Методы механических испытаний сварных швов

Размещено на http://www.allbest.ru/



Содержание

1. Общие положения

2. Методы механических испытаний

2.1 Виды испытаний

2.2 Проведение испытаний на статическое растяжение

2.3 Проведение испытаний на статический изгиб

2.4 Проведение испытаний на ударный изгиб

3. Определение характеристик механических свойств сварных труб

3.1 Испытание на статическое растяжение

3.2 Испытание на сплющивание

3.3 Испытание на раздачу

3.4 Испытание на бортование

3.5 Испытание на загиб

4. Определение твердости металла шва сварного соединения

4.1 Общие положения

4.2 Правила производства испытаний на твердость

4.3 Основные требования по замеру твердости металла шва сварных соединений из двухслойных и хромомолибденовых сталей

Список использованной литературы



1. Общие положения

изгиб испытание сварной металл

1. Контроль качества сварного соединения в целом и его отдельных участков, а также наплавленного металла методами механических испытаний осуществляется в соответствии с действующей нормативно-технической документацией и "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением", утвержденными Госгортехнадзором СССР, СТ СЭВ 798-77, СТ СЭВ 799-77, СТ СЭВ 800-77.

1.2. Контроль качества сварного соединения, а также наплавленного металла методами механических испытаний или измерением твердости осуществляется в объеме, указанном в нормативно-технической документации на контролируемое изделие.

1.3. Механические испытания проводятся с целью определения качества изделия и сварочных материалов, показателей свариваемости металлов и сплавов, пригодности способов и режимов сварки при установлении квалификации сварщиков. Конкретная цель испытаний указывается в технических условиях на контролируемое изделие.



2. Методы механических испытаний

2.1 Виды испытаний

2.1.1. Основными методами определения характеристик механических свойств сварного соединения в целом и его отдельных участков, а также наплавленного металла являются:

испытание металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на статическое растяжение;

испытание металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на ударный изгиб (на надрезанных образцах);

испытание сварного соединения на статическое растяжение;

испытание металла различных участков сварного соединения на стойкость против механического старения;

испытание сварного соединения и наплавленного металла на (технологическая проба с наплавленным валиком) статический изгиб (загиб);

измерение твердости различных участков сварного соединения и наплавленного металла.

2.1.2. Выбор метода и температуры испытаний, типа образца предусматривается в нормативно-технической документации на контролируемое изделие, устанавливающей технические требования на нее.

2.1.3. При определении характеристик механических свойств сварного соединения в целом и его отдельных участков, а также наплавленного металла в качестве испытательных машин и приборов применяется испытательное оборудование всех систем при условии соответствия их требованиям ГОСТ 7855-74.



2.2 Проведение испытаний на статическое растяжение

2.2.1. Испытание на статическое растяжение при пониженной, комнатной и повышенной температурах проводится для определения следующих характеристик механических свойств материалов:

предела текучести (физического) s _Т, кгс/мм²(Н/м²);

предела текучести (условного) s _0,2, кгс/мм²(Н/м²);

временного сопротивления s _В, кгс/мм²(Н/м²);

относительного удлинения после разрыва d, %;

относительного сужения после разрыва y, %.

Физический предел текучести оценивают при растяжении как частное от деления нагрузки Р_Т (соответствует площадке текучести или явно выраженной остановке стрелки шкалы силоизмерительного устройства испытательной машины) к начальной площади поперечного сечения образца ( F ₀ ):

Условный предел текучести оценивают при растяжении как частное от деления нагрузки Р_0,2 (нагрузка, отвечающая пределу текучести при допуске 0,2% на величину остаточного удлинения) к начальной площади поперечного сечения образца ( F ₀ ):

Временное сопротивление разрыву при растяжении оценивают как частное от деления наибольшей нагрузки Р_В, отнесенной условно к начальной площади поперечного сечения образца ( F ₀ ):

Относительное удлинение после разрыва ( d ) оценивают как отношение приращения длины образца (после разрыва) к его первоначальной длине, выраженное в процентах:

где l _K - конечная расчетная длина образца после разрыва, мм;

l ₀ - начальная расчетная длина, мм.

Относительное сужение после разрыва ( y ) оценивают как отношение уменьшения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к начальной площади поперечного сечения образца, выраженное в процентах:

где F ₀ - начальная площадь поперечного сечения образца, мм;

F_K - площадь поперечного сечения образца в месте разрыва (шейке), мм.

Определение характеристик механических свойств ( s _Т, s _В, d, y ) проводят для наплавленного металла, металла шва и различных участков околошовной зоны.

При испытании сварного соединения на статическое растяжение определяют только временное сопротивление ( s _В ) наиболее слабого участка.

2.2.2. Для испытания на статическое растяжение приняты цилиндрические образцы диаметром 3 мм и более и плоские толщиной 0,5 мм и более с начальной расчетной длиной (короткие пропорциональные образцы) или (длинные пропорциональные образцы).

Применение коротких пропорциональных образцов предпочтительнее. Допускается применять образцы с расчетной длиной , которая должна быть указана в нормативно-технической документации на контролируемое изделие.

2.2.3. Границы начальной расчетной длины наносят на образце с точностью до 1% от ее величины неглубокими кернами, рисками или иными метками.

