в каком случае возможно не выполнять механические испытания контрольных сварных соединений
В каком случае возможно не выполнять механические испытания контрольных сварных соединений
6.10. Контрольные сварные соединения
6.10.1. Для механических и коррозионных испытаний, а также металлографических исследований производится вырезка образцов из контрольных сварных соединений.
Если проведена производственная аттестация технологии сварки, то в обоснованных случаях допускается не выполнять механические испытания контрольных сварных соединений.
6.10.2. Контрольное сварное соединение должно воспроизводить одно из стыковых сварных соединений сосуда (сборочной единицы, детали), определяющих его прочность, и выполняться одновременно с контролируемым сосудом (сборочной единицей, деталью) с применением одинаковых исходных материалов, формы разделки кромок, сборочных размеров, методов и режимов сварки, режима термообработки.
6.10.3. К стыковым соединениям, определяющим прочность сосуда, следует относить продольные швы обечаек и патрубков, хордовые и меридиональные швы выпуклых днищ.
6.10.4. При автоматической, полуавтоматической или электрошлаковой сварке сосудов (сборочных единиц, деталей) на каждый сосуд (сборочную единицу, деталь) необходимо сваривать одно контрольное сварное соединение (на каждый вид применяемого процесса) с использованием одинаковых присадочных материалов и режима термообработки.
6.10.5. Контрольные сварные соединения для проверки продольных швов сосудов (сборочных единиц, деталей) следует изготавливать таким образом, чтобы их швы являлись продолжением производственного продольного шва.
После сварки контрольное сварное соединение следует отделить от сосуда (сборочной единицы, детали) любым методом, за исключением отламывания.
6.10.6. При ручной сварке сосуда (сборочной единицы, детали) несколькими сварщиками каждый из сварщиков выполняет отдельное контрольное сварное соединение.
6.10.7. Если многопроходный шов выполняется несколькими сварщиками, то на данный шов следует сваривать одно контрольное сварное соединение. При этом проходы следует выполнять теми же сварщиками и в аналогичном порядке. В противном случае каждому из сварщиков следует выполнить отдельное контрольное сварное соединение.
6.10.8. При изготовлении однотипных сосудов допускается на каждый вид сварки выполнять по одному контрольному сварному соединению на всю партию сосудов (сборочных единиц, деталей) при условии контроля стыковых сварных соединений, определяющих прочность сосуда, радиографическим или ультразвуковым методом в объеме 100%. В одну партию сосудов (сборочных единиц, деталей) следует объединять сосуды (сборочные единицы, детали) одного вида, из листового материала одного класса сталей, имеющие одинаковые формы разделки кромок, выполненные по единому (типовому) технологическому процессу и подлежащие термообработке по одному режиму, если цикл их изготовления по сборочно-сварочным работам, термообработке и контрольным операциям не превышает 3 месяцев.
6.10.9. Классы сталей указываются в документации.
6.10.10. Для контроля качества сварных соединений в трубчатых элементах сосудов необходимо выполнить контрольные сварные соединения. Эти контрольные сварные соединения должны быть идентичны производственным контролируемым сварным соединениям: по марке стали, размерам труб, конструкции и виду соединения, форме разделки кромок, сборочным размерам, пространственному положению сварки и технологическому процессу.
Количество контрольных сварных соединений труб должно составлять 1% общего числа сваренных каждым сварщиком однотипных сварных соединений труб данного сосуда, но не менее одного контрольного сварного соединения.
6.10.11. При невозможности изготовить плоские образцы из сварного стыка трубчатого элемента допускается производить испытание образцов, вырезанных из контрольных сварных соединений, сваренных в наиболее трудном для сварки положении.
6.10.12. Термообработку контрольных сварных соединений следует выполнять одновременно с сосудом (сборочной единицей, деталью). Допускается термообработку контрольных сварных соединений производить отдельно от сосуда (сборочной единицы, детали) при условии применения одинаковых метода и режима термообработки.
6.10.13. Размеры контрольных сварных соединений выбираются так, чтобы из них возможно было вырезать необходимое количество образцов для металлографических исследований, для всех видов механических испытаний и испытаний на стойкость против межкристаллитной коррозии, включая повторные.
