26.3. Оценка влияния процесса сварки плавлением на основной металл

Данный вид испытаний проводится в соответствии с ГОСТ 23870-79. Этот стандарт устанавливает метод оценки влияния процесса сварки плавлением на основной металл в околошовной зоне, при котором тепловое воздействие на металл осуществляется без выполнения сварки.

Околошовной зоной (ОШЗ) является участок зоны термического влияния, нагретый выше температуры начала интенсивного роста зерна.

В результате испытаний на специальной установке (ГОСТ 2387079) определяется зависимость механических свойств металла ОШЗ (временного сопротивления, относительного удлинения, относительного сужения после разрыва, предела длительной прочности, ударной вязкости, твердости), а также величины зерна и содержания структурных составляющих от скорости охлаждения металла, имитирующей скорость его охлаждения в ОШЗ.

Данный метод применяется для научно-исследовательских и экспериментальных работ.

Форма и размеры образцов соответствуют приведенным в этом стандарте, либо типам I, VIII, IХ по ГОСТ 699666.

Приведены характеристики установки для имитации теплового воздействия сварки, которая должна обеспечивать регулируемые нагрев и охлаждение испытуемого образца по термическим циклам ОШЗ.

Погрешность регулирования температуры не должна превышать 1 %, скоростей нагрева и охлаждения – 5 %.

Деформация растяжением (сжатием) при нагреве и охлаждении испытуемого образца не должна превышать 2 %, прогиб 0,01 мм, угол закручивания 1.

Остальная аппаратура, материалы и реактивы, порядок проведения испытаний и обработка результатов должны соответствовать :

- для испытания на статическое растяжение – ГОСТ 149773; ГОСТ 1115075; ГОСТ 9651–73 и ГОСТ 699666;

- для испытания на ударный изгиб – ГОСТ 945478;

- для измерения твердости – ГОСТ 2999–75 и ГОСТ 9013–59;

- для выявления и определения величины зерна – ГОСТ 563965;

- для определения содержания структурных составляющих – ГОСТ 823356;

- для испытания на длительную прочность  ГОСТ 1014581.

Испытания считаются недействительными в случаях, указанных в приведенных выше ГОСТах.

26.4. Оценка хладостойкости сварных конструкций по реакции на ожог сварочной дугой

Испытания производятся в соответствии с ГОСТ 23240-78. Данный стандарт устанавливает метод оценки хладостойкости сварных стальных конструкций по реакции на ожог сварочной дугой.

Суть метода состоит в получении на поверхности образца малопластичной линзы, образующейся под действием дугового ожога и определении степени ее влияния на склонность стали к переходу в хрупкое состояние при ударном приложении нагрузки.

Образцы с ожогом изготавливают двух типов:

I – из стали толщиной 10 мм и более (рис. 26.1, а);

II – из стали толщиной от 6 до 10 мм (рис. 26.1, б).

Рис.26.1. Образцы с ожогом типов I и II для оценки хладостойкости сварных конструкций.

Линза ожога располагается в середине образца. Количество образцов для испытаний и место вырезки заготовок и их ориентация по отношению к направлению проката должны приниматься в соответствии с нормативно-технической документацией на сварную конструкцию.

Схема установки для нанесения ожога на образец приведена на рис. 26.2.

Рис. 26.2. Схема установки для получения стабильного ожога электродом.

Установка состоит из электрододержателя специальной конструкции с приводом, зажимов для плавкой вставки, контрольных приборов и источника питания сварочной дуги.

Электрододержатель 4 движется в направляющих 7, укрепленных на панели 13 и соединенных вверху пластиной 19 с регулировочным винтом 8, ограничивающим подъем электрода 2, что обеспечивает необходимый зазор между электродом и образцом 1. Электрододержатель с электродом приводится в движение электромагнитом 12 при нажатии кнопки 14 через двухплечий рычаг 11, который одним концом входит в окно 20 и может перемещаться в нем по вертикали. На рычаге устанавливается включатель 10 для замыкания сварочной цепи. В исходное положение электрододержатель и рычаг возвращаются пружинами 9 и 18. Пружина 9 служит для перемещения электрода к образцу 1. Нижнее положение устанавливается винтом 17. Усилие, с которым электрод прижимается к образцу, регулируется пружиной 5, вставленной в накидной хомутик 6. Винтом 3 закреплен электрод. Плавкая вставка 16 обеспечивает размыкание сварочной цепи. Она включается в сварочную цепь последовательно с источником питания 15 и электродом. Плавкой вставкой может быть различная по сечению и химическому составу проволока, обеспечивающая за время горения дуги 0,04 с получение на образце ожога диаметром 40,2 мм. Рекомендуется применять плавкую вставку из медной проволоки диаметром 0,4 мм.

Установка должна обеспечивать стабильность процесса нанесения ожога и достаточную его воспроизводимость. При этом необходима возможность регулирования времени существования сварочной дуги, возникающей в момент нанесения ожога на образец.

Установка может быть выполнена в виде приставки к существующим источникам сварочного тока или в виде отдельного агрегата с встроенным источником питания.

Она должна иметь амперметр для контроля величины тока короткого замыкания и вольтметр для контроля напряжения холостого хода.

Поверхность образца, предназначенная для нанесения ожога, должна быть шлифованной. На ней не допускается наличия следов коррозии и охлаждающих жидкостей после механической обработки.

Нанесение ожогов на образец производится электродом (без обмазки) диаметром 3 мм, изготовленным из сварочной проволоки марки Св-08А по ГОСТ 224670. Проволока должна быть обезжирена и не должна иметь следов коррозии.

При определении чувствительности сталей к ожогу электродом для конкретных условий сварки допускается наносить ожоги на образец электродами, изготовленными из сварочной проволоки других марок, которая применяется для сварки конкретных конструкций.

При смене электродов конец нового электрода затачивают на конус с углом в вершине 60–90. Образцы оплавляют путем нанесения 4–5 пробных ожогов. Для нанесения ожогов на образец используется постоянный ток обратной полярности. Ток короткого замыкания не должен быть выше 250 А. Диаметр линзы ожога должен составлять 4 + 0,2 мм. Испытания образцов с ожогом проводят в соответствии с ГОСТ 9454–78. При механических испытаниях удар маятника наносится со стороны, противоположной линзе ожога.

Испытания проводятся при температурах, указанных в нормативно-технической документации на металлопродукцию или сварные конструкции. Если таких указаний нет, то испытания проводятся при нормальной температуре и при температурах –20, –40, –70 С.

Работу (А), затраченную на разрушение образцов, и ударную вязкость образцов с ожогом (а) определяют по ГОСТ 9454–78, площадь поперечного сечения образца определяют в средней части без учета рельефа ожога до испытания.

За критерий оценки критической температуры хрупкости (Т_кр) принимается такое ее значение, которое указывается в нормативно-технической документации на металлопродукцию или сварные конструкции. При отсутствии такого критерия за критическую температуру хрупкости следует принимать ту, при которой ударная вязкость хотя бы одного образца составляет не менее 30 МДж/м² (3 кгсм/см²) для образцов типа I и соответственно 40 МДж/м² (4 кгсм/см²) для образцов типа II.