ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сопоставление способов испытания на сопротивление образованию холодных трещин из "Испытание металлов на свариваемость " Преимущество испытаний на технологических пробах по сравнению с количественными методами испытаний заключается в возможности детально моделировать весь технологический процесс и, следовательно, судить о сопротивлении образованию холодных трещин в условиях, близких к реальным. Однако пробы не характеризуют запаса технологической прочности и пригодны лишь для сравнительной оценки материалов. [c.164] В большинстве случаев пробы представляют собой жесткое закрепление свариваемых элементов той или иной формы. При испытании на холодные трещины увеличение жесткости проб целесообразно, поскольку это приводит к повышению напряжений и деформаций в области низких температур [60]. В процессе испытания проб предусматривается возможность регулирования термических циклов сварки (проба Кировского завода, проба с кольцевой канавкой, TS — с регулируемым теплоотводом и др.). Технологическую прочность материалов оценивают по наличию или отсутствию трещин в образцах, по относительной протяженности трещин, по скорости охлаждения околошовной зоны и времени до появления первой трещины. [c.164] При переходе от мягких режимов к жестким ограничение явлений первой группы приводит к снижению сопротивления образованию холодных трещин, ограничение явлений второй группы — к ее повышению. [c.166] Пробы Рыкалина и Фридлянда [75]. Две пластины с У-образ-ной разделкой кромок, собранные встык, приваривают к массивной плите, имеющей паз в центре. Перед испытанием с обратной стороны стыка выполняют ниточный шов. При сварке контрольного стыкового шва образец охлаждают водой со стороны подварочного шва. [c.166] Размер пластины 50х50х ХЗ мм, диаметр наплавки 25 мм. Сразу же после сварки образец вместе с зажимом опускают в воду. Через сутки после сварки проводят отжиг образца в течение 1 ч при 565° С, затем шлифуют его поверхность со стороны валика и выявляют трещины. Показателем сопротивления образованию холодных трещин служит отношение суммарной длины трещин к длине шва. Размеры образца пробы и условия испытаний зависят от типа стали и ее склонности к закалке. Например, испытания можно проводить на пластинах толщиной 3—6 мм. Перед сваркой зажим и образец подогревают до 40° С. [c.167] Проба с кольцевой канавкой [44, 50]. Образец пробы показан на рис. 78. Сварку проводят по канавке. Условия охлаждения образца после сварки регулируют, обдувая его воздухом или дополнительно нагревая в индукционной печи. [c.167] Холодные трещины выявляют металлографически или методом магнитного порошка после шлифовки поверхности образца на глубину 2,5 мм. Критерием оценки служит отношение длины трещин к длине всей наплавки. [c.167] Крестовая проба (Канада) [2, 44, 50]. Три пластины собирают в крестовидное соединение (рис. 79). Все поверхности касания предварительно шлифуют для обеспечения хорошего контакта. На образце выполняют четыре угловых шва длиной ЪЬ мм в последовательности, указанной на рис. 79. Температура образца перед сваркой очередного шва не должна превышать 28 3°С. Через 48 ч после сварки проводят 2-ч отжиг для снятия напряжений (595—650°С). Образец разрезают на поперечные темплеты, приготовляют микрошлифы и выявляют трещины в околошовной зоне. Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если на двух первых образцах не обнаружено ни одной трещины. [c.168] Крестовая проба (США) [2, 44, 50]. Проба аналогична кре стовой пробе, применяемой в Канаде. Длина образца 300 мм толщина пластин, из которых собран образец, 6—25 мм ширина пластин различна. С уменьшением ширины пластин число трещин в сварных соединениях уменьшается. По окончании испытаний проводят металлографический анализ поперечных шлифов с целью выявления трещин. [c.168] Проба О Нейля [44, 61] представляет собой вариант пробы Рива. Пластины размером 50X127 мм собирают внахлестку в тисках и сваривают валиковыми швами в последовательности, указанной на рис. 80. Четвертый шов выполняют после полного охлаждения образца. Сопротивление образованию трещин оценивают по наличию трещин на поперечных темплетах /—IV. [c.169] В связи с различными условиями теплоотвода в середине и у кромки пластины 1 скорость охлаждения в околошовной зоне шва КВ примерно в 1,5 ра5а больше, чем у шва КН. С целью ступенчатого изменения скорости охлаждения и жесткости сварных соединений исследования проводят на образцах из пластин нескольких толщин. После сварки образцы выдерживают в течение недели, а затем разрезают на шлифы поперек зоны термического влияния. Шлифы травят и исследуют на наличие холодных трещин. За показатель стойкости против образования трещин принята критическая скорость охлаждения, при которой в околошовной зоне появляются трещины, или длина трещин, выраженная в процентах от катета шва. Обычно определяют скорость охлаждения металла околошовной зоны при температуре 300° С. [c.170] Модифицированная проба (США) [50, 96]. Предназначается в основном для испытаний сварных соединений на стойкость против образования холодных трещин. Образец