6.10.14. Предусмотренный настоящими Правилами объем механических испытаний и металлографического исследования сварных соединений может быть изменен в установленном порядке в случае серийного изготовления предприятием однотипных сосудов при неизменном технологическом процессе, специализации сварщиков на определенных видах работ и высоком качестве сварных соединений, подтвержденном результатами контроля за период не менее 12 месяцев.
6.10.15. Контрольные сварные соединения следует подвергать радиографическому или ультразвуковому контролю по всей длине сварных соединений.
Если в контрольном сварном соединении будут обнаружены недопустимые дефекты, все производственные сварные соединения, представленные данным соединением и не подвергнутые ранее радиографическому или ультразвуковому контролю, подлежат проверке тем же методом неразрушающего контроля по всей длине.
6.10.16. Контрольным сварным соединениям и вырезаемым из них образцам следует присваивать регистрационные номера согласно учетной документации, в которой следует отражать необходимые сведения по изготавливаемому производственному сварному соединению.
Механические испытания сварных соединений
Механические испытания сварных соединений – это разрушающие методы контроля, которые используют для проверки швов под разноплановыми нагрузками. С их помощью определяют важные эксплуатационные параметры конструкций, а затем, на основании полученных сведений, рассчитывают возможные нагрузки. При проведении проверок используется специализированное контрольное оборудование.
В качестве контрольных отбираются серийные образцы сварных швов. Заключение делают на основании одинаковых исследований устойчивости к разрушениям, пластичности шва.
Суть проведения механических испытаний сварных соединений
Исследования проводятся несколькими способами, а именно:
Статические методики – это испытания стыковых швов, которые определяют их физических характеристики: ползучесть, твердость, пластичность, растяжимость и пр. В ходе испытания сварных швов их сравнивают с подобными образцами из целостного металла. При этом применяют образцы и с зачищенным, и с незачищенным валиком.
Условный предел текучести – это напряжение, при котором образцы увеличиваются на 0,2% от первоначальных показателей длины. Исследования на изгиб проводят, чтобы выявить пластичность диффузного слоя. Нагрузку на изгиб осуществляют, пока на поперечном и продольном соединении не появится первая трещина. Для проведения тестов применяют трубчатые или плоские образцы.
При динамических испытаниях выявляют склонность швов к усталостной деформации и прочность на изгиб. Тесты проводят при пониженной, нормальной или повышенной температуре. Полученные данные заносят в виде графиков в протокол.
Твердость определяют в зоне термического влияния и диффузного слоя. При этом оценивают структурную прочность металла методами металлографии. Помимо прочего, проверяют необработанный и обработанный шовный валик.
Нормативная документация для испытаний сварных соединений
Методы проведения исследований, используемые формулы регламентируются руководящим документом Минхимпрома РД 26-11-08-86. Отбор образцов, а также определение типа исследований выполняется согласно ГОСТ 6996-66. Толщина образцов регламентируется в соответствии с типом сварки. Также оговаривается способ подготовки сварного шва к испытанию, условия, в которых они будут проводиться. По итогам контроля составляют протокол, где указывают метод, которым были проверены образцы.
Образцы для проведения испытаний
Исследования выполняют на стандартных образцах, форма и размер которых устанавливаются с учетом вида испытания.
Например, для проверки на растяжение применяют стандартные цилиндрические образцы круглого сечения или плоские заготовки прямоугольного сечения. Заготовки должны иметь определенные размеры, установленные стандартами.
Преимущества и недостатки механических испытаний
К достоинствам методов относятся следующие:
Недостатки у испытаний сварных соединений механическими методиками тоже есть. Например, это разрушение образцов, которые невозможно восстановить. Поэтому применять эти методики для приемки готовых соединений нельзя – их используют только для исследований, которые проводятся на этапе запуска в серийное производство.
Свойства, которые определяют механические испытания
Для испытания швов в целях определения механических характеристик диффузного слоя применяют разные методы. Образцы подвергают разнонаправленным усилиям, выявляют, под какой нагрузкой по швам возникает деформация. При этом учитывают надрывы, трещины, изменения размеров, формы. Также определяют технологически важные характеристики, которые влияют на герметичность и несущую способность соединений.
Рассмотрим основные характеристики, которые позволяют определить испытания сварных соединений.
