ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ИСПЫТАНИЯ ПАДАЮЩИМ ГРУЗОМ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НУЛЕВОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ

Эти испытания разработал В. Н. Пеллини (W. N. Pellini), име­нем которого они долгое время назывались в литературе. В каче­стве образца (рис. 6.55) используется пластина 1 натурной толщи­ны t, вырезанная из листа испытываемой стали.

Перед испытаниями в центре пластины специальными элек­тродами выполняют небольшую наплавку 2. Электроды можно сделать самостоятельно. Для этого в обмазку электродов добавля­ют такое минимальное количество ферросилиция, которое гаран­тирует хрупкое разрушение наплавки с прессованным надрезом при изгибе пластины в условиях, когда напряжения на поверхно­сти достигают предела текучести, а температура металла равна максимальной температуре, при которой предполагается произ­водить испытания. Далее на наплавке делается острый прессован­ный надрез 3.

Справа на рис. 6.55 показана схема установки. Образец 1 ук­ладывается на две неподвижные опоры 4 наплавкой и надрезом вниз. Для ограничения прогиба образца на основание установки ставят ограничительную пластину 5, толщина которой устанав­ливается из результатов расчета изгиба образца сосредоточенной силой так, чтобы при максимальном прогибе fmax напряжения на нижней поверхности пластины были бы равны пределу текучести испытываемой стали. На ограничительной пластине сверху сде­лана продольная канавка. Ее дно показано прерывистой горизон-

1

тальной линией. Размеры канавки должны быть достаточны для помещения в ней наплавки. Тогда наплавка не влияет на ограни­чение прогиба при испытаниях.

Изгиб образца производится достаточно тяжелым, гарантирую­щим прогиб пластины на fmax, падающим грузом 6. Чтобы нож это­го груза точно попадал на место надреза, груз при падении движет­ся по направляющим установки 7. Высота направляющих — 2-3 м.

Испытывают серию одинаковых образцов при различных тем­пературах. Находят такую максимальную температуру, при кото­рой хрупкое разрушение наплавки распространяется на все сече­ние образца. «Переходной температурой нулевой пластичности» (TNDT — Nil Ductility Temperature) считают температуру на 5° выше этой, если при ней в двух испытанных образцах трещины остановились.

На основе этих испытаний ASTM (США) разработало стандарт на испытания трех стандартных типов образцов с толщинами лис­та 25, 20 и 16 мм. Наплавку на всех типах делают одинаковой: высотой 4 мм и шириной 12 мм электродами типа ЦН12 по ГОСТ 10051-75, дающими металл с твердостью 45...60 HRC. Прессован­ный надрез в этом стандарте заменен прямоугольным фрезерован­ным надрезом шириной 1,5 мм. Под дном этого надреза должен оставаться слой наплавленного металла толщиной 2 мм. Для ука­занных трех типов образцов в стандарте даются таблицы со всеми размерами образца и размерами опорной плиты с ограничитель­ной пластинкой 5 и опорами 4. Это освобождает от расчетов fmax при проектировании методики очередных испытаний.

По физическому смыслу TNDT близка к Тнп, но определяется для концентратора в виде трещины при скоростях нагружения и деформации металла, близких к условиям распространения хруп­ких трещин при реальных авариях. Если назначить температуру эксплуатации конструкции выше TNDT, можно ожидать, что рас­пространение хрупких трещин в такой конструкции невозможно. Но для этого придется применять дорогую бейнитную сталь с вы­соким содержанием никеля!