Lo stress residuo di saldatura si riferisce allo stress interno generato nelle strutture saldate a causa della deformazione termica vincolata durante il processo di saldatura. In particolare, durante la fusione, la solidificazione e il ritiro da raffreddamento del metallo saldato, a causa dei vincoli si genera uno stress termico significativo, che lo rende il componente principale dello stress residuo. Al contrario, lo stress interno derivante dai cambiamenti nella struttura metallografica durante il processo di raffreddamento è una componente secondaria dello stress residuo. Maggiore è la rigidità della struttura e maggiore è il grado di vincolo, maggiore è la tensione residua e, di conseguenza, più significativo è il suo impatto sulla capacità portante strutturale. Questo articolo discute principalmente l'impatto delle tensioni residue della saldatura sulle strutture.
Impatto delle sollecitazioni residue della saldatura su strutture o componenti
La tensione residua della saldatura è la tensione iniziale presente sulla sezione trasversale di un componente ancor prima che sopporti qualsiasi carico esterno. Durante la vita utile del componente, queste tensioni residue si combinano con le sollecitazioni di lavoro causate dai carichi esterni, portando a deformazioni secondarie e ridistribuzione delle tensioni residue. Ciò non solo riduce la rigidità e la stabilità della struttura ma, sotto gli effetti combinati della temperatura e dell'ambiente, influisce in modo significativo sulla resistenza alla fatica della struttura, sulla resistenza alla frattura fragile, sulla resistenza alla tensocorrosione e alla fessurazione da creep ad alta temperatura.
Impatto sulla rigidità strutturale
Quando la sollecitazione combinata dei carichi esterni e delle tensioni residue in una certa zona della struttura raggiunge il limite di snervamento, il materiale in quella zona subirà una deformazione plastica localizzata e perderà la capacità di sopportare ulteriori carichi, provocando una riduzione della sezione trasversale effettiva. area e, di conseguenza, la rigidezza della struttura. Ad esempio, nelle strutture con saldature longitudinali e trasversali (come le saldature delle piastre di nervatura sulle travi a I), o quelle che sono state sottoposte a raddrizzamento alla fiamma, può essere generata una significativa tensione residua di trazione in sezioni trasversali più grandi. Sebbene l’intervallo di distribuzione di queste sollecitazioni lungo la lunghezza del componente possa non essere ampio, il loro impatto sulla rigidità può comunque essere sostanziale. In particolare per le travi saldate sottoposte a esteso raddrizzamento alla fiamma, si può verificare una notevole diminuzione della rigidezza durante il carico e una riduzione del rimbalzo durante lo scarico, cosa che non può essere trascurata per strutture con elevati requisiti di precisione dimensionale e stabilità.
Impatto sulla resistenza del carico statico
Per i materiali fragili, che non possono subire deformazioni plastiche, la sollecitazione all'interno del componente non può essere distribuita uniformemente all'aumentare della forza esterna. I picchi di sollecitazione continueranno ad aumentare fino a raggiungere il limite di snervamento del materiale, causando cedimenti localizzati e portando infine alla frattura dell'intero componente. La presenza di tensioni residue nei materiali fragili riduce la loro capacità portante, portando a fratture. Per i materiali duttili, l'esistenza di tensioni residue di trazione triassiale in ambienti a bassa temperatura può ostacolare il verificarsi di deformazioni plastiche, riducendo così significativamente la capacità portante del componente.
In conclusione, le tensioni residue della saldatura hanno un impatto significativo sulle prestazioni delle strutture. Una progettazione ragionevole e un controllo del processo possono ridurre lo stress residuo, migliorando così l'affidabilità e la durata delle strutture saldate.
Orario di pubblicazione: 01 agosto 2024