Пластичность
Для определения пластичности проводят тесты на статическое растяжение, в ходе которых выявляется податливость участка термического влияния и диффузного слоя, изменения формы. Пластичность – это характеристика, от которой зависит способность штамповки с вытягиванием. Удлинение определяют посредством измерения образцов до растяжения и после.
Прочность
Показатели прочности особенно важны для опорных конструкций, которые испытывают разнонаправленные нагрузки. От прочности зависит надежность, безопасность, целостность сооружения. Определяют характеристики несколькими методами. Для этого проводятся исследования на изгиб и на усталость. Испытания сварных соединений на изгиб подразумевают прикладывание усилий до момента критической деформации образцов. Исследования на усталость выполняются с разными нагрузками, пока образец не разрушится.
В ходе экспериментов могут проводиться:
Ударный изгиб
Для определения ударного изгиба выполняются динамические исследования. Они подразумевают высокую скорость изменения нагрузки. Сварные швы проверяют на хрупкость, склонность к растрескиванию и деформации. Для этого применяют образец с надрезанным шовным валиком. В месте, где выполнен надрез, от удара маятниковым копром со специальной шкалой концентрируется напряжение. В результате испытаний рассчитывают ударную вязкость, которая определяется как отношение работы по отталкиванию в месте концентрации к площади сечения целостного образца, т.е. до нанесенного разреза. Если в образце не появятся трещины, изломы, надрывы и расслоения, значит, он выдержал испытание.
Твердость
Для определения твердости заготовки используют три методики:
Твердость соединения проверяют по продольной оси, а также от центра стыка по направлению к основному металлу заготовки.
Метод Роквелла используют для контроля соединений на листовой стали или тонком металле, Виккерса – на деталях малой толщины и тонких поверхностных слоях, Бринелля – на других типах заготовок. Твердость напрямую определяет пластичность материала, т.е. чем тверже диффузный слой, тем меньше он будет изгибаться.
Особенности механических исследований
Главная особенность состоит в том, что механические исследования – это разрушающие методы контроля. Т.е. в большинстве случаев исследуемые образцы разрушаются или повреждаются. Но если разрушение – не лучший вариант в определенном случае, приходится выбирать другие методы испытания.
В помещении, где проводятся эксперименты, должен поддерживаться один температурный режим. Данные, полученные в ходе проверки, обязательно фиксируются.
Для получения максимально точных результатов проверяют несколько образцов из одной партии. Вполне вероятно, что результаты будут различаться. Тогда из полученных показателей выводится среднее значение – это и будет самый точный результат.
Механические испытания целесообразно применять при серийном выпуске деталей, когда из каждого тиража берут количество изделий, регламентированное стандартами, и проводят исследования. Только по одному образцу выдать корректное заключение не получится. Если изделие единичное, для него стоит использовать неразрушающие методы контроля.
Результаты испытаний зависят от разных факторов. Это и первоначальное состояние заготовок, и наличие дефектов в металле. Поэтому перед определением технических характеристик нужно провести дефектоскопию сварных соединений, например, ультразвуковой контроль.
Механические испытания сварных соединений
Особенность механических испытаний сварных соединений – обязательность разрушения образцов под разнонаправленными нагрузками. Только так определяют важные эксплуатационные показатели, на основании которых производятся расчеты возможных нагрузок. Предусмотрены различные способы испытаний. Для них разработано специальное контрольное оборудование.
Для механических испытаний отбирают несколько серийных образцов сварных соединений. Заключение составляется на основании нескольких одинаковых исследований пластичности шва, устойчивости к разрушениям.
Сущность проведения механических испытаний сварных соединений
Разработан и регламентирован комплекс исследований швов, получаемых различными видами сварки. Среди испытаний сварных соединений выделяют группы методов испытаний сварных соединений с направленными напряжениями:
Статические испытания включают испытания стыковых сварных соединений, определяющие физические характеристики швов: твердость, ползучесть, растяжимость, пластичность, способность изгибаться и другие. Сварное соединение сравнивают с подобным образцом из целостного металла. Для исследований используют образцы с зачищенным и незачищенным валиком.
Условным пределом текучести называют напряжение, при котором образец увеличивается в длину на 0,2% от первоначальной длины. Испытание на изгиб необходимо для контроля пластичности диффузного слоя. Нагрузка на изгиб оказывается до появления первой трещины на продольном и поперечном сечении сварного соединения. Для экспериментов используют плоские и трубчатые образцы.