На образцах из хрупкого материала границы расчетной длины наносят электроискровым методом или другими способами, исключающими повреждение поверхности образца.

Начальную расчетную длину округляют в большую сторону. Для коротких пропорциональных образцов округляют до ближайшего числа, кратного 5 мм; для длинных пропорциональных образцов - до ближайшего числа, кратного 10 мм.

2.2.4. Измерение начальной и конечной расчетных длин образцов до испытания производят с точностью до 0,1 мм.

Поперечное сечение цилиндрических образцов диаметром 6 мм и менее, плоских образцов толщиной 2 мм и менее до испытания измеряют с точностью до 0,01мм, поперечное сечение цилиндрических образцов диаметром более 6 мм и плоских образцов толщиной 2 мм и более - до 0,05 мм.

Диаметр по рабочей части цилиндрического образца, толщина и ширина плоских образцов измеряются не менее чем в трех местах (в середине и по краям рабочей части образца) при помощи микрометра. По наименьшим из полученных размеров вычисляют площадь поперечного сечения образца с округлением в следующих пределах:

площадь до 100 мм² округляют до 0,1 мм²;

площадь свыше 100 мм² до 200 мм округляют до 0,5 мм²;

площадь свыше 200 мм² округляют до 1,0 мм².

Расчетная длина измеряется штангенциркулем с ценой деления не более 0,05 мм. Измерение образцов после испытания производят с точностью до 0,1 мм.

2.2.5. Испытание на статическое растяжение при комнатной температуре (20⁺¹⁰_-5 ° С) производят с соблюдением требований ГОСТ 1497-84, при повышенной температуре - ГОСТ 9651-84, при пониженной температуре - ГОСТ 11150-64, сварных соединений - ГОСТ 6996-66 (изменения №1 и 2).

2.2.6. Для проведения испытаний на статическое растяжение при пониженной, комнатной и повышенной температурах допускается применение разрывных и универсальных машин всех систем, рабочее пространство которых позволяет устанавливать нагревательное устройство или сосуд с охлаждающей жидкостью.

2.2.7. При проведении испытаний на статическое растяжение должны соблюдаться следующие основные условия:

надежное центрирование образца в захватах испытательной машины;

плавность нагружения;

скорость перемещения подвижного захвата при испытании до предела текучести не более 0,1, за пределом текучести - не более 0,4 длины расчетной части, мм/мин;

возможность приостанавливать нагружение с точностью до одного наименьшего деления шкалы силоизмерителя;

плавность разгрузки.

2.2.8. При проведении испытаний на статическое растяжение при повышенной температуре должны соблюдаться следующие основные условия:

надежное центрирование образца в удлинительных штангах и захватах испытательной машины;

нагревательное устройство должно обеспечивать равномерный нагрев образца по всей его рабочей длине и поддержание заданной температуры в установленных пределах в течение всего времени испытания;

общая длина или высота рабочего пространства нагревательного устройства должна составлять, как минимум, в пять раз больше начальной расчетной длины образца;

для измерений температуры на образце устанавливаются две термопары (на границах расчетной длины) - при l ₀ Ј 100 мм, три термопары (на границах и в середине расчетной длины) - при l ₀ >100 мм, одна термопара (в средней части образца) - при l ₀ Ј 50 мм;

отклонения от заданной температуры испытания не должны превышать при температуре нагрева до 600°С … ± 3°С, при температуре нагрева от 600°С до 900 ° С... ± 4 ° С, при температуре нагрева от 900 ° С до 1200°С... ± 6° C ;

скорость нагрева до заданной температуры и время выдержки при температуре испытания должны быть указаны в нормативно-технической документации на контролируемое изделие. При отсутствии подобных указании продолжительность нагрева до температуры испытания от 20 до 30 мин;

измерение температуры должно проводиться приборами класса точности - не ниже 0,5.

2.2.9. При проведении испытаний на статическое растяжение при пониженной температуре должны соблюдаться основные условия:

надежное центрирование образца в удлинительных штангах (или реверсоре) и захватах испытательной машины;

устройство с теплоизолирующими стенками ( приложение 1), содержащее охлаждающую жидкость, должно обеспечивать равномерное охлаждение образца по всей его рабочей длине и сохранение заданной температуры в установленных пределах на протяжении всего испытания;

для охлаждения образцов до температуры минус 60°С (213 K ) применяется смесь этилового спирта или ацетона с сухим льдом, в интервале температур от минус 60°С (213K) до минус 100°С (173К) - смесь этилового спирта с жидким азотом, использование жидкого азота без этилового спирта позволяет получить температуру минус 196°С (77К);

изменение температуры охлаждающих смесей достигается соотношением компонентов;

отклонения от заданной температуры испытания не должны превышать следующих величин:

± 2° для температур до минус 60°С (213К);

± 5° для температур ниже минус 60°С (213К);

температуру охлаждающей жидкости измеряют термометрами любого типа (спиртовыми, толуоловыми и др.) с погрешностью не более 0,5° на шкалу измерения или термопарами (медно-константановыми);

время выдержки образца при заданной температуре указывается в нормативно-технической документации на контролируемое изделие. Если указание отсутствует, то выдержку образца в жидкой охлаждающей среде следует установить для круглых цилиндрических образцов диаметром до 6 мм и плоских образцов толщиной до 4 мм - не менее 10 мин, для круглых цилиндрических образцов диаметром более 6 мм и для плоских образцов толщиной более 4мм - не менее 15 мин.

