Испытания на релаксацию напряжений
Релаксацией напряжений называется изменение напряжений во времени при постоянных деформациях (рисунок 3.8):
,
где eу, eпл - соответственно упругая и пластическая деформации; eун- начальная деформация:
eпл=e -eу.
Схема испытаний на релаксацию напряжений и изменение напряжений с течением времени приведены на рисунке 3.9.
Рисунок 3.8 – Изменение напряжений с течением времени
В процессе релаксации идет рост пластической деформации за счет уменьшения упругой. В однородном стержне 
, т.е. пластическая деформация не может превышать 
Если есть слабое звено (например, уменьшение сечения), то пластические деформации сосредотачиваются в нем, т.е. упругие деформации в более прочных участках передают свою составляющую на образование eпл в слабом звене.
Сварные соединения, как показывает практика, могут разрушаться либо условиях эксплуатации в основном по механизму ползучести, либо при выполнении технологического процесса, например, отпуска, по механизму неоднократной релаксации.
Сварные соединения
Сварные швы или некоторая разупрочненная зона термического влияния (з.т.в.) не могут дать большого вклада в искажение размеров вследствие ползучести. По этой причине систематических исследований сварных соединений не проводится, а ограничиваются лишь контрольными проверками. За счет легирования удается иметь металл шва, не уступающий основному металлу.
Наибольшую неприятность вызывают разупрочненные зоны. Обычно разупрочнение бывает на термически упрочненных сталях, нелегированных хромом, молибденом, ванадием, что вызывает появление мягких прослоек. Вследствие ползучести металла и релаксации напряжений эффект контактного упрочнения сильно ослабевает. Для широкой прослойки значение напряжения s раньше достигает значения предела ползучести мягкой прослойки, чем для узкой. Кроме того, пластичность широкой прослойки будет снижаться в большей степени, чем в узкой прослойке.
Схема нагружения образца с мягкой прослойкой и зависимость механических свойств металла мягкой прослойки от ее относительной толщины приведены на рисунках 3.9, 3.10, 3.11.
В расчетах используются следующие обозначения:
s’дп - предел длительной прочности сварного соединения;
sдп - предел длительной прочности основного металла;
t1 - короткое время нагружения;
t2- длительное время нагружения.
Рисунок 3.9 – Схема нагружения образца с мягкой прослойкой
Рис 3.10 – Зависимость механических свойств от времени испытаний
Рисунок 3.11 - Зависимость длительной прочности и пластичности от толщины прослойки
В последние годы значительное внимание обращено на поведение металла при высоких температурах при наличии в нем трещиноподобных дефектов, так как в сварных швах не исключены непровары, несплавления, трещины и т.д. Изменение коэффициента интенсивности напряжений и раскрытия трещины с течением времени приведено на рисунок 3.12.
Также как и sдп, Кс при высоких температурах зависит от времени:
Зависимость 1 - при постоянном напряжении;
Зависимости 2, 3 - при нагружении с разной скоростью, кривая 2 скорость больше, 3 –меньше;
d - раскрытие трещин у вершины (dс - критическое раскрытие);
* - разрушение.
Когда значение раскрытия d достигает критического значения dс, трещина двигается с места.
Рисунок 3.13 Изменение коэффициента интенсивности напряжений и раскрытия трещины с течением времени
Для оценки склонности сварных соединений к локальным разрушениям используют различные методы, которые могут быть разделены на три группы:
а) технологические жесткие пробы;
б) имитация термического цикла сварки на образцах;
в) испытания образцов, вырезанных из сварных соединений.