Станины работают в основном в условиях нормальной температуры при повторно-статических нагрузках и моГут подвергаться также динамическим и циклическим нагрузкам. В отдельных случаях необходимо учитывать возможность работы при повышенных (300—350° С) или пониженных температурах (на открытых площадках).
Ранее станины изготовляли в основном из чугунного или стального литья. Благодаря успехам в развитии сварочного производства, создалась возможность производства сварных станин любой практически целесообразной конфигурации и массы.
Целесообразность применения сварных станин вместо литых определяется технико-экономическими показателями, учитывающими конкретные особенности предприятия, которому предстоит организовать выпуск необходимых деталей.
Детали и на другие цели. Наличие в сварной конструкции остаточных напряжений означает, что накоплена значительная потенциальная энергия. Энергия в единице объема металла при одноосном растяжении может быть подсчитана по формуле
Так как остаточные растягивающие напряжения в сварных соединениях нередко близки к ат, то такое количество энергии может способствовать образованию весьма протяженных разрушений. Поэтому остаточные напряжения следует рассматривать как один из главных факторов распространения трещин в сварных конструкциях.
Статическая прочность. Под статической прочностью в широком толковании этого понятия Понимают как сопро-. тивление наступлению текучести, так и сопротивление разрушению.
Особенностью конструкции рабочих колес для высоконапорных ГЭС является малое расстояние между верхним и нижним ободом и между лопастями. Это чрезвычайно затрудняет выполнение операций по приварке лопастей к ободьям (особенно при сварке с подогревом) и делает невозможным индукционный подогрев лопастей.
В связи с этим для изготовления таких рабочих колес (например, для турбины Ингурской ГЭС) применяют иную технологическую схему сборки и сварки. Все элементы этого рабочего колеса выполняли литыми из стали 08Х12НДЛ. После механической обработки и разметки в верхнем и нижнем ободьях вырезали пазы для соединения лопастей с ободьями «в паз».
Пределы выносливости сварных соединений низколегированных сталей обычной и повышенной прочности практически не отличаются от соответствующих пределов выносливости соединений низкоуглеродистых сталей (см. гл. II). Вследствие этого линии предельных переменных напряжений, относящиеся к различным сталям, совпадают и каждая из этих линий является продолжением предыдущей, отражающей выносливость соединения менее прочного материала ( 3). При этом, как уже отмечалось ранее, наклонные части диаграмм параллельны лучу R = +1.
Совмещенные диаграммы позволяют определить области рационального применения сталей различной прочности в сварных эле
Усталость сварных соединений
Высота сварных швов определяется высотой перемычки, так как желательно, чтобы во избежание концентрации напряжений в районе шва последний имел бы полное проплавление. Коэффициент прочности сварного соединения при расчете перемычки по тангенциальным напряжениям можно не учитывать, так как в сварном соединении в этом случае действуют связующие напряжения. При расчете от действия продольных напряжений и прежде всего напряжений изгиба должно учитываться ослабление сварного соединения, так как шов подвержен воздействию рабочих напряжений.
При принятой конструктивной схеме рамы жесткость рамы при закручивании определяют поперечины. Следовательно, снизить жесткость можно уменьшением значения полярного момента сечения трубы: р = 0,1 (D4— d4) см4. Однако выбор необходимого сечения труб затрудняется ограниченностью типоразмеров в стандарте. Это в основном ограничивает использование сварных рам J3 нашей промышленности.
Возможности увеличения работоспособности сварных рам данной конструкции за счет уменьшения конструктивного концентратора при переходе от стенки лонжерона к трубчатой поперечине путем применения выштамповок с отбортовками в лонжероне в достаточной мере не исследованы.
Рамы с открытыми поперечинами двутаврового ( 7, в) и швеллерного типов ( 7, г) могут иметь крепления:
По сравнению с аналогичными соединениями без пор. В том и другом случае эффективные коэффициенты концентрации Кэ = 1,42 -г- 1,45. Снижение выносливости в стыковых соединениях с проплавом (К9 = 1,92) наблюдается при наличии единичных пор, сопровождающихся окисными пленками б,кгсммг__ и при наличии цепочек слившихся пор d = 1,2-т- 1,8 мм. В этом случае коэффициент концентрации напряжений пор Кп 3, а коэффициент формы шва Кф = 2,1 -т- 2,7. Если в стыковых соединениях проплав и усиление шва полностью удалить (Кф = 1), то при переменных нагрузках даже самые мелкие сферические поры снижают выносливость соединений. Это снижение в зависимости от ха-. рактера пористости может составлять 35—60%.
Допустимые напряжения в узлах и деталях при расчете на прочность и устойчивость выбирают в зависимости от прочностных характеристик конструкционного материала при расчетной температуре. Коэффициенты снижения допустимых напряжений для свар-
6. Теплообменник с компенсатором, вваренным в корпус
Особенности технологии сварки и конструктивное оформление
ных соединений в зависимости от вида сварного соединения и способа сварки изменяются от 0,55 (никель и его сплавы при односторонней сварке) до 0,95 (углеродистые стали при двусторонней сварке встык).
Холодной прокаткой со степенью обжатия порядка 50—70% прочность листовых заготовок можно повысить до ав = 120 -г- 150 кгсмм2, но в этом случае разупрочнение металла в зоне сварного соединения оказывается значительным и его компенсация требует использования специальных конструктивных или технологических мероприятий;
При изготовлении наземных резервуаров для сжиженных газов в США применяют нетермоупрочняемые алюминиевые сплавы марок 5083 и 5456 с ат = 12 4- 16 кгсмм2 и ав
А — дискового типа; б — барабанного типа; в — комбинированный (композитный) с приварными полувалами
цилиндры постоянного сечения и диски, нагруженные по наружным и внутренним поверхностям надлежащим образом вычисленными радиальными нагрузками. Здесь цилиндры рассматривают толстостенными, а не тонкостенными, как в предыдущем случае. Поэтому разработанный метод можно использовать и для расчета роторов барабанного типа.
|