Механические закономерности возникновения хрупкого разрушения в зоне сварных швов

В отличие от высокопрочных материалов у конструкционных сталей низкой и средней прочности в широком диапазоне температур наблюдается существенное различие между сопротивлением инициированию хрупкого разрушения в зонах дефектов и сопротивлением распространению движущейся хрупкой трещины. Это связано с повышенной чувствительностью сталей низкой прочности к скорости деформирования. Возникновение хрупкой трещины от дефекта, ее первый «скачок», резко увеличивая скорость деформации металла перед фронтом разрушения, приводит к значительному уменьшению энергии, необходимой для ее дальнейшего нестабильного распространения. В связи с этим локальное ухудшение пластических свойств металла в районе сварных швов и существование в этих зонах высоких растягивающих остаточных напряжений может привести к полному разрушению конструкции, несмотря на более высокую вязкость разрушения окружающего основного материала и меньший уровень действующих напряжений. Это подтверждается как данными экспериментов, так и анализом многочисленных случаев хрупкого разрушения сварных конструкций.

В подавляющем большинстве случаев хрупкое разрушение начинается в зонах сварных швов от сравнительно небольших дефектов конструктивного, технологического или эксплуатационного происхождения. Как правило, возникшая трещина беспрепятственно распространяется в основной металл и вызывает полное или частичное разрушение конструкции. Ввиду этого изучение факторов, определяющих возникновение хрупкого разрушения в зонах сварных швов, приобретает существенное значение. Установлено, что основной причиной резкого ухудшения пластических свойств металла в зоне сварных соединений является его динамическое старение, обусловленное концентрацией термопластических сварочных деформаций.