Способ испытания на ударный изгиб сварного соединения
Владельцы патента RU 2265825:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Комбинат "Электрохимприбор" (RU)
Изобретение относится к испытательной технике. Сущность: изготавливают темплеты из сварных имитаторов. Производят травление для выявления контура ЗТВ, разметку и вырезку ударных образцов. Образцы испытывают с расчетом ударной вязкости. Причем образцы вырезают по направлению толщины сварного шва, располагая их так, чтобы надрез был перпендикулярен испытуемому участку ЗТВ. ЗТВ располагают в центре по длине надреза, а по бокам располагают металл сварного шва с одной стороны и основного, свариваемого металла с другой стороны. Технический результат: стабильность отбора проб и результатов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Способ относится к области машиностроения и может применяться при аттестации сварного соединения по качеству металла зоны термического влияния.
Испытания металла сварного соединения на ударный изгиб на образцах с надрезом широко применяются в технике. Стандартом ГОСТ 6996-66 предусматриваются методы определения механических свойств сварного соединения, при этом согласно п.5.7 "все образцы вырезаются поперек испытуемого участка сварного соединения". Имеется только упоминание о другой направленности вырезки образцов (п.5.3): "при расположении надреза поперек металла шва, зоны сплавления или зоны термического влияния в конце обозначения ставится буква П."
Известны и другие методы выявления охрупчивания околошовной зоны, например, испытанием на удар специальных жестко закрепленных сварных образцов (справочник: Металловедение и термическая обработка стали и чугуна. М.: Металлургиздат, 1956, с.224).
За прототип взят способ испытания по ГОСТ 6996-66 на ударный изгиб (на надрезанных образцах).
Недостаток прототипа: при определении ударной вязкости зоны термического влияния (ЗТВ) не обеспечивается стабильность результатов, т.к. надрез длиной 10 мм поперечного образца (п.5.7 ГОСТ 6996-66) невозможно расположить по ЗТВ, имеющей малую ширину (1-2 мм) и изогнутый характер.
Задача изобретения: обеспечить стабильность отбора проб при вырезке ударных образцов и, соответственно, стабильность результатов ударной вязкости ЗТВ.
Поставленная задача решается тем, что образец вырезают по направлению толщины сварного шва, располагая его так, чтобы надрез был перпендикулярен испытуемому участку ЗТВ, при этом ЗТВ располагают в центре по длине надреза, а по бокам располагают металл сварного шва (с одной стороны) и основного, свариваемого металла, (с другой стороны), обеспечивая толщину металла каждой боковой зоны не менее толщины ЗТВ.
Участие одновременно в изгибе при испытании металла трех зон соответствует положению механики разрушения - концентрации напряжений на границе двух структур и возможного здесь зарождения трещины при нагружении сварного соединения.
Для реализации способа выполняют операции:
1. Изготавливают иммитатор сварного соединения.
2. Из него изготавливают темплет толщиной, например, 15 мм.
3. Подготавливают микрошлиф одной плоскости темплета.
4. Протравливают участок сварного шва, ЗТВ, части сваренных деталей темплета для выявления ЗТВ.
5. Размечают ударные образцы.
6. Вырезают и изготавливают образцы.
7. Испытывают образцы на ударный изгиб с определением ударной вязкости.
Способ проверен практически при ремонте шаровых запорных газовых кранов типа "БОРЗИГ" ДУ700/1000, "КОБЕ".
Способ иллюстрируется двумя фигурами.
Фиг.1 - схема направления и расположения вырезки образцов.
Фиг.2 - сечение по излому испытанного образца (микрошлиф, ×2) с тремя зонами металла: ЗТВ (в центре), сварного шва и основного (по бокам).
ПРИМЕР. Из стали марки 09Г2С изготовили сварной иммитатор, после отжига (680°С 2 ч) вырезали 4 темплета, выявили травлением микрошлифа контуры ЗТВ, разметили и вырезали ударные образцы сечением 10×10 мм. Методом оптико-шлифовки вырезали надрезы радиусом 0,25 мм. Образцы испытали при температуре -60°С по ГОСТ 9454-78 и рассчитали ударную вязкость KCV-60, результаты - по таблице, откуда видно, что в соответствии с металлом фланца или корпуса ударная вязкость ЗТВ достаточно стабильна.
| Ударная вязкость основы и ЗТВ, определяемой по-новому | ||||
| Ударная вязкость, KCV-60, | Дж/см2, металла | |||
| Показатель | основы | ЗТВ со стороны | ||
| корпус | фланец | корпуса | фланца | |
| По отдельным образцам | 10,0 | 45 | 11 | 50 |
| 5,4 | 48 | 14 | 76 | |
| 13,0 | 50 | 25 | 29 | |
| 23,0 | 43 | - | - | |
| Среднее | 12,8 | 46,5 | 16,6 | 51,6 |
Технический результат предлагаемого способа заключается в более надежном отборе проб образцов с участием в изломе при ударном изгибе металла ЗТВ и за счет этого - повышении стабильности результатов испытания металла ЗТВ, а значит, совершенствовании производственного процесса ремонта шаровых газовых кранов. Повышается достоверность оценки сварного соединения на сопротивление разрушению.
1. Способ испытания на ударный изгиб сварного соединения, включающий изготовление темплетов из сварных имитаторов, их травление для выявления контура ЗТВ, разметку и вырезку ударных образцов, их испытание с расчетом ударной вязкости, отличающийся тем, что образец вырезают по направлению толщины сварного шва, располагая его так, чтобы надрез был перпендикулярен испытуемому участку ЗТВ, при этом ЗТВ располагают в центре по длине надреза, а по бокам располагают металл сварного шва (с одной стороны) и основного, свариваемого металла (с другой стороны).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщина металла каждой боковой зоны не менее толщины ЗТВ.
