Get Adobe Flash player

Испытания на статическое растяжение металла сварных швов различных конструкций


2010-03-10 00:00:00Испытания на статическое растяжение металла сварных швов различных конструкцийИспытания на статическое растяжение плоских разрывных образцов, включающих металл шва, зону термического влияния и основной металл, выполнялись на образцах типа XXIII. Разрушение всех образцов произошло по основному металлу. Контрольной характеристикой такого испытания является минимальное для каждого из стыков значение временного сопротивления. Оно составило 530, 540 и 608 МПа, что отвечает минимально допустимому значению для основного металла труб классов прочности соответственно К52, К55 и К60. Таким образом, подтверждены равнопрочность металла шва основному металлу и отсутствие заметного разупрочнения металла зоны термического влияния у всех стыков при статическом растяжении.
Испытания металла после сварки на статический изгиб выполнены на образцах типа XXVII с изгибом корня шва наружу и внутрь, а при толщине стенки трубы 15,7 мм - «на ребро». Во всех случаях образцы выдержали изгиб до 120° без образования трещин, что свидетельствует о высокой деформационной способности сварных соединений.
Испытания на ударный изгиб выполнялись при температуре -20°С на образцах типа IX с острым надрезом (Шарли). Отдельно испытывались образцы с надрезом по центру шва и по линии сплавления. Во всех случаях ударная вязкость превышает нормативное значение KCV=35 Дж/смг, что также подтверждает работоспособность всех четырех стыков при динамическом нагружении.
Испытания на статическое растяжение металла шва производились на цилиндрических образцах типа I, вырезанных из центра шва. При этом определялись временное сопротивление как характеристика прочности, а также предел текучести, относительные удлинение и сужение как характеристики пластичности металла шва. Отмечено, что у всех стыков разрушение происходило с образованием шейки, что характеризует высокую пластичность металла шва, а численные характеристики прочностных и пластических свойств оказались выше минимально допустимых значений. Итак, механическими испытаниями подтверждено выполнение требований к металлу сварных соединений и швов, предъявляемых нормативной документацией.
Металлографические исследования проведены на сварных соединениях труб из стали 10Г2ФБ класса прочности КбО (стыки №2 и 4). В исследованиях использовался оптический микроскоп марки EPIPH0T 300 (Nikon, Япония). На макрошлифе отмечается отсутствие видимых дефектов типа пор, межслойных несплавлений, шлаковых включений. Фиксируемая по фотографии макрошлифа ширина зоны термического влияния составляет 1,5-2 мм. Измерения твердости по Виккерсу выполнялись на универсальном цифровом твердомере DIGI-TESTER 930 (Wilson & Wolpert, Великобритания).
Металл корневого шва, выполненный низкоуглеродистой проволокой L-56, имеет мелкозернистую феррито-перлитную структуру. По периметру шва заметно светлое обрамление из ферритных зерен. В целом металл шва пластичней в сравнении с основным металлом, средняя твердость металла корневого прохода составляет около 195 HV10. Металл облицовочного шва образован в основном плавлением порошковой проволоки NR-208S и, судя по сертификату, легирован более значительно, чем металл корневого прохода (0,04 % С; 1,22 % Мп; 0,24 % Si; 0,81 % Ni; 1,1 % Al; 0,002 % S; 0,01 % P, все в мас.%). Он имеет дендритную феррито-перлитную структуру с отдельными участками игольчатого строения. Его средняя твердость - 270 HV10. Шов на участке заполняющих проходов имеет несколько меньшую твердость - 260 HV10. Такое соотношение твердости по отдельным участкам шва отвечает современному подходу к выбору сварочных материалов и технологий: корень шва имеет большую пластичность, чтобы предотвратить образование кристаллизационных трещин и хрупкое разрушение трубы, тогда как более твердые участки заполняющих и облицовочного проходов гарантируют равнопрочность шва с основным металлом трубы. Но и чрезмерное увеличение твердости шва более 350 HV10 не допускается, что также выдержано на всех участках шва, выполненного сварочным выпрямителем. В зоне термического влияния наблюдаются как участки крупного зерна, так и нормализованные мелкозернистые участки. Поскольку ранее выполненные механические испытания, в том числе и образцов с такими участками, показали удовлетворительные результаты и по прочности и по пластичности, можно сделать заключение о приемлемости таких структур.