Высокая или повышенная прочность любой легированной стали в образцах еще не гарантирует соответственного повышения проч­ности изготовленных из нее конструкций, поскольку их работоспособность иногда определяется не статической прочностью и даже не хладнопрочностью, а вибрационной прочностью, масштабным фактором, величиной внутренних напряжений, возникающих при сварке, наличием и характером концентраторов напряжений; Подробное рассмотрение этих вопросов далеко выходит за рамки настоящей работы.
Вибрационная прочность. Общим недостатком низколегированных сталей является повышенная их чувствительность к концентррации напряжений. Это сближает значения реальной выносливости этих сталей с простой углеродистой. Особенно отчетливо это, наблюдается в сварных конструкциях. Для изыскания мер повы­шения вибрационной прочности низколегированных сталей было проведено много исследований, в результате которых разработаны некоторые рекомендации и мероприятия. Эти мероприятия сводят­ся: к обеспечению плавного перехода шва к основному металлу в процессе сварки, к механической обработке швов после сварки и к устранению растягивающих напряжений, возникающих в шве или околошовной зоне путем применения поверхностных методов упрочнения: дробеструйного наклепа, чеканки и пр.
В литературе отмечается, что созданием плавного очертания шва в процессе сварки или механической обработки после сварки можно повысить вибрационную прочность сварного соединения до уровня основного металла. Однако и в этом случае отношение виб­рационной прочности низколегированной стали к простой угле­родистой остается ниже отношения их пределов текучести [138, 116, 68].
Таким образом, применение низколегированных строительных сталей является оправданным прежде всего для конструкций (или отдельных ее элементов), не подвергаемых в условиях эксплуата­ции значительным циклическим нагрузкам.
С увеличением жесткости напряженного состояния сварного соединения усталостная прочность его для низколегированной стали может быть ниже, чем при использовании углеродистой стали. Отсюда целесообразность применения в особо ответственных соору­жениях (для корпусов кораблей и пр.) не прочнозамкнутых свар­кой контуров, а прерывистых, барьерноклепаных, разрезных.
Важность конструкционных решений в проблеме прочности сварных сооружений может быть продемонстрирована на опыте эксплуатации судов типа «Либерти» и «Виктори». Для судов этих двух типов применялась примерно одна и та же сталь, но в судах типа «Либерти» за период эксплуатации в 2000 пароходо-лет было отмечено 224 случая растрескивания, в то время как на судах типа «Виктори» — всего один случай. Причина столь различной службы судов в основном состояла в том, что на судах типа «Либерти» в кон­струкции люковых вырезов имелись острые углы, тогда как на судах типа «Виктори» они отсутствовали [25].
Влияние типа сварных соединений на ограниченную выносли­вость (при проведении усталостных испытаний на базе ЗХЮ6 цик­лов) низколегированных сталей в сопоставлении с простой углеро­дистой приводится на фиг. 82. Здесь В — коэффициент концентра­ции напряжений, подсчитываемый по формуле, приводимой в статье Б. Н. Дучинского [99].
Изучая условия проявления вредного влияния остаточных на­
пряжений на выносливость сварных конструкций, К. П. Больша­ков пришел к выводу о высокой эффективности применения для некоторых конструктивных узлов местной механической обработки. Такая обработка, устраняя наличие местной концентрации рабо­чих напряжений, одновременно устраняет и вредное влияние мест­ной концентрации рабочих напряжений, одновременно устраняет и вредное влияние «местной» концентрации остаточных напряже­ний [68].
Модуль упругости. Модуль упругости низколегированных ста­лей практически не отличается от модуля упругости углеродистой стали. Эта особенность заставляет снижать вес соответствующих конструкций в несколько меньшей степени, чем того можно было бы ожидать исходя из возрастания значений прочности низколегиро­ванной стали по сравнению с простой углеродистой.. Кроме того, для получения необходимой жесткости и устойчивости облегченных сооружений рекомендуется применение разветвленных, трубчатых, сотовых конструкций, а также приварка ребер жесткости. Послед­ний прием упрочнения может применяться, однако, далеко не всег­да. Так, например, как показали исследования [62, 213], приварка ребер жесткости к растянутым поясам двухтавровых балок не по­вышает, а снижает их выносливость. Ценные замечания и рекомендация по проектированию и изго­товлению стальных конструкций приводятся также в работах [69, 98, 99, 106, 168