2.2.10. Термопары, применяемые для контроля температуры, подлежат периодической поверке в соответствии с инструкцией Государственного комитета стандартов при Совете министров СССР.

2.2.11. Результаты испытания образцов на статическое растяжение считаются недействительными:

при разрыве образца по кернам (рискам), если при этом какая-либо характеристика по своей величине не отвечает установленным требованиям;

при разрыве образца в захватах испытательной машины или за пределами расчетной длины (при определении относительного удлинения);

при разрыве образца по дефектам металлургического или сварочного производства (расслой, газовые или шлаковые включения, раковины, плены и т.д.);

при образовании двух или более мест разрыва (шеек);

при обнаружении ошибок в проведении испытаний;

в случае нарушения температурного режима испытаний.

В указанных случаях испытание на статическое растяжение должно быть повторено на том же количестве новых образцов, отобранных от той же партии или контрольного соединения.

2.2.12. Исходные данные и результаты испытания записываются в протоколе (журнале) испытания ( приложение 2).

2.3 Проведение испытаний на статический изгиб

2.3.1. Испытание на статический изгиб проводится для определения способности металла выдерживать заданную пластическую деформацию, характеризуемую углом изгиба, или для оценки предельной пластичности металла при изгибе. Предельная пластичность характеризуется углом изгиба до образования первой трещины.

2.3.2. испытание на изгиб проводят на универсальных испытательных машинах или прессах.

Образцы толщиной менее 4 мм разрешается испытывать на изгиб вокруг жестко закрепленной на тисках оправки.

2.3.3. Отбор заготовок для изготовления образцов на статический изгиб производится в соответствии с ГОСТ 7564-73, ГОСТ 6996-66, а испытание образцов - с ГОСТ 14019-80.

2.3.4. При изготовлении образца на его гранях после механической обработки не должно быть поперечных рисок от режущего инструмента. Шероховатость поверхности образца после механической обработки - не ниже требований ГОСТ 14019-80, ГОСТ 6996-66.

2.3.5. Испытание на статический изгиб может проводиться:

до определенного угла ( черт.1);

до параллельности сторон ( черт.2);

вплотную до соприкосновения сторон ( черт.3).

Вид изгиба должен быть оговорен в нормативно-технической документации на контролируемое изделие.

2.3.6. Обязательным условием проведения испытаний на статический изгиб является плавность нарастания нагрузки на образец. Испытания проводят со скоростью деформации не более 15 мм/мин.

СХЕМА ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ ДО ОПРЕДЕЛЕННОГО УГЛА

Черт. 1

СХЕМА ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ ДО ПАРАЛЛЕЛЬНОСТИ СТОРОН

Черт. 2

СХЕМА ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ ВПЛОТНУЮ ДО СОПРИКОСНОВЕНИЯ СТОРОН

Черт. 3

СХЕМА ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ ДО СОПРИКОСНОВЕНИЯ СТОРОН С ПРОКЛАДКОЙ

Черт. 4

2.3.7. При испытании на статический изгиб до определенного угла образец, лежащий в горизонтальной плоскости на двух параллельных цилиндрических опорах, при помощи оправки изгибают до заданного угла a (внешний угол между одной стороной образца и продолжением другой). При установке на опоры продольная ось образца должна быть перпендикулярна оси изгиба. Угол изгиба измеряют без снятия нагрузки.

Ширина оправки и опор должна быть больше ширины образца. Расстояние между опорами, если оно не оговаривается в нормативно-технической документации на изделие, принимает равным D +2,5 с округлением до 1 мм в большую сторону.

2.3.8. Испытание на статический изгиб до появления первой трещины проводят по той же методике, что и изгиб до определенного угла. Угол изгиба измеряют после снятия нагрузки на специальном приспособлении ( приложение 3).

2.3.9. Испытание на статический изгиб до параллельности сторон производят после предварительного изгиба образца на угол не менее 150 °. Догиб продолжают между параллельными плоскостями до соприкосновения сторон образца с прокладкой толщиной, равной толщине (диаметру) оправки ( черт.4).

2.3.10. Определение результатов испытаний на статический изгиб производят в соответствии с требованиями нормативно-технической документации на контролируемое изделие. Если таких указаний не имеется, то признаком того, что образец выдержал испытание на изгиб, служит отсутствие излома, а также расслоений, надрывов и трещин, видимых невооруженным глазом.

2.4 Проведение испытаний на ударный изгиб

2.4.1. Испытание на ударный изгиб призматических образцов с надрезом при пониженной, комнатной и повышенной температурах металлов и сплавов, а также сварных соединений регламентировано ГОСТ 9454-78, ГОСТ 6996-66.

2.4.2. Метод испытания на ударный изгиб основан на разрушении образца с концентратором посередине одним ударом маятникового копра. Работа удара (К) определяется по шкале маятникового копра. Ударная вязкость (КС) оценивается как частное от деления работы удара к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора.