пробы показан на рис. 82. Образцы сваривают при различных режимах и различных температурах предварительного подогрева. Начало и конец прорези оставляют незаплавленными (2—3 мм). Определяют степень разрушения (в процентах) на поверхности сварного соединения, в корне шва и в поперечном сечении. Критерии оценки такие же, как и при испытании модифицированных образцов Теккена. [c.170] Проба с продольным узким швом (проба Вулдрича) [97]. Две заготовки размером 75X50 мм сваривают между собой узким швом длиной 32 мм. Перед сваркой заготовки погружают нижней частью в ванну с температурой —18, -Ь21 или -f 100°С. В этой же ванне выдерживают образец в течение 1 мин после сварки. Следующие операции обработки образца — выдержка при 15° С в течение 24 ч и отжиг продолжительностью 1 ч при 595° С. Отожженный образец разрушают вдоль оси шва, приготовляют шлифы и устанавливают степень растрескивания соединения (отношение длины трещин к длине шва в процентах). Трещины образуются преимущественно в околошовной зоне. [c.171] Проба ЯО [50, 61]. Эта проба включает сварку трех комплектов пластин одной толщины (не более 25 мм), но различной ширины (рис. 83). Сварку производят в специальном приспособлении, не допускающем коробления пластин. Шов выполняют только в средней части стыка, имеющей разделку. При усадке остывающего щва кромки пластин по краям стыка приходят в соприкосновение, усиливая напряженное состояние в образце. Трещины образуются в металле шва и в основном металле. Критерием стойкости к образованию холодных трещин служит максимальная ширина пластин, свариваемых без трещин. [c.171] Проба с поперечным надрезом [5 ]. Предназначается для испытания титана и его сплавов. Пластину размером 130Х120Х ХЗ мм с поперечной прорезью в центре 18X2 мм проплавляют вольфрамовым электродом в струе инертного газа. Сопротивление сплавов образованию холодных трещин оценивают по времени с момента наплавки до появления поперечной трещины в шве. [c.172] Проба с многослойной сваркой Эванса и Кристенсена [95]. На пластину производят наплавку исследуемым электродом в один, два, три или четыре слоя. Образцы разрезают на шлифы и металлографическим путем определяют частоту появления микротрещин (число микротрещин на 1 см сечения сварного шва) или среднюю длину микротрещин в нижнем слое в зависимости от числа наплавленных слоев. [c.172] Выбор способа оценки сопротивления образованию холодных трещин зависит от свойств материала и конкретных условий нагружения сварных соединений. [c.172] В работах [2, 84] сопоставляли пробы TS и крестовую с испытаниями по методу ИМЕТ-4. Проба TS — менее жесткая, чем крестцвая. При одинаковой толщине пластин скорость охлаждения околощовной зоны 3-го и 4-го швов в крестовой пробе обычно выше, чем в пробе TS, в соотношении примерно 2 1,5. Между результатами сварки жестких проб и испытаний на замедленное разрушение по методу ИМЕТ-4 наблюдается удовлетворительное соответствие. Порядок расположения сталей а зависимости от снижения сопротивляемости замедленному разрушению в основном такой же. Чем выше сопротивляемость сталей образованию холодных трещин при сварке жестких проб (определенная по предельным скоростям охлаждения), тем, как правило, выше величина минимального разрушающего напряжения ap(min) и больше длительность до разрушения ip при испытании на машине ИМЕТ-4. [c.174] В настоящее время накоплен обширный экспериментальный материал по данным испытания различных легированных сталей, например марганцевых, кремниевомарганцевых, хромомолибденовых, с применением количественных (ИМЕТ-4, ЛТП МВТУ) и технологических проб (Рива, TS, крестовая). При этом для каждой из систем легирования изучено влияние содержания различных легирующих элементов (С, Мп, Si, Сг, Мо, В и др.) и вредных примесей (S, Р и др.) на сопротивляемость образованию холодных трещин, и определены эмпирические зависимости эквивалента углерода, устанавливающие допустимые соотношения между элементами, входящими в состав сталей. Эти соотношения не имеют универсального характера, так как зависят от ряда факторов, например конструкции сварного соединения и его жесткости, структурного класса присадочного или электродного материалов, способа и режимов сварки. Эти факторы изменяют не только уровень напряжений и характер их распределения в сварных соединениях, но и кинетику структурных изменений, степень развития химической неоднородности по границам зерен околошовной зоны вблизи линии сплавления со швом, содержание водорода и другие особенности, обусловливающие образование холодных трещин при сварке. Наиболее существенны при прочих равных условиях жесткость соединения и структурный класс металла шва. В связи с этим использование данных об эквивалентах углерода ограничивается обычно частными случаями, связанными с предварительными сравнительными оценками различных плавок стали или способов их выплавки в исследовательских целях. После этого, как правило, проводятся испытания стали с помощью технологических проб, в наибольшей степени соответствующих реальным условиям сварки конструкции соединений и технологическим факторам. [c.174] Вернуться к основной статье