МАТЕРИАЛЫ И ИХ ПОВЕДЕНИЕ ПРИ СВАРКЕ

ОЦЕНКА СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Прочностные расчеты сварных элементов и конст­рукций производятся на основе учета механических свойств металлов и сплавов. Основными из этих свойств являются прочность, пластичность, вязкость и твер­дость. Конструктор, выбирая материал, использует стан­дартные справочные данные о численных значениях указанных характеристик или результаты специальных испытаний материалов. Технолог, назначая методы и средства изготовления деталей и узлов, обязан учиты­вать также и технологические свойства выбранных ма - гсриалов (штампуемость, свариваемость, литейные свойства и т. п.) или произвести специальные исследо­вания, определяющие технологичность (пригодность) того или иного металла для конкретного способа про­изводства и вида продукции.

Как известно, по характеру воздействия на объект на­грузки разделяются на статические и динамические, а температуры эксплуатации условно в технике можно расчленить на низкие (включая криогенные) (—60... —250 °С), нормальные (—60...+350 °С), повышенные (350...500 °С) и высокие (более 500 V°C). В ывисимости от температу ры эксплуатации изменяются стандартные характеристики материалов, например, прочность, пла­стичность металла, ползучесть и др.

Среда эксплуатации и температура могут существен­но снижать время работы объекта до разрушения.

Условно все среды эксплуатации можно разделить на:

• нормальные, т. е. не ускоряющие процессы разруше­ния поверхности металла и сварного соединения;

• коррозионные, т. е. ускоряющие процессы разру­шения металлов и сварных соединений за счет хи­мического или электрохимического взаимодей­ствия металла со средой;

• радиационные, т. е. ускоряющие процессы разру­шения металла и сварных соединений за счет из­менения их структурного состояния и свойств под апиянием у-излучения.

Численные значения механических, химических и физических характеристик сталей и технических спла­вов определяются проведением испытаний в стандарт­ных условиях (методика, оборудование, способы вычис­лений и т. д ). Такие испытания проводятся и для сварных элементов конструкций. Они входят составной частью в процесс аттестации всей технологии производ­ства сварного изделия. При этом возрастают роль и зна­чение испытаний, проводимых непосредственно при производстве сварных элементов. Это вызывает необхо­димость разработки новых методов и средств проведе­ния испытаний, критериев оценки результатов, их срав­нимости со стандартными данными. Примером может служить способ оценки твердости сварного соединения непосредственно на изделии.

Как указывалось, по характеру прилагаемых нагрузок во времени различают статические, динамические и ус - ылостные испытания.

Статические испытания осуществляют путем плав­ною и постепенно возрастающего нагружения стандар - шых образцов до их разрушения Сюда относятся испы­тания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг

15

или срез. В качестве специальных методов статических испытаний можно отметить испытание на ползучесть.

Динамические (ударные) испытания определяют спо­собность материала за счет пластической деформации поглощать механическую энергию быстро изменяющих­ся во времени внешних сил. Это дает возможность оце­нить склонность металла или сварного соединения к хрупкому или вязкому разрушению.

Устссюстные испытания позволяют оценить сопро­тивляемость разрушению в процессе накопления по­вреждений в металле или сварном соединении под дей­ствием знакопеременной или пульсирующей нагрузки за заданный промежуток времени.

Испытания на твердость оценивают сопротивление деформации металла, сварного соединения или отдель­ной его зоны на поверхности или по сечению и осуще­ствляют путем вдавливания в металл специальных стан­дартных инденторов (наконечников). Косвенно эти испытания позволяют судить о механических характе­ристиках объекта испытания, в частности, о величине сопротивления на разрыв.

Для определения способности материала или сварно­го соединения выдерживать определенные величины де­формации без разрушения, вызываемые технологичес­кой обработкой, проводят испытания, называемые технологическими пробами.

Методики и оборудование для всех указанных выше испытаний, отвечающие современному уровню техни­ки, устанавливаются в каждой стране государственны­ми стандартами (ГОСТ, DIN, NF, HN и т. д.).

В России действуют более 30 стандартов, охватыва­ющих методы механических и технологических испыта­ний различных металлов и сварных соединений. На­пример, по ГОСТ 1497—84 устанавливаются методы

Глава 2. Оценка свойств материалов и сварных соединений

статических испытаний для определения ряда числен­ных значений механических свойств металлов и спла­вов при Т= 20^5 °С.

Учитывая специфику сварного соединения как еди­ного целого различных по составу, структуре и свой­ствам участков металла, для комплексного определения его механических характеристик предусмотрен ГОСТ 6996—66. Согласно этому стандарту предусмотрено про­ведение следующих видов испытаний:

1) на статическое (кратковременное) растяжение ме­талла различных участков сварного соединения и наплавленного металла;

2) на ударный изгиб металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла;

3) на стойкость против старения металла различных участков сварного соединения;

4) на твердость различных участков сварного соеди­нения и наплавленного металла;

5) на статическое растяжение сварного соединения в целом;

6) на статический изгиб (загиб) сварного соедине­ния;

7) на ударный изгиб сварного соединения в целом.

Указанные механические характеристики сталей и

сварных соединений, а также иные свойства, определен­ные по другим стандартам (ползучесть, усталость, дли­тельная прочность и др.), вводятся в действующую нор­мативно-техническую документацию (ГОСТы, ТУ, РТМ и т. п.) для выбора марки основного металла и свароч­ных материалов при проектировании сварных изделий и технологии их изготовления.