2.4.3. Испытание на ударный изгиб при пониженной, комнатной (20 ^{± 10} ° С) и повышенной температурах проводят на маятниковых копрах с энергией маятника, достаточной для разрушения образца с надрезом (ГОСТ 10708-82).

Копер должен быть укомплектован шаблонами и приспособлениями для регулировки положения опор относительно маятника, установки образца на опорах.

2.4.4. Температурой испытания на ударный изгиб считается температура образца в момент удара. Температуру испытания указывают в нормативно-технической документации на контролируемое изделие.

2.4.5. Охлаждение образцов на ударный изгиб производят в сосуде с термоизолирующими стенками ( приложение 4). Емкость сосуда должна обеспечить достаточно быстрое и равномерное охлаждение образцов, а также возможность контроля и поддержания заданной температуры.

2.4.6. Рабочей жидкостью для охлаждения является до температуры минус 60°С (213К) смесь этилового спирта или ацетона с сухим льдом, до минус 100°С (173К) смесь этилового спирта с жидким азотом. Использование жидкого азота позволяет получить температуру в интервале от минус 100°С (173К) до минус 180°С (93К) в зависимости от времени нахождения охлажденного образца на воздухе ( приложение 5).

2.4.7. Контроль температуры охлаждаемых образцов в термостате осуществляется термометрами (спиртовыми, толуоловыми и др.) с погрешностью измерения не более ± 0,5° C.

2.4.8. Нагрев образцов на ударный изгиб в интервала температур от плюс 20°С до плюс 100°С производят в воде, а в интервале температур выше плюс 100° C - в муфельных печах.

2.4.9. Контроль температуры нагрева образцов осуществляется термометрами или термопарами.

Погрешность измерения температуры не должна превышать:

± 3 ° С - при температуре нагрева до плюс 600 ° С;

± 8 ° С - при температуре нагрева свыше плюс 600 ° С.

2.4.10. Для обеспечения требуемой температуры испытания образцы перед установкой на копер должны быть переохлаждены (при температуре испытания ниже комнатной) или перегреты (при температуре испытания выше комнатной). Температура переохлаждения или перегрева образцов, при условии, что они могут быть испытаны не позднее чем через 3-5 с после извлечения из охлаждающего сосуда или нагревательного устройства, указана в приложении 6.

2.4.11. Выдержка образцов при заданной температуре (с учетом необходимого переохлаждения или перегрева) должна быть не менее 15 мин.

2.4.12. Установка образца производится с помощью шаблона ( приложение 7), обеспечивающего симметричное расположение концентратора относительно опор с погрешностью не более ± 0,5 мм.

2.4.13. Ударную вязкость (КС) в Дж/м² (кгс Ч м/см²) оценивают по формуле:

где К - работа удара, Дж (кгс Ч м);

S ₀ - начальная площадь поперечного сечения образца в месте концентратора, м²(см²), вычисляемая по формуле:

S ₀ =НВ,

где Н - начальная высота рабочей части образца, м(см);

В - начальная ширина образца, м(см).

Н и В измеряют с абсолютной погрешностью не более ± 0,05 мм.

Ударная вязкость обозначается сочетанием букв и цифр. Например, KCU ^-40 300/2/1 - ударная вязкость, определенная на образце с концентратором вида " U " при температуре минус 40°С. Максимальная энергия маятника 300 Дж, глубина концентратора 2 мм, ширина образца 10 мм.

2.4.14. Если в результате испытания образец не разрушился полностью, то показатель ударной вязкости материала считается неустановленно большим. В протоколе испытания указывается, что образец при максимальной энергии удара маятника имеет ударную вязкость больше конкретной величины (получаемой расчетом применительно к данным условиям испытаний).

2.4.15. Исходные данные и результаты испытания записываются в протоколе (журнале) испытания ( приложение 8).



3. Определение характеристик механических свойств сварных труб

3.1 Испытание на статическое растяжение

3.1.1. Для испытания металлических бесшовных и сварных труб по ГОСТ 10006-80 применяют два вида стандартных образцов: продольные и поперечные. Вид образца должен быть указан в нормативно-технической документации на трубы.

3.1.2. Продольные образцы изготавливают в виде отрезка трубы полного сечения ( черт. 33) без ограничения наружного диаметра. При недостаточной мощности испытательных машин для труб с наружным диаметром более 16 мм изготавливают продольные образцы в виде полосы ( черт. 34), вырезанной вдоль оси трубы (сечение в виде сегмента) с шириной рабочей части:

b ₀ =8 мм при D ₀ от 16 до 20 мм;

b ₀ =10 мм при D ₀ свыше 20 мм;

для труб с толщиной стенки а₀ более 10 мм - b ₀ =12мм.

3.1.3. Предельные отклонения по ширине рабочей части образца на статическое растяжение неполного (сегментного) сечения при их изготовлении должны соответствовать значениям, указанным в табл. 16.