В ходе динамических испытаний соединений определяют склонность швов к усталостной деформации, прочности на ударный изгиб. Испытания проводят при разных условиях: нормальной, пониженной и повышенной температуры. Результаты заносятся в протокол в виде графиков, исследуются по типу кривых. В некоторых случаях применяются другие нормативно утвержденные исследования.
Твердость измеряется в области диффузного слоя и зоны термического влияния, оценивается структурная прочность металла на шлифах методами металлографии.
Исследуются три области:
Проверяется обработанный и необработанный шовный валик. Для каждого вида сварки разработаны свои эталонные формы образцов. Выделяются области, в которых возможны остаточные напряжения.
Нормативные документы
Методика проведения механических испытаний, расчетные формулы регламентированы РД 26-11-08-86 (руководящий документ Минхимпрома). Отбор образцов, определение вида исследований производится в соответствии ГОСТ 6996-66. Для различных видов сварки регламентируется толщина контрольных образцов. Оговаривается метод подготовки сварных соединений к испытаниям сварных швов, условия проведения исследований. По результатам проверки составляется протокол, в котором указывается способ проверки образцов.
Преимущества и недостатки метода
Сначала об уникальных возможностях методики:
При малых затратах на изучение образцов получают данные, по которым судят о прочностных характеристиках деталей серийного выпуска. Выбирают оптимальный вариант сварки различных сплавов.
Недостатки очевидны. Предполагается разрушение образцов, они не подлежат восстановлению. Такой метод контроля нельзя применять для приемки сварных соединений. Методики нужны для исследований на стадии запуска серий в производство.
Особенность механических испытаний сварных соединений – обязательность разрушения образцов под разнонаправленными нагрузками.
Какие свойства определяют при испытании сварных соединений
В разработанных методиках, утвержденных стандартом, указывается несколько способов испытания сварных швов для определения механических свойств диффузного слоя образцов. Кусочки термически соединенного металла подвергают воздействию разнонаправленных усилий. Определяют, под какой силой возникает деформация по шву. Учитываются:
Отдельно определяются технологически значимые свойства, влияющие на несущую способность, герметичность соединений.
Пластичность
Эксперименты на статическое растяжение определяют податливость диффузного слоя и зоны термического влияния к изменению первоначальной формы под воздействием удлиняющих усилий. От пластичности зависит способность к штамповке с вытягиванием. Показатель удлинения определяется методом измерения образцов до нагрузки и после нее. Расчеты производятся по отношении величины удлинения к первоначальным размерам. Каждую из прочностных характеристик стоит рассмотреть подробно. От каждой из них зависит качество сварки.
Прочность
Для сварных опорных конструкций, испытывающих разнонаправленные напряжения, показатель прочности важен, от него зависит целостность сооружения. Прочностные характеристики определяются:
Методика определение прочности на изгиб предусматривает три способа исследований:
Ударная вязкость
Динамические исследования на ударный изгиб проводятся с высокой скоростью изменения нагрузки. Соединение проверяется на хрупкость от удара, склонность к деформации или растрескивание. Для исследований готовят образцы с надрезанным шовным валиком. В месте надреза концентрируется напряжение при ударе копром маятникового типа. На основании показаний испытаний рассчитывается ударная вязкость, определяется как отношение работы по отталкиванию концентратора к площади сечения целого образца, до нанесения разреза. Для удобства проведения исследований на маятниковый копер наносится измерительная шкала.
Твердость
Применяются три способа:
На твердость стыковое соединение проверяют в двух направлениях:
По Роквелу определяют твердость швов на тонком металле, листовой стали. По Бринелю и Векслеру – все остальные. Твердость металла зависит от пластичности. Чем тверже получается диффузный слой, тем меньше будет изгибаться. Это говорит о низкой пластичности сварного соединения.
Заключение
Механические испытания применяются для серийного выпуска деталей, из каждой партии берется регламентированное стандартом число деталей, по исследованию одного образца заключение не выдается. Для единичных изделий лучше применять неразрушающий контроль сварных соединений, не повреждающий готовую деталь.
Показания механических испытаний сварных соединений во многом зависят от первоначального состояния сварных заготовок, наличия внутренних дефектов в металле. Поэтому перед определением технических характеристик проводится дефектоскопия заготовок и проверяемых сварных швов.