Тема: Определение механических характеристик сварных соединений

Время выполнения задания – 2 часа

Цель: Получить опыт работы с нормативно-технической документацией, овладеть методиками проведения испытаний сварных соединений на растяжение и сплющивание.

Задачи работы

1. Назначить типы образцов для проведения испытаний, составить схемы их вырезки и определить требования к механической обработке образцов для заданного сварного трубопровода;

2. Определить требования к условиям проведения испытаний, оборудованию и к испытательной оснастке (при необходимости);

3. Провести испытания контрольных образцов на статическое растяжение и сплющивание на испытательной машине УММ-40;

4. Составить протокол (лабораторное заключение) о результатах механических испытаний.

Теоретическая часть

Разрушающий контроль путем механических испытаний сварных соединений проводят в целях проверки соответствия прочностных и пластических свойств различных участков сварного соединения требованиям НТД и ПТД.

Механические испытания сварных соединений трубопроводов пара и горячей воды включают испытания на растяжение, изгиб или сплющивание, ударный изгиб. Эти испытания проводятся на образцах, изготовленных из специально сваренных контрольных соединений или из производственных сварных соединений. Методика проведения испытаний оговорена ГОСТ 6996.

Механические испытания и исследования выполняют: при аттестации технологии сварки объектов, на которые распространяются правила Ростехнадзора; при контроле сварочных материалов; при контроле квалификации сварщиков – во время их аттестации или допуска к работе; при контроле производственных сварных соединений.

Контрольные сварные соединения должны быть идентичны контролируемым производственным стыкам по марке стали, размерам труб (при контроле однотипных сварных соединений – по одному из типоразмеров), конструкции и виду соединения и выполнены тем же методом сварки, с использованием соответствующих сварочных материалов, на тех же режимах, с тем же подогревом и т.д. Сварные соединения (или вырезанные из них образцы) должны быть термообработаны по тому же режиму, что и производственные стыки.

Число контрольных сварных соединений, контролируемых в соответствии (для изделий, подконтрольных Ростехнадзору), должно быть не менее одного на все однотипные производственные сварные соединения, выполненные каждым сварщиком в течение 6 месяцев.

Механические испытания контрольных стыков труб, подконтрольных органам Ростехнадзора, наружным диаметром 108 мм и менее при толщине стенки менее 12 мм можно проводить как на отдельных образцах, вырезанных из контрольного стыка, так и на целых стыках со снятым усилением. В последнем случае испытание на изгиб заменяется испытанием на сплющивание, а минимальное число контрольных стыков должно быть не менее одного для каждого из предусмотренных видов испытаний.

Из стыка технологического трубопровода пара и горячей воды (согласно требованиям ПБ и РД), изготавливаются два образца для испытания на растяжение, два, образца – на изгиб и три образца (при толщине стенки 12 мм и более) – на ударный изгиб.

Стыки газопроводов и технологических трубопроводов условным диаметром до 50 мм включительно испытывают целыми стыками (с неснятым усилением у стыков газопроводов) на растяжение и (со снятым усилением) на сплющивание. Таким же образом могут испытываться контрольные стыки прочих трубопроводов диаметром 108 мм и менее при толщине стенки менее 12 мм.

Из вертикальных контрольных стыков, сваренных без поворота труб, заготовки образцов вырезают по схеме, приведенной на рис. 3 Для горизонтальных стыков можно применять любое расположение заготовок по окружности стыка.

Рис. 3 – Схемы вырезки образцов из вертикальных стыков:

а – стык труб котлов и трубопроводов, подконтрольных

Ростехнадзору, выполненный газовой и контактной сваркой; б – то же из сталей разных структурных классов независимо от способа сварки; в – стык газопроводов; г – стык технологических трубопроводов (испытание на ударную вязкость в сварных соединениях трубопроводов из углеродистых и аустенитных сталей); Р – заготовки под образцы для испытаний на растяжение; И – заготовки под образцы для испытаний на изгиб; У – заготовки под образцы для испытаний на ударный изгиб; М – заготовки под образцы для металлографических исследований

Заготовку из контрольных стыков для изготовления образцов вырезают механическим способом. Разрешается вырезать заготовки огневой резкой, кроме контрольных стыков из хромомолибденованадиевой стали и стали мартенситного и мартенситно-ферритного классов. В этом случае заготовка должна быть сделана до термообработки (если она предусмотрена) и должен быть оставлен припуск не менее 5 мм на каждую сторону реза для образцов, подвергаемых механическим испытаниям, и 10 мм для образцов, предназначенных для металлографических исследований. Окончательная форма придается образцам путем механической обработки без применения предварительной правки.

Форма и размеры образцов для механических испытаний должны соответствовать ГОСТ 6996. Размеры плоских образцов, вырезанных из стыков труб для испытания на растяжение, должны соответствовать данным табл. 3.

Табл. 3 – Размеры плоских образцов, вырезанных из стыков труб для испытания на растяжение, мм

Рис. 4 – Форма и размеры образцов для испытаний сварных соединений на растяжение:

а – для толстостенных труб (S > 12 мм);

б – для тонкостенных труб (S < 12 мм)

Испытание на изгиб производят по схеме, показанной на рис. 5, б. Испытание на изгиб контрольных сварных соединений труб при толщине стенки более 30 мм следует производить на образцах, изготовленных во всю толщину стенки трубы, шириной h = 20 мм, при этом испытания образцов проводят «на ребро». Размеры образцов и схема испытания на изгиб «на ребро» приведены на рис. 6.

Размеры образца и схема испытания на сплющивание даны на рис.2.4.

Рис. 5 – Испытание на изгиб:

b =1,5S, но не менее 10 мм; l = L/3; D = 2S;

r = S, но не более 25 мм; k = 2,5D

 

Рис. 6 – Испытание на изгиб «на ребро» сварных образцов из толстостенных труб (при S > 30 мм):

а – схема вырезки и размеры образца; б – схема испытаний;

D = 2h – диаметр пуансона; L = D + 2,5h + 80 мм – длина образца; h = r, l = L/3;

1 – сварной шов; грани образца на длине l закруглить

Для испытания сварного соединения на ударный изгиб образцы изготавливают из средней части шва с надрезом, расположенным по середине образца со стороны раскрытия шва.

Рис. 7 – Испытание на сплющивание:

а – размеры образца; б – схема испытания; Dн – наружный диаметр трубы;

L – длина образца; S – толщина стенки трубы; b – просвет между сжимающими

поверхностями в момент появления трещины

Оборудование, материалы и оснастка

o Оборудование. Машина разрывная УММ-40.

o Материалы. Сварные соединения стальных трубопроводов диаметром до 40 мм и длиной не менее 300 мм (для испытания на статическое растяжение) и диаметром до 50 мм (для испытания на сплющивание).

o Исходные данные.В качестве исходных данных к лабораторной работе выступает номенклатура механических испытаний сварного соединения, разработанная в ходе выполнения лабораторной работы №1.

2.5. Порядок выполнения работы

1. Назначить типы образцов для проведения испытаний, их размеры и схему вырезки. Указать требования к механической обработке образцов.

2. Назначить требования к условиям проведения испытаний, оборудованию и к испытательной оснастке (при необходимости);

3. Провести испытания образцов (в ходе одной лабораторной работы проводится испытание одного образца на растяжение и испытание одного образца на сплющивание);

4. Составить заключения о результатах механических испытаний (приложение А).

2.6. Требования к отчету

Отчет по лабораторной работе должен включать задачи работы, краткие теоретические сведения и описание выполнения работы.

Описание выполнения работы должно содержать:

1. Эскизы образцов, назначенных для проведения испытаний.

2. Схемы их вырезки и требования к механической обработке.

3. Требования к условиям проведения испытаний, оборудованию и к испытательной оснастке (при необходимости);

4. Описание проведенных испытаний.

5. Заключения о результатах механических испытаний.

Контрольные вопросы

1. Какие характеристики определяются при испытании сварного соединения на статическое растяжение?

2. Какие характеристики определяются при испытании сварного соединения на ударный изгиб?

3. Какое свойство сварного соединения характеризует угол загиба?

4. Опишите схему проведения испытаний на статический изгиб.

5. Опишите оборудование, применяемое для проведения испытаний на ударный изгиб.

6. В чем заключается отличие испытаний металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла от испытаний сварного соединения на статическое растяжение?

Приложение А – Рекомендуемый ПТД бланк протокола механических испытаний