ОБРАЗЕЦ НА СТАТИЧЕСКОЕ РАСТЯЖЕНИЕ ПОЛНОГО СЕЧЕНИЯ



Черт. 33

ОБРАЗЕЦ НЕПОЛНОГО СЕГМЕНТНОГО СЕЧЕНИЯ НА СТАТИЧЕСКОЕ РАСТЯЖЕНИЕ

Черт. 34

Таблица 16

ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ПО ШИРИНЕ РАБОЧЕЙ ЧАСТИ ОБРАЗЦОВ НЕПОЛНОГО (СЕГМЕНТНОГО) СЕЧЕНИЯ мм

Номинальная ширина b 0	Предельные отклонения	Допустимая разность наибольшей и наименьшей ширины по длине рабочей части образца
8-10	±0,2	0,05
12		0,10

Продольные образцы неполного (сегментного) сечения в виде полосы должны сохранять поверхностные слои нетронутыми. Заусенцы на гранях образцов должны быть удалены легкой запиловкой радиусом закругления не более 0,5 мм.

3.1.4. Цилиндрические продольные образцы (тип III, ГОСТ 1497-84) черт. 15 отбирают от труб c толщиной стенки 7 мм и более. Ось цилиндрического образца должна совпадать со средней линией стенки трубы.

Диаметр рабочей части образца принимают:

5 мм - при а₀ от 7 до 10 мм;

8 мм - при а₀ от 10 до 13 мм;

10 мм - при а₀ более 13 мм.

3.1.5. Поперечные образцы изготавливают цилиндрическими пропорциональными (тип IV, ГОСТ 1497-84), отобранными из тела трубы перпендикулярно ее продольной оси с размерами, указанными в табл. 17.

Таблица 17

РАЗМЕРЫ ПОПЕРЕЧНЫХ ОБРАЗЦОВ НА СТАТИЧЕСКОЕ РАСТЯЖЕНИЕ мм

Диаметр трубы	Толщина стенки трубы, не менее	Диаметр рабочей части образца
От 120 до 160 вкл.	14	3,0
" 160 " 250	20	5,0
" 250 " 290	17	5,0
" 220 " 290	32	8,0
" 290 " 320	26	10,0
Свыше 320	24	10,0

Примечание. На головках цилиндрических продольных и поперечных образцов на статическое растяжение допускаются плоские участки, обусловленные геометрией труб.

3.1.6. Образцы измеряют до и после испытания. У образцов в виде отрезка трубы наружный диаметр измеряют в трех местах: у краев и посередине рабочей части образца по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Наименьшее среднее арифметическое трех пар измерений заносят в протокол испытаний. Толщину стенки измеряют на расстоянии не менее 10 мм от торца в четырех точках по двум взаимно перпендикулярным направлениям. В протокол заносят среднее арифметическое четырех измерений.

У образцов в виде продольной полосы толщину образца (стенки трубы) измеряют в трех точках рабочей длины. Среднее арифметическое трех измерений толщины стенки и трех измерений ширины образца заносят в протокол испытаний. Площадь поперечного сечения образца (мм) в виде отрезка трубы определяется по формуле:

F = p Ч а₀( D ₀ -а₀).

Площадь поперечного сечения образца в виде полосы определяется по формуле:

F =К Ч а₀ b ₀,

где К - коэффициент, величина которого зависит от диаметра и толщины стенки трубы, который определяют по формуле:

Испытание на статическое растяжение цилиндрических и неполного сегментного сечения образцов, обработка полученных результатов и определение характеристик механических свойств производят по ГОСТ 1497-84.

3.1.7. Для контроля временного сопротивления сварных соединений труб применяют образцы типа Х VIII по ГОСТ 6996-66 в виде отрезка трубы полного сечения ( черт. 35) без ограничения наружного диаметра.

При испытании сварного соединения, изготовленного из труб разного диаметра, применяют образец типа Х I Х по ГОСТ 6996-66 в виде отрезка трубы ( черт. 36).

ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВРЕМЕННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБЫ. ТИП XVIII

Черт. 35

ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВРЕМЕННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ИЗ ТРУБ РАЗНОГО ДИАМЕТРА. ТИП XIX

Черт. 36

СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ СВАРНОГО ШВА НА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦАХ

Черт. 37

При испытании образцов типа Х III и XIX концы образцов, захватываемые зажимами испытательных машин, плотно закрывают цилиндрическими металлическими пробками с радиусом закругления

R =2 D _ВН.

Длина захватной части образца устанавливается в зависимости от типа испытательной машины.

3.1.8. При недостаточной мощности испытательных машин, а также в зависимости от конструкции захватов испытательных машин, испытание стыкового сварного соединения производится на образцах неполного (сегментного) сечения (см. черт. 34). Разрешается применение цилиндрических образцов (см. черт. 15, 16). Сварной шов располагают посередине рабочей части образца ( черт. 37).

3.2 Испытание на сплющивание

3.2.1. Для испытания труб на сплющивание применяется образец длиной от 20 до 50 мм по ГОСТ 8695-75, отбираемый от конца трубы. Испытание может производиться непосредственно на трубе с предварительным надрезом перпендикулярно оси на глубину не менее 0,8 D ₀. Плоскость реза должна быть перпендикулярна оси трубы. Заусенцы на кромках образца должны быть удалены.

3.2.2. Испытание сварных труб с внутренним диаметром менее 100 мм с поперечными (круговыми) и продольными швами проводят на образцах типа Х XI Х, XXX по ГОСТ 6996-66, приведенных на черт. 38, 39. Длина образца принимается равной наружному диаметру трубы. Утолщение шва с наружной стороны трубы снимается механической обработкой до уровня основного металла.

На образцах, отобранных из труб, выполненных стыковкой контактной сваркой, грат должен быть снят с наружной и внутренней сторон трубы до уровня основного металла.

3.2.3. Скорость сплющивания образца не более 25 мм/мин. Для испытания образец помещают между двумя гладкими жесткими и параллельными плоскостями и плавно сплющивают его, сближая сжимающие плоскости до заданного расстояния Н ( черт. 40, 41).

Расстояние Н, мм, определяется по формуле:

где а - номинальная толщина стенки, мм;

D ₀ - номинальный диаметр трубы, мм.

ОБРАЗЕЦ НА СПЛЮЩИВАНИЕ С ПОПЕРЕЧНЫМ ШВОМ. ТИП - XXI Х

Черт. 38

ОБРАЗЕЦ НА СПЛЮЩИВАНИЕ С ПРОДОЛЬНЫМ ШВОМ. ТИП ХХХ



Черт. 39

СХЕМА ИСПЫТАНИЯ НА СПЛЮЩИВАНИЕ ОБРАЗЦОВ С ПРОДОЛЬНЫМ СВАРНЫМ ШВОМ

Черт. 40

СХЕМА ИСПЫТАНИЯ НА СПЛЮЩИВАНИЕ ОБРАЗЦОВ С ПОПЕРЕЧНЫМ СВАРНЫМ ШВОМ

Черт. 41



3.3 Испытание на раздачу

3.3.1. Для испытания труб на раздачу по ГОСТ 8694-75 применяется образец длиной L =2 D ₀, если угол оправки до 30°, и L =1,5 D ₀, если угол оправки более 30°, но не менее 50 мм. Плоскость реза должна быть перпендикулярна к продольной оси трубы. Заусенцы на кромках должны быть удалены.

3.3.2. Допускается удаление внутреннего грата на образцах, отобранных от сварных труб, методом, не изменяющим свойств материала труб сварного шва.

3.3.3. При проведении испытания на раздачу применяют оправки с углом конусности 30; 45; 60; 90; 120°. Рабочая поверхность оправки должна иметь твердость Н R С і 50 и при испытании на раздачу оправку покрывают консистентной смазкой. Параметры шероховатости поверхности оправки должны быть не ниже R_Z =20 мкм по ГОСТ 2789-73.

Испытание проводят плавной раздачей конца образца оправкой с заданным углом конусности до получения у торца заданного наружного диаметра ( черт. 42). Скорость испытаний от 20 до 50 мм/мин. Величину раздачи X в процентах вычисляют по формуле:

3.4 Испытание на бортование

3.4.1. Для испытания на бортование по ГОСТ 8693-60 применяется образец длиной не менее 0,5 D ₀, отрезаемой от конца трубы. Испытание заключается в отбортовке трубы или отрезка от нее с образованием фланца заданного диаметра D.

3.4.2. Плоскость реза должна быть перпендикулярна к продольной оси трубы с допускаемым отклонением не более 1,0 мм. Кромки образца должны быть закруглены радиусом не более 1 мм.

3.4.3. Испытания производится путем плавной отбортовки конца образца на 90 или 60 ° со скоростью от 20 до 50 мм/мин при помощи оправки до получения заданного диаметра D ( черт. 43).

Величину отбортовки в процентах Х вычисляют по формуле:

3.4.4. Рабочая поверхность оправки должна быть шлифованной и иметь твердость Н R С і 60, при испытании покрыта консистентной смазкой.

СХЕМА РАЗДАЧИ ТРУБЫ

Черт. 42

СХЕМА ИСПЫТАНИЯ ТРУБЫ НА БОРТОВАНИЕ



Черт. 43

При испытании не допускается вращательное движение оправки.

3.5 Испытание на загиб

3.5.1. Для испытания на загиб по ГОСТ 3728-78 труб с наружным диаметром D ₀ до 60 мм отбирают образцы в виде отрезка трубы полного сечения, труб с наружным диаметром свыше 60 мм - образцы в виде поперечных или продольных полос.

3.5.2. Длина образца в виде отрезка трубы должна быть достаточной для загиба на заданный угол и радиус ( черт. 44). Ширина продольных и поперечных образцов должна быть:

10 мм - при толщине стенки трубы а₀ Ј 5 мм;

2а мм - при толщине стенки трубы а₀ і 5 мм.

Угол загиба a =90 °, если в нормативно-технической документации на трубы не установлен другой угол. Радиус загиба образца в виде отрезка трубы указывается в нормативно-технической документации на трубы.

3.5.3. Испытание на загиб металла шва и металла зоны термического влияния проводят по ГОСТ 6996-66.

3.5.4. Испытание на загиб продольных образцов проводят по ГОСТ 14019-80. Испытание на загиб поперечных образцов проводят по схеме черт. 45, ГОСТ 14019-80.

3.5.5. Радиусы оправки для загиба продольных и поперечных образцов в зависимости от толщины стенки трубы берутся по ГОСТ 3728-78. При толщине стенки трубы более 7,5 мм радиус загиба принимается r =2а.

Растягивающим усилиям подвергается сторона образца, являющаяся наружной поверхностью трубы.



4. Определение твердости металла шва сварного соединения

4.1 Общие положения

4.1.1. При испытании металла на твердость определяют его сопротивление деформированию при вдавливании наконечника (индентора) в испытуемый объект. Твердость металла находится в соотношении с характеристиками механических свойств металлов. Поэтому в ряде случаев ограничиваются (особенно при контроле швов готовых крупногабаритных аппаратов и сосудов) определением твердости, не производя испытании на статическое растяжение.

1 - образец; 2 - цилиндрическая оправка; R - радиус загиба трубы по средней линии

Черт. 44

ЗАГИБ ПОПЕРЕЧНОГО ОБРАЗЦА



1 - оправка; 2 - поперечный образец; 3 - опора; l ₀ - расстояние между опорами

Черт. 45

4.1.2. Методы испытания твердости металлов разделяются на статические и динамические.

4.1.3. Статический метод измерения твердости заключается в том, что к индентору нагрузка прилагается плавно, постепенно и выдерживается в течение определенного времени.

Измерение твердости статическими методами осуществляется на приборах типа Бринелля, Роквелла, Виккерса. Для измерения твердости крупногабаритных аппаратов в цеховых или полевых условиях применяются различные приборы переносного типа.

4.1.4. Динамический метод измерения твердости заключается в том, что индентор вдавливается в материал, имея определенную величину кинетической энергии.

К динамическим методам измерения твердости относят переносные приборы, принцип действия которых заключается в том, что индентор под действием наносимого удара одновременно вдавливается в испытуемую поверхность и эталонный образец с известной твердостью. Результаты испытания получаются тем точнее, чем ближе по твердости образец и эталон (контрольный брусок).

Метод используют для контроля крупногабаритных изделий и деталей, установка которых на стационарных приборах затруднительна.

4.1.5. Анализ процесса испытания на твердость позволяет распределить встречающиеся источники погрешностей на три группы, обусловленные:

материалом. Причина погрешностей заключается в поведении испытуемого объекта в процессе внедрения в него индентора. Они могут быть вызваны неоднородностью структуры объекта испытаний, качеством поверхности;

приборами. Под погрешностями, обусловленными приборами, понимают неточную установку испытательных нагрузок, дефекты устройств для обработки результатов испытания, отклонения формы инденторов, которые устраняются с помощью текущего контроля приборов для оценки твердости, контроля ступеней нагрузки, а также с помощью средств измерения;

испытанием. Погрешности при испытании можно объяснить недостаточной профессиональной подготовкой и небрежностью испытателя.

4.1.6. Основные области применения для наиболее часто используемых способов испытания на твердость следующие:

по Бринеллю - металлические материалы и сварные швы твердостью до H В450;

по Виккерсу - металлические материалы от очень низкой до очень высокой твердости; пригоден для твердых материалов и пленок, а также для тонких слоев;

по Роквеллу (шкала С) - закаленные стали в диапазоне твердости HRC от 20 до 67;

по Роквеллу (шкала В) - материал средней твердости, стали с низким и средним содержанием углерода, латуни в диапазоне твердости Н R В от 35 до 100.

4.1.7. Требования к приборам для определения твердости, правила их поверки и методика измерения твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу изложены в ГОСТ 9012-59, ГОСТ 9013-59, ГОСТ 2999-75, в инструкции 235-56 Государственного комитета стандартов, мер и измерительных приборов ССОР.



Список использованной литературы

1. Шевандин Б.М., Разов И.А. Хлaдoлoмкocть и предельная пластичность металлов в судостроении./Л.: Судостроение, 1965.

2.Тимошук Л.Т. Механические испытания металлов./М.: Металлургия, 1973.

3. Нитцше К. Испытания металлов./М.: Металлургия, 1967.

4. Авдеев Б.А. Техника определения механических свойств материалов./М. Машиностроение, 1965.

5. Фридман Л.Б. Механические свойства металлов./М.: Машиностроение. 1974. Т.1.2.

6. Беккер З. Практические вопросы испытания металлов./М.: Металлургия, 1979.

7. Иванова В.С., Бурба В.И. Анализ сопротивления хрупкому разрушению конструкционных сталей при низких температурах в условиях подобия механизма разрушения в книге "Прочность конструкций, работающих в условиях низких температур"./М.: Металлургия, 1985.

8. ГОСТ 1497-84 (СТ СЭВ 471-77). Металлы. Методы испытания на растяжение. Взамен ГОСТ 1497-73: введен с 01.01.86 до 01.01.91. +/М.: Издательство стандартов, 1985.

9. ГОСТ 2999-75. Металлы. Метод измерения твердости алмазной пирамидой по Виккерсу. Взамен ГО CT 2999-59: введен с 01.07.76 до 01.07.86.-/М.: Издательство стандартов, 1979.

10. ГОСТ 3728-78 (СТ СЭВ 430-77). Трубы. Метод испытания на загиб. Взамен ГОСТ 3728-66: введен с 01.07.79 до 01.07.84, срок действия продлен до 01.07.89.М.: Издательство стандартов, 1981.

11. ГОСТ 6996-66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. Взамен ГОСТ 6996-54: введен с 01.07.67.-/М.: Издательство стандартов, 1979.

12. ГОСТ 7268-82 (СТ C ЭВ). Сталь. Метод определения склонности к механическому старению по испытанию на ударный изгиб. Взамен ГОСТ 7268-67: введен с 01.01.83 до 01.01.88 -/М.: Издательство стандартов, 1985.

13. ГОСТ 7564-73. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний. Взамен ГОСТ 7564-64: введен с 01.01.75 до 01.01.80, срок действия продлен до 01.07.90./М.: Издательство стандартов, 1973.

14. ГОСТ 7855-74. Машины разрывные и универсальные для статических испытаний металлов. Взамен ГОСТ 7855-74: введен с 01.01.76 до 01.01.81, срок действия продлен до 01.07.86./М.: Издательство стандартов, 1974.

15. ГОСТ 8693-80( CT СЭВ 480-77). Трубы металлические. Метод испытания на бортование. Взамен ГОСТ 8693-58: введен с 01.07.80 до 01.07.85, продлен до 01.07.90.М/.: Издательство стандартов, 1981.

16. ГОСТ 8694-75. Трубы. Метод испытания на раздачу. Взамен ГОСТ 8694-58: введен 01.07.77 до 01.07.82, срок действия продлен до 01.07.87.-/М.: Издательство стандартов, 1978.

17. ГОСТ 8695-75. Трубы. Метод испытания на сплющивание. Взамен ГО CT 8695-58: введен с 01.07.77 до 01.07.82, срок действия продлен до 01.07.87./М.: Издательство стандартов, 1976.

18. ГОСТ 9012-59. Металлы. Методика испытания. Измерение твердости по Бринеллю. Взамен ОСТ 10241-40: введен с 01.01.60, продлен до 01.07.90./М.: Издательство стандартов, 1972.

19. ГО CT 9013-59. Металлы. Метод испытания. Измерение твердости по Роквеллу. Взамен ОСТ 10242-40: введен с 01.01.60. Переиздание с изменением №1.-/М.: Издательство стандартов, 1972.

20. ГОCT 9454-78 (СТ СЭВ 472-77, СТ СЭВ 473-77). Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температурах. Взамен ГОСТ 9454-60, ГОСТ 9455-60 и ГОСТ 9456-60: введен с 01.01.82 до 01.01.89, в части испытания образцов с концентратором вида Т (п.1.1) с 01.01.82 до 01.01.89.-/М.: Издательство стандартов, 1978.

21. ГОСТ 9466-75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки и наплавки. Взамен ГОСТ 9466-86: введен с 01.01.77 до 01.01.82, срок действия продлен до 01.01.84.-/М.: Издательство стандартов, 1978.

22. ГОСТ 9651-84 (СТ СЭВ 1194-78). Металлы. Методы испытаний на растяжение при повышенных температурах. Взамен ГОС T 9651-73: введен с 01.01.86 до 01.01.91.-/М.: Издательство стандартов, 1985.

23. ГОСТ 10006-80 (СТ СЭВ 476-77). Трубы металлические. Методы испытания на растяжение. Взамен ГОСТ 10066-73: введен с 01.07.80 до 01.07.85, срок действия продлен до 01.07.90.-/М.: Издательство стандартов, 1978.

24. ГОСТ 10708-82. Копры маятниковые. Технические условия: Взамен ГОСТ 10708-76: введен с 01.07.83 до 01.07.88.-/М.: Издательство стандартов, 1982.

25. ГОСТ 10885-75. Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионностойкая. Взамен ГОСТ 10885-64: введен с 01.01.83 до 01.01.88.-/М.: Издательство стандартов, 1985.

26. ГОСТ 11150-84. Металлы. Методы испытания на растяжение при пониженных температурах. Взамен ГОСТ 11150-75: введен с 01.01.86 до 01.01.91.-/М.: Издательство стандартов, 1985.

27. ГОСТ 14019-80 (СТ C ЭВ 474-77). Металлы и сплавы. Методы испытания на изгиб. Взамен ГОСТ 14019-68: введен с 01.07.80 до 01.07.85, срок действия продлен до 01.07.90.-/М.: Издательство стандартов, 1980.

28. ГОСТ 18661-73. Сталь. Измерение твердости методом ударного отпечатка. Разработан впервые: введен с 01.01.74 до 01.01.79, срок действия продлен до 01.07.89.-/М.: Издательство стандартов, 1973.

29. ГОСТ 12.1.019-79. ССБТ. Электробезопасность. Общие требования./М.: Издательство стандартов, 1978.

30. ГОCT 12.1.030-81. ССБТ. Электробезопасность. Общие требования. Защитное заземление, зануление./М.: Издательство стандартов, 1980.

31. ГОСТ 12.1.004-76. ССБТ. Пожарная безопасность./М.: Издательство стандартов, 1975.

32. ОСТ 26-291-79. Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования. Взамен ОСТ 26-292-71: введен с 01.01.82 до 01.01.87./М.: Издательство стандартов, 1981.

33. РТМ 26-168-81. Сварка сосудов н аппаратов из двухслойной коррозионностойкой стали. Взамен РТМ 26-168-73: введен с 01.01.82./Волгоград: ВНИИПТхимнефтеаппаратуры, 1981.

34. РД 50-260-81. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик (трещиностойкости) при статическом нагружении. Разработан впервые./М.: Издательство стандартов, 1982.

Размещено на Allbest.ru

...