Spenningsforhold
Spenningsforholdet R er kvotienten mellom minimal spenning σ_min og maksimal spenning σ_max for en svingbelastning. Det kjennetegner middelspenningstilstanden: R = -1 betyr ren vekselbelastning, R = 0 betyr ren strekksvingbelastning. I sveiste komponenter øker eigenspenninger den lokale R og senker den utholdbare svingfastheten.
Fysisk-kjemisk virkningsmekanisme
Ved en svingbelastning varierer spenningen periodisk mellom en øvre verdi σ_max og en nedre verdi σ_min. Spenningsforholdet R = σ_min / σ_max (med fortegn) beskriver hvor sterkt denne svingningen ligger rundt middeltspenningen. Er R negativ, skifter spenningen retning (strekk-trykk-veksling). Er R lik null eller positiv, holder spenningen seg i strekk- eller trykkområdet. Jo større R blir, desto høyere ligger middeltspenningen ved samme svingbredde. Det driver veksten av utmattelsessprekker, fordi sprekkspissene blir mindre avlastet.
Metallurgisk relevans og risiko ved sveising
Sveisesømmer inneholder etter avkjøling høye strekkrestspenninger, som kan ligge nær flytegrensen. Disse restspenningene overlapper med driftslasten. Dermed forskyves det lokale spenningsforholdet i sveisesømmen betydelig oppover. Selv om en komponent utvendig prøves med R = -1, svinger det kritiske søområdet ofte med R ≈ 0,3 til 0,5. Det senker utmattelsesgrensen betydelig. Blir det sanne lokale R undervurdert, oppstår det tidlige sprekker ved sveisesømoverganger, særlig ved høystyrke-stål eller tykke plater.
Verkstedpraksis og handlingsanvisninger
Bestem alltid spenningsforholdet ut fra den faktiske lastsekvensen på komponenten, ikke ut fra idealiserte antakelser. For sveisede konstruksjoner uten restspenningsreduksjon setter du i levetidsberegningen minst R = 0,5, selv om den ytre lasten veksler. Reduser lokale strekkspenningstopper ved å slipe søovergangene, kulehamre eller TIG-etterbehandle. Slik senker du middeltspenningen og det effektive R. På kritiske deler måler du restspenningene røntgenografisk eller med hullmetoden for å bestemme det reelle R.