Испытание сварных соединений

Прочностные расчеты, испытание сварных соединений и конструкций производятся на основе учета механических свойств металлов и сплавов. Основными из этих свойств являются прочность, пластичность, вязкость и твердость. Конструктор, выбирая материал, использует стандартные справочные данные о численных значениях указанных характеристик или результаты специальных испытаний материалов. Технолог, назначая методы и средства изготовления деталей и узлов, обязан учитывать также и технологические свойства выбранных материалов (штампуемость, свариваемость, литейные свойства и т.п.) или произвести специальные исследования, определяющие технологичность (пригодность) того или иного металла для конкретного способа производства и вида продукции.

Как известно, по характеру воздействия на объект нагрузки разделяются на статические и динамические, а температуры эксплуатации условно в технике можно расчленить на низкие (включая криогенные) (–250… –60) 0С, нормальные (–60… +350) 0С, повышенные (350… 500) 0С и высокие (более 500 0С). В зависимости от температуры эксплуатации изменяются стандартные характеристики материалов, например, прочность, пластичность металла, ползучесть и др.

Среда эксплуатации в условиях конкретного нагружения и температуры может существенно снижать время работы объекта до разрушения.

Условно все среды эксплуатации можно разделить на:

  • нормальные, т.е. не ускоряющие процессы разрушения металла и сварного соединения;
  • коррозионные, т.е. ускоряющие процессы разрушения металлов и сварных соединений за счет химического или электрохимического взаимодействия металла со средой;
  • радиационные, т.е. ускоряющие процессы разрушения металла и сварных соединений за счет изменения их структурного состояния и свойств под влиянием g-излучения.

Численные значения механических, химических и физических характеристик технических сплавов определяются проведением испытаний в стандартных условиях (методика, оборудование, способы вычислений и т.д.). Такие испытания проводятся и для сварных элементов конструкций. Они входят составной частью в процесс аттестации всей технологии производства сварного изделия. При этом возрастает роль и значение испытаний, проводимых непосредственно при производстве сварных элементов. Это вызывает необходимость разработки новых методов и средств проведения испытаний, критериев оценки результатов, их сравнимости со стандартными данными. Примером может служить способ оценки твердости сварного соединения непосредственно на изделии.

По характеру прилагаемых нагрузок во времени различают статические, динамические и усталостные испытания.

Статические испытания осуществляют путем плавного и постепенно возрастающего нагружения стандартных образцов до их разрушения. Сюда относятся испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг или срез. В качестве специальных методов статических испытаний можно отметить испытание на ползучесть.

Динамические (ударные) испытания определяют способность материала за счет пластической деформации поглощать механическую энергию быстро изменяющихся во времени внешних сил. Это дает возможность оценить склонность металла или сварного соединения к хрупкому или вязкому разрушению.

Усталостные испытания позволяют оценить сопротивляемость разрушению в процессе накопления повреждений в металле или сварном соединении под действием знакопеременной или пульсирующей нагрузки за заданный промежуток времени.

Испытания на твердость оценивают сопротивление деформации металла, сварного соединения или отдельной его зоны на поверхности или по сечению и осуществляют путем вдавливания в металл специальных стандартных инденторов (наконечников). Косвенно эти испытания позволяют судить о механических характеристиках объекта испытания, в частности о величине сопротивления на разрыв.

Для определения способности материала или сварного соединения выдерживать определенные величины деформации без разрушения, вызываемые технологической обработкой, проводят испытания, называемые технологическими пробами.

Методики и оборудование для всех указанных выше испытаний, отвечающие современному уровню техники, устанавливаются в каждой стране государственными стандартами (ГОСТ, DIN, NF, EN и т.д.).

В России, например, действуют более 30 стандартов, охватывающих методы механических и технологических испытаний различных металлов и сварных соединений из них. В качестве примера можно указать, что по ГОСТ 1497-84 устанавливаются методы статических испытаний для определения ряда численных значений механических свойств металлов и сплавов при температурах от –5 до +10 0С.

Учитывая специфику сварного соединения как единого целого различных по составу, структуре и свойствам участков металла, для комплексного определения его механических характеристик предусмотрен ГОСТ 6996-66. Согласно этому стандарту предусмотрено проведение следующих видов испытаний:

  • на статическое (кратковременное) растяжение металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла;
  • на ударный изгиб металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла;
  • на стойкость против старения металла различных участков сварного соединения;
  • на твердость различных участков сварного соединения и наплавленного металла;
  • на статическое растяжение сварного соединения в целом;
  • на статический изгиб (загиб) сварного соединения;
  • на ударный изгиб сварного соединения в целом.

Указанные механические характеристики сталей и сварных соединений, а также иные свойства, определенные по другим стандартам (ползучесть, усталость, длительная прочность и др.), вводятся в действующую нормативно-техническую документацию (ГОСТ, ТУ, РТМ и т.п.) для обоснования выбора марки основного и типа сварочного материалов при проектировании сварных изделий и технологии их изготовления.

 

Источник: Моисеенко В.П, Никашин А.И. Материалы и их поведение при сварке. Черные металлы и сплавы: Учебное пособие.  Ростов–на-Дону: Издательский центр  ДГТУ, 1997.

Be the first to comment on "Испытание сварных соединений"

Добавить комментарий

%d такие блоггеры, как: