4.6.3. Валиковая проба

Валиковую пробу согласно ГОСТ 13585-68 применяют для оценки изменений механических свойств основного металла в околошовной зоне, вызванных термическим циклом дуговой сварки. Сущность пробы заключается в наплавке валиков на составные пластины исследуемой стали (рис. 4.21) при различной погонной энергии (q/v), обусловливающей различйую скорость охлаждения, и последующем определении ударной вязкости, угла изгиба, твер­дости, микроструктуры и других показателей околошовной зоны (см. 4.14).

После охлаждения образца снимают усиление шва до поверхности пластины методом, исключающим её нагрев. Из брусков, составляющих нластияу, изготовляют образцы для механических испытаний и шлифов. По результатам испытаний в соответствии с требованиями к механическим свойствам и микроструктуре околошовной зоны сварных соединений из исследованной стали устанавливают интервал допустимых скоростей охлаждения, по которым расчетным путем с учетом типа соединения и толщины стали определяют режим сварки.

Испытание на стойкость против хрупкого разрушения. Хрупким называется разрушение, при котором пластические деформации перед наступлением разрушения осносительно малы по сравнению с упругими. Оно связано с действием максимальных растягивающих напряжений и происходит по плоскостям, перпендикулярным направлению этих напряжений, путем отрыва. Стойкость металлов против хрупкого разрушения зависит от его сопротивления отрыву. Хрупкое разрушение характерно для условий работы, при которых тормозится процесс развития пластической деформации, так, напри­мер, при наличии острых концентраторов, отрицательных темпера­турах. и других условиях. Опасность хрупкого разрушения заклю­чается в том, что оно возможно при сравнительно невысоких средних напряжениях и сопровождается лавинообразным распространением трещины через все сечение конструкции.

4.22. Образец и схема испытаний на вязкость разрушения

Стойкость против хрупкого разрушения согласно РС СЭВ 3642-72 оценивают по критерию вязкости разрушения k_1c, определяемому путем испытаний статическим изгибом образца специально выбранных размеров с надрезом, в вершине которого имеется искусственно созданная усталостная трещина (рис. 4.22). Образец нагружают до момента, когда начинается нестабильное развитие трещины и её длин увеличивается на величину, составляющую около 2 % суммарной длины надреза и исходной трещины. По­казатель k_1c (кгс·мм^-2/3) рассчитывают по величине нагрузки (P_Q) и окончательной суммарной длине надреза и трещины (а), k_1c=f(Р_Q,а^1/2)

Показатель k_1c представляет собой коэффициент интенсивности напряжений, соответствующий началу развития хрупкой трещины. Эти напряжения зависят от длины трещины и не могут быть приняты за константу металла, характеризующую его стойкость против хрупкого разрушения. Показатель k_1c, величина которого определяется с учетом длины трещины, представляет константу сопротивления металла отрыву и принят за критерий стойкости против хрупкого разрушения.

4.6.4. Динамические испытания

Ударный изгиб. Испытания проводят на квадратных или прямоугольных образцах с односторонним надрезом с радиусом закругления в вершине 1,00 или 0,25 мм. В зависимости от назначения испытания надрез располагается на оси сварного шва, зоне сплавления и зоне термического влияния. При испытании определяют ударную вязкость металла в заданной зоне соединения как отно- 'шение работы, затраченной на излом образца, к площади его поперечного сечения в месте надреза до испытания.

Усталостные испытания. Испытаниями на усталостную прочность определяют способность металла сопротивляться действию переменных нагрузок при изгибе, растяжении и кручении. Переменные нагрузки характеризуются амплитудой изменения напряжений и в зависимости от этого могут иметь симметричный, асимметричный и пульсирующий циклы. Испытания проводят на цилиндрических или плоских образцах специальной формы и размеров, вырезанных поперек сварного соединения, в условиях осевого нагружения. При испытаниях определяют предел выносливости, т. е. наибольшее напряжение, которое может вынести образец без разрушения при заданном числе циклов (базы) испытаний. Для сварных соединений база испытаний составляет (2÷10) 10⁶ циклов. Подробно динамические испытания рассмотрены в курсе сварных конструкций.