Исследованию процессов усталости и разработки рациональных средств повышения выносливости сварных соединений посвящено весьма большое количество опубликованных исследовательских работ. В этом направлении в Советском Союзе и за рубежом за последние годы достигнуты значительные успехи. Однако число аварийных разрушений от усталости в эксплуатации сварных конструкций продолжает оставаться значительным и растет вместе с ростом применения сварки. Это требует дальнейших изысканий как в теоретическом, так и в экспериментальном аспекте. Вместе с тем является актуальным и обобщение уже выполненных в этой области исследований и широкая пропаганда их с целью рациональных выборов конструктивных, металлургических и технологических средств, обеспечивающих достаточную прочность и долговечность сварных конструкций. Высокое качество и хорошая работоспособность соединения зависят в значительной степени от технологов-сварщиков. Дефекты соединения могут снизить его работоспособность. Однако и безукоризненно выполненный сварочный процесс может не обеспечить должных эксплуатационных качеств соединения, если не выбраны должным образом конструктивные формы соединения и свариваемый основной металл.
Если судить о работоспособности сварных конструкций только по критериям сопротивления однократной статической или динамической нагрузкам, то можно впасть в серьезные ошибки. Опасное снижение прочности в сварных конструкциях может происходить не только вследствие концентрации напряжений, обусловленных формой, но и вследствие ряда других неблагоприятных факторов: непроваров, резкой неоднородности свойств в зоне соединения, обезуглероживания металла, неблагоприятного нарушения структуры металла, проявления остаточных напряжений и других причин, специфических для сварочного процесса.
В связи с этим судить о сопротивлении усталости сварного соединения только по свойствам исходного металла не представляется возможным. Технологический процесс сварки может вызывать разные изменения свойств у различных металлов.
Прочность сварной конструкции можно надежно определить только на основе испытаний типичных элементов в натуре или на соответствующих моделях.
Особое место в изучении явлений усталости занимают сварные соединения из высокопрочных сталей. Влияние сварочного процесса на изменение свойств основного материала в этом случае может быть особенно сильным. Опасность образования сварочных трещин также увеличивается для высокопрочных сталей. Во многих случаях применение высокопрочных сталей взамен мягкой стали не является рациональным. Между тем стремление облегчить конструкцию или увеличить ее несущую способность заставляет искать способы, обеспечивающие достаточно высокую усталостную прочность для конструкций из высокопрочных сталей. Ряд таких средств изыскан и успешно применяется в практике (предварительный и сопутствующий: подогрев, рациональный выбор электродов, строгое регламентирование удельных теплозатрат, упрочнение сварных соединений пластическим деформированием и тепловыми обработками и др.).
Однако дальнейшие работы в этом направлении продолжают оставаться весьма актуальными. Обобщение накопленного опыта в исследовании усталостной прочности соединений является задачей настоящей книги.
Авторы освещают материал, полученный в отечественных и зарубежных исследованиях и касающийся комплекса всех перечисленных выше проблем.
Авторы будут благодарны за все замечания и пожелания, которые следует направлять по служебному адресу (Москва, Ж-88, ЦНИИТМАШ, Отдел прочности материалов).
Главы II, III, X-XII - написаны И.В. Кудрявцевым, главы I, IV-IX - Н Е. Наумченковым. Глава XIII написана авторами совместно.