Zarys wykorzystania symulacji MES w analizie oddziaływania niezgodności spawalniczych... - Jerzy Nawrocki, Jacek Słania, Kwiryn Wojsyk, Grzegorz Golański
Zarys wykorzystania symulacji MES w analizie oddziaływania niezgodności spawalniczych na cechy eksploatacyjne konstrukcji spawanych
Jerzy Nawrocki, Jacek Słania, Kwiryn Wojsyk, Grzegorz Golański
Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2020
ISBN 978-83-7193-756-9
e-ISBN 978-83-7193-757-6
Niezgodności spawalnicze występują zawsze w złączach spawanych i obniżając ich wytrzymałość, decydują o bezpieczeństwie użytkowania konstrukcji. Obowiązujące w tym zakresie normy PN-EN ISO 6520 i API 577 zawierają zestawienia niezgodności, natomiast normy PN-EN ISO 5817 i API 1104 precyzują ich dopuszczalne wielkości w zależności od wymaganego poziomu jakości złączy stalowych.
W normach stosowanych do projektowania nie ujęto związku pomiędzy poziomem jakości spoiny a zalecanym współczynnikiem bezpieczeństwa. Obecnie, mając do dyspozycji symulacje MES, możliwa jest analiza wartości naprężenia lokalnego. Główną przyczyną braku możliwości przeprowadzenia powtarzalnych eksperymentów na złączach spawanych jest brak możliwości wykonania niezgodności spawalniczych w powtarzalny sposób. Ponadto odwzorowanie kształtu i lokalizacji niezgodności w złączu metodami bezpośrednimi – tensometryczną lub interferencji optycznej - nie jest możliwe w przypadku niezgodności zlokalizowanych wewnątrz złączy. W związku z tym jedynym realnym sposobem badań tych niezgodności jest modelowanie ich kształtu, a następnie badanie ich za pomocą symulacji.
Celem opracowania była analiza charakteru zmian pola naprężenia generowanego przez niezgodności w złączach spawanych za pomocą symulacji metodą elementów skończonych (MES).
Zakres wykonanych symulacji dotyczył obciążeń statycznych w środowisku o stałej temperaturze.
Symulacje w czytelny, graficzny sposób potwierdziły ogólnie znany fakt, że niezgodności okrągłe, takie jak pęcherze, są znacznie mniej niebezpieczne niż mające ostre krawędzie pęknięcia, przyklejenia czy braki przetopu. Należy jednak przeprowadzić dodatkowe analizy uwzględniające przeważnie bardzo duże ciśnienia gazów wewnątrz pęcherzy, co może dać wgląd w mechanizm zjawiska pękania kruchego spowodowanego tzw. chorobą wodorową.
W osobnym rozdziale zaprezentowano zastosowanie analizy wpływu niezgodności spawalniczych na wystąpienie rzeczywistych stanów awaryjnych w konstrukcjach spawanych, głównie w rurociągach.
