В предыдущей главе были освещены основные общие закономерности, касающиеся сопротивления усталости металлических материалов и конструктивных элементов. Эти закономерности относятся, в частности, и к сварным соединениям. Ниже перечислены особо важные специфические для сварных соединений факторы, влияющие на сопротивление усталости.
Одним из сильнейших факторов, влияющих на сопротивление усталости соединений, является остаточное напряженное поле в зоне шва. Вследствие резкого температурного перепада, структурных изменений и упругопластического деформирования в зонах сварных соединений возникают значительные остаточные напряжения, величина которых может достигать и даже существенно превышать предел текучести исходного материала.
Роль остаточных напряжений в сопротивлении усталости сварных соединений резко увеличивается с ростом концентрации напряжений. В этих случаях остаточные напряжения могут изменять величину пределов выносливости в несколько раз как в сторону повышения (при благоприятных сжимающих остаточных напряжениях), так и в сторону понижения (при неблагоприятных остаточных напряжениях). Долговечность сварных соединений может изменяться при этом в десятки раз.
Такая высокая эффективность остаточных напряжений для сварных соединений с концентрациями напряжений объясняется следующими причинами: а) остаточные напряжения, подобно напряжениям от внешних силовых воздействий, могут концентрироваться около различных уступов, пор, надрезов и пр.; б) концентрация остаточных напряжений может создавать местный наклеп металла (в опасных зонах концентраторов); наклепанный металл в большей степени реагирует на остаточные напряжения, чем более мягкий и пластичный ненаклепанныи металл; в) снятие остаточных напряжений при нагрузке деталей с концентраторами может быть более затруднено, чем для деталей без концентраторов напряжений.
Последнее обстоятельство является особенно существенным. Во многих случаях остаточные напряжения в зонах концентраторов сохраняются без изменений даже после нагружения детали до пределов, близких к пределу выносливости или превышающих его. При выполнении сварных швов с небольшими концентраторами роль остаточных напряжений будет также сравнительно небольшой.