4 (1016818), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

.

Рис 4.42. Схема ультразвукового контроля эхо-импульсным (а, 6) и тене­вым (в, г) методами при отсутствии (а, в) и наличии (б, г) дефекта

ис. 4.43. Общий вид ультразвуковых дефектоскопов: а - универсальный УД-11УА; б - портативный «Пе­ленг» УД-103

Рис. 4.44. Распределение маг­нитного потока по сечению доброкачественного сварного шва (а) и дефектного (б)

Р ис. 4.45. Стационарная установ­ка для магнитопорошкового кон­троля серии MAG

Рис. 4.46, Схема магнитографическо­го контроля:

1 - намагничивающее устройство; 2 -сварной шов; 3 - дефект; 4 - магнит­ная лента

Рис. 4.47. Блок-схема магни­тографического дефекто­скопа:

1 - электродвигатель; 2 - блок головок; 5 - магнитная лента; 4 - усилитель; 5 - генератор развёртки; б-электронно-лу­чевая трубка

4.6.3. Методы разрушающего контроля

К разрушающим испытаниям сварных соединений принято отно­сить: механические, металлографические, коррозионные, химичес­кие. Особо следует выделить так называемые «безобразцовые» ис­пытания механических свойств металла. Например, на стыках труб действующих энергоблоков периодически в зоне сварного шва ме­талл зачищают и замеряют твёрдость, производят металлографичес­кие, рентгеноструктурные и другие испытания. При этом нарушают целостность материала, но не изделия в целом.

Механические испытания сварных соединений регламентирова­ны ГОСТ 6996-66, который устанавливает порядок и основные ме­тоды определения механических свойств сварного соединения и его отдельных зон.

В сварных конструкциях ответственного назначения, работающих при отрицательных температурах, вибрационных нагрузках, изготов­ленных из высокопрочных материалов, сварные соединения допол­нительно испытывают на стойкость против хрупкого разрушения и усталостную прочность.

Основная задача механических испытаний - определение проч­ностных и пластических характеристик сварного соединения, без которых нельзя выполнить прочностной расчёт сварной конструк­ции. Эти данные позволяют правильно выбрать материал для конст­рукции и определить вид и условия сварки.

Механические испытания могут быть статические и динамические.

К статическим относятся испытания на растяжение, на изгиб, на твёрдость (микротвёрдость), на стойкость против хрупкого разрушения. Испытания на одноосное растяжение являются наибо­лее распространёнными. По их результатам определяют сразу не­сколько простейших механических характеристик материала: пре­дел текучести (от), временное сопротивление (aj, относительное уд­линение (S) и относительное сужение (г|)).

Физическим пределом текучести (от) называется наименьшее на­пряжение, при котором образец деформируется («течёт») без замет­ного увеличения растягивающего усилия Р: σ=P_т/Fo_,

Р - усилие, соответствующее пределу текучести; F_o— исходная расчётная площадь сечения образца.

Условным пределом текучести (σ_0.2) называется напряжение, при котором остаточное удлинение образца достигает 0,2 % от его на­чальной длины: σ_0.2=P_0,2/F₀ где Р₀ - усилие, соответствующее пределу текучести.

Временным сопротивлением — пределом прочности (ав) называ­ется напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке Ртах, предше­ствующей разрушению образца

Рис. 4.48. Гагаринский образец для испытаний на растяжение: а - до испытания; б - после испытания

Рис. 4.49. Универсальная электромеханическая испытательная машина се­рии RSA фирмы SCHENCK:

общий вид установки (а), оснастка для испытания на разрыв (б) и угол заги­ба (в)

Все эти характеристики (от, о0д, 5, -ф) можно получить при растя­жении, например, цилиндрического образца (рис. 4.48) на испыта­тельной машине (рис. 4.49) с одновременной записью растягиваю­щего усилия Р, приложенного к об­разцу, и деформации образца ∆/.

Типичная диаграмма растяжения для стали в координатах Р-А1 при­ведена на рис. 4.50. Прямолинейный участок диаграммы отражает пря­мую пропорциональную зависи­мость между усилием растяжения и упругой деформацией. Далее развивается пластическая деформация стали, и максимум на кривой в точке D соответствует наибольшей нагрузке Р , предшествующей разрушению образца.

В точке Е происходит разрушение. Если провести прямую, па­раллельную АВ, из любой точки диаграммы в области пластической деформации, то на оси абсцисс получим величину остаточной де­формации образца ∆/*.

Для исследования свойств металла сварного соединения из него вырезают образцы (рис. 4.51): гагаринские (см. рис. 4.48, а); образ­цы для определения относительной прочности шва в сравнении с основным металлом без снятия усиления шва (рис. 4.52, а); образцы для определения абсолютного значения ав со снятым усилением и со специальной выточкой шва, предопределяющей место разруше­ния (рис. 4.52, б).

При испытании на изгиб (рис. 4.53) определяют угол загиба при образовании пер­вой трещины в растянутой

зоне образца, который даёт представление о пластических свойствах соединения в целом. Испытания на угол загиба можно проводить на универсальной испытательной машине со специальным приспособ­лением (см. рис. 4.49, в).

В основе испытания на твёрдость (микротвёрдость) лежит свой­ство металла оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии в поверхностном слое. Измерение твёрдо­сти вследствие быстроты и простоты осуществления, а также воз­можности без нарушения целостности изделия судить о свойствах металла получило достаточно широкое применение.

Твёрдость определяют по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу.

Сущность метода определения твёрдости по Бринеллю (ИВ) за­ключается во вдавливании стального шарика диаметром D в образец (изделие) под действием нагрузки Р и измерении диаметра отпечат­ка d после снятия испытательной нагрузки (рис. 4.54, а). Чем мень­ше диаметр отпечатка, тем выше твёрдость металла.

Сущность метода определения твёрдости по Роквеллу заключа­ется во вдавливании наконечника (индентора) с алмазным конусом с углом у вершины 120° либо стального закалённого шарика диамет­ром 1,588 мм (рис.4.54, б). Алмазный конус применяют для испыта­ния твёрдых металлов, а шарик-для мягких. Под нагрузкой PQ ин-дентор прибора вдавливается в образец на глубину Ао. Затем на ис­пытуемый образец подаётся нагрузка Р = Ро + Р}, и глубина погру­жения наконечника возрастает. После снятия основной нагрузки Р. прибор показывает число твёрдости по Роквеллу ЯЛ, которое опре­деляется по осевому перемещению индентора.

Рис. 4.54. Схемы определения твердости по Бри-нсллю (а), Роквеллу {б), Виккерсу (в) и общий вид прибора для измерения твердости фирмы Tarnotest (г)

Т вёрдость по Виккерсу (HV) заключается во вдавливании алмазного наконечника, име­ющего форму правильной четырёхгранной пирамиды, в образец (изделие) под действи­ем нагрузки Р и измерении диагонали отпе­чатка d, оставшегося после снятия нагрузки (рис. 4,54, в).

Определение микротвёрдости (твёрдость в микроскопически ма­лых величинах) применяют для исследования отдельных структур­ных составляющих сплава. Прибор для определения микротвёрдос­ти состоит из механизма для вдавливания алмазной пирамидки под небольшой нагрузкой и металлографического микроскопа. Твёрдость определяется по диагонали отпечатка алмазной пирамидки.

Испытанием на хрупкость определяют хрупкое разрушение, при котором пластические деформации малы по сравнению с упругими. Хрупкое разрушение характерно для условий работы, при которых тормозится процесс развития пластической деформации из-за нали­чия острых концентраторов, отрицательных температур и некото­рых других факторов. Такой характер разрушения опасен тем, что при сравнительно невысоких напряжениях может происходить ла­винообразное распространение трещины через всё сечение конст­рукции. Стойкость против хрупкого раз­рушения зависит от сопротивления металла отрыву, и её оценивают по критерию вязкости разрушения К,. Этот показатель определяют путём испытания статическим изгибом об­разца с надрезом (рис. 4.55); в вер­шине образца имеется искусствен­ная усталостная трещина. Образец нагружают до момента нестабильно­го развития трещины. Затем по ве­личине нагрузки и длине трещины рассчитывают коэффициент интен­сивности напряжений К[с, являю­щийся одним из главных критериев вязкости (хрупкости) разрушения

Рис. 4.56. Общий вид (а) и схема (б) маятникового копра и схема испыта­ния на ударный изгиб образца с концентратором (в): I - маятник; 2 - образец; 3 - шкала; 4 - стрелка шкалы; 5 - тормоз

К динамическим относятся испытания на ударный изгиб и усталость. Испытания на ударный изгиб выявляют склонность ме­талла к хрупкому разрушению в заданной зоне соединения. Метод основан на разрушении образца с концентратором (рис. 4.56, в) уда­ром маятникового копра (рис. 4.56, а, б). По шкале копра определя­ют полную работу К, затраченную при ударе (работа удара): К= Ph₁(cosβ - cosα).

Под ударной вязкостью понимают работу удара, отнесённую к начальной площади поперечного сечения SQ образца в месте концен­тратора: КС = K/So.

Усталостные испытания по числу циклов до разрушения образца подразделяют на малоцикловые (обычно N = 100 - 5 • 104) и много­цикловые (как правило, N*l О6). Определяют способность соедине­ний сопротивляться действию переменных нагрузок (рис. 4.57, а) при изгибе, растяжении и кручении. Форма образцов зависит от этих нагрузок и вида соединений. При испытании возможно определение предела выносливости ог - наибольшего напряжения, при котором образец выстаивает без разрушения заданное число циклов - базу испытания (рис. 4.57, б).

Металлографический анализ проводят для определения струк­туры сварного соединения и выявления реальных размеров дефек­тов сварного шва. Полный металлографический анализ сварного со единения должен состоять из исследования макро- и микрострукту­ры металла шва, зоны термического влияния и основного металла. При макроанализе исследуют макроструктуру (строение) металла, видимую без увеличения или при небольшом увеличении (с помощью лупы). Для этого из сварного соединения вырезают об­разцы (темплеты) в определённом месте и определённой плоскости.

Поверхность образца шлифуют и подвергают травлению специаль­ными реактивами (в большинстве случаев растворами кислот высо­кой концентрации). Действие травителей заключается в том, что они по-разному растворяют составляющие структуры, что и позволяет выявить, например, сварной шов, его дендритное строение и геомет­рические размеры (рис. 4.58, о). Дефекты, нарушающие сплошность металла, выявляются потому, что реактивы растравливают трещи­ны, поры, раковины и прочие дефекты.

Характеристики

Список файлов лекций