Закон на Парис
Законът на Парис описва колко бързо расте една умостна пукнатина за един цикъл на натоварване (da/dN). Той свързва този растеж с размаха на коефициента на интензивност на напрежението (ΔK). За заваръчните шевове това е най-важният инструмент за изчисляване на остатъчния живот и интервалите за проверка.
Физико-химичен механизъм на действие
При всеки цикъл на натоварване на върха на пукнатината се образува малка пластична зона. Пукнатината се отваря и затваря, като при това нараства с нищожно малка стойност. Законът на Парис описва този процес с формулата: da/dN = C * (ΔK)^m. ΔK е разликата между максималния и минималния фактор на интензитета на напреженията. В двойно логаритмична графика се получава права линия. Наклонът m при стомана обикновено е между 2 и 4. Под прагова стойност ΔK_th пукнатината практически не расте.
Металургично значение и рискове при заваряване
Заваръчните шевове почти винаги съдържат малки дефекти: пори, шлакови включвания, несвързаности. Те действат като начални пукнатини. Освен това остатъчните заваръчни напрежения създават опънни напрежения, които държат пукнатината отворена. Така праговата стойност ΔK_th се понижава и растежът на пукнатината започва по-рано. Концентрацията на напрежения при заваръчния шев увеличава локалното напрежение и следователно ΔK. Ако растежът се пренебрегне, малък дефект може да стане критична пукнатина и внезапно да доведе до счупване.
Практика в цеха и указания за действие
Определи началния размер на пукнатината с безразрушителен контрол: ултразвук (UT) или магнитно-прахов метод (MT). Оцени ΔK чрез анализ на напреженията или таблични стойности. Изчисли експлоатационния живот чрез интегриране на da/dN от началния размер на пукнатината до критичния размер. Типична прагова стойност за стомана: ΔK_th ≈ 5–6 MPa√m (при R = 0,1). Ако ΔK е под праговата стойност, пукнатината не расте. Намали ΔK чрез по-малки амплитуди на напрежението, по-добра геометрия на шева (шлифоване на прехода на шева, TIG последваща обработка) и остатъчни напрежения на натиск (напр. чрез наклепване). Определи интервалите за контрол изчислително, не произволно. Интервалите трябва да са по-кратки от времето, за което една забележима пукнатина нараства до критичен размер. Материални константи: За конструкционна стомана m ≈ 3, C в зависимост от единиците е в диапазона 10^-11 до 10^-13 (при da/dN в m/цикъл, ΔK в MPa√m). Използвай само стойности от проверени източници.