрерывно до окончания оплавления всего упрочняемого участка шва.

Г.3.12 Для обеспечения надежной защиты жидкой ванны от окружающего воздуха расстояние сопла горелки от изделия должно выдерживаться в пределах от 4 до 8 мм при расходе аргона от 14 до 16 л/мин.

Г.3.13 Оплавление следует вести с введением в зону дуги проволоки марки Св-08Г2С. При толщине элементов конструкции менее 12 мм оплавление допускается производить без присадочной проволоки.

Г.3.14 Введение в зону дуги присадочной проволоки позволяет предотвратить образование на шве козырька при аргонодуговом оплавлении соединений с угловыми швами с большой выпуклостью, а также устранить поры и подрезы. Возникновение подрезов и неравномерное формирование оплавленного слоя могут иметь место, в частности, при проведении аргонодугового оплавления в вертикальном и потолочном положениях.

Г.3.15 Качество аргонодугового оплавления контролируют внешним осмотром и измерением, а также с помощью контрольного эталона, устанавливаемого при аттестации технологии аргонодугового оплавления.

Г.3.16 Обработанная поверхность не должна иметь пор, свищей, подрезов, грубой чешуйчатости, кратеров и раковин. Профиль сварного шва должен соответствовать требованиям категории сварного соединения, предусмотренной чертежом.

Г.4 Наклеп

Г.4.1 Поверхностному наклепу подвергаются места с концентраторами напряжений, в основном границы шва и основного металла и прилегающие к ним участки.

Г.4.2 Наклепу могут быть подвержены места, в которых величины номинальных напряжений не превышают 80% предела текучести стали, из которой изготовлены детали.

Г.4.3 Наклеп производят после термической обработки конструкций, если она предусмотрена технологическим процессом. Наклепанная поверхность не должна подвергаться температурным воздействиям выше 200°С. При необходимости выполнения сварочных работ вблизи наклепанной поверхности следует принимать специальные меры по ее охлаждению или выполнять повторный наклеп.

Г.4.4 Перед упрочнением участки сварных швов и прилегающие зоны основного металла должны быть очищены от шлака и ржавчины.

Г.4.5 Ширина наклепанной зоны с одной стороны шва должна составлять от 15 до 20 мм.

Г.4.6 В качестве инструмента для наклепа применяют пневматические молотки, оснащенные насадкой со специальным многобойковым (пучковым) упрочнителем, как показано на рисунке Г.3.

Рисунок Г.3 - Многобойковый упрочнитель

Г.4.7 Для изготовления пучков упрочнителя применяют пружинную проволоку марок 65Г, 60С2, П-70 диаметром от 2 до 3 мм (предпочтительно 2 мм), подвергнутую термической обработке на твердость 50 HRC.

Г.4.8 В процессе эксплуатации число проволок в пучке уменьшается вследствие их разрушения. Допускается проведение обработки пучком с числом проволок не менее 50% от первоначального.

Г.4.9 Поверхностный наклеп следует выполнять при давлении сжатого воздуха от 0,4 до 0,5 МПа.

Г.4.10 В процессе наклепа молоток необходимо удерживать перпендикулярно к обрабатываемой поверхности. Перемещение инструмента по наклепываемой поверхности должно выполняться плавно и с постоянной скоростью (от 100 до 150 мм/мин).

Г.4.11 Сварные швы и прилегающие участки основного металла после наклепа должны иметь блестящую равномерно обработанную поверхность без каких-либо пропусков. Особое внимание следует обращать на качество наклепа в местах перехода от сварных швов к основному металлу.

Г.4.12 Места перехода от шва к основному металлу должны быть доступны для наклепа. Поэтому подрезы и участки швов с большой выпуклостью и резким переходом к основному металлу должны быть устранены путем их подварки или аргонодугового оплавления, как показано на рисунке Г.4.

Рисунок Г.4

Г.4.13 Качество наклепа контролируют внешним осмотром с помощью контрольного эталона. Менее выраженная по сравнению с эталонной текстура наклепа обрабатываемой поверхности недопустима.

Г.4.14 Наряду с наклепом многобойковым упрочнителем допускается применение наклепа дробеструйной обработкой после соответствующей отработки режимов ее применения в производстве конкретных изделий. Рекомендуемые значения сжимающих напряжений после наклепа - не менее 50 МПа на расстоянии 0,5 мм от поверхности.

Г.5 Комбинированное упрочнение

Г.5.1 Комбинированные способы повышения сопротивления усталости заключаются в последовательном или одновременном выполнении обработки границ сварного шва и поверхностного наклепа.

Г.5.2 При последовательном комбинированном упрочнении сначала выполняют механическую или аргонодуговую обработку, затем поверхностный наклеп.

Г.5.3 Перспективным способом одновременного комбинированного упрочнения является высокочастотная механическая проковка (ультразвуковая ударная обработка) участка шириной от 3 до 5 мм по границе сварного шва с пластическим деформированием приповерхностного слоя металла и формированием плавного перехода от сварного шва к основному металлу с образованием канавки глубиной от 0,1 до 0,15 мм.

В качестве инструмента для высокочастотной механической проковки применяют ультразвуковой ударный молоток, оснащенный однорядной многобойковой насадкой.

Бойки диаметром от 2 до 5 мм изготовляют из стали ШХ15.

Упрочнение выполняют плавным возвратно-поступательным движением инструмента вдоль обрабатываемой поверхности. Скорость упрочнения составляет от 60 до 150 мм/мин. Качество обработки контролируют с помощью контрольного эталона.

Г.6 Термическая обработка

Г.6.1 Термическую обработку проводят в тех случаях, когда установлено, что работоспособность и надежность конструкции в состоянии после сварки не обеспечиваются другими средствами и применение термообработки дает положительный эффект.