Razmerje napetosti
Razmerje napetosti R je kvocient med minimalno napetostjo σ_min in maksimalno napetostjo σ_max pri nihajni obremenitvi. Označuje stanje srednje napetosti: R = -1 pomeni čisto izmenično obremenitev, R = 0 pomeni čisto natezno pulzirajočo obremenitev. V varjenih sestavnih delih lastne napetosti povečajo lokalni R in znižajo nosilno nihajno trdnost.
Fizikalno-kemijski mehanizem delovanja
Pri nihajni obremenitvi napetost periodično niha med zgornjo vrednostjo σ_max in spodnjo vrednostjo σ_min. Razmerje napetosti R = σ_min / σ_max (s predznakom) opisuje, kako močno to nihanje leži okoli srednje napetosti. Če je R negativen, napetost spreminja smer (izmenično natezno-tlačno). Če je R enak nič ali pozitiven, napetost ostane v nateznem ali tlačnem območju. Večji ko je R, višja je srednja napetost pri enaki nihajni širini. To pospešuje rast utrujenostnih razpok, ker so konice razpok manj razbremenjene.
Metalurški pomen in tveganja pri varjenju
Zvari po ohlajanju vsebujejo visoke natezne lastne napetosti, ki so lahko blizu meje plastičnosti. Te lastne napetosti se prekrivajo z obratovalno obremenitvijo. Zato se lokalno razmerje napetosti v zvaru znatno premakne navzgor. Tudi če se kos zunanje preizkusi z R = -1, kritično območje zvara pogosto niha z R ≈ 0,3 do 0,5. To znatno zniža trajno trdnost. Če pravi lokalni R podcenimo, pride do predčasnih razpok na prehodih zvara, zlasti pri visokotrdnih jeklih ali debelih pločevinah.
Delavniška praksa in navodila za ukrepanje
Razmerje napetosti vedno določi iz dejanskega zaporedja obremenitev na kosu, ne iz idealiziranih predpostavk. Za varjene konstrukcije brez razbremenitve lastnih napetosti v izračunu življenjske dobe upoštevaj vsaj R = 0,5, tudi če se zunanja obremenitev izmenjuje. Zmanjšaj lokalne konice nateznih napetosti z brušenjem prehodov zvara, krogličnim peskanjem ali naknadno obdelavo TIG. Tako znižaš srednjo napetost in dejanski R. Pri kritičnih delih izmeri lastne napetosti z rentgensko difrakcijo ali metodo luknje, da določiš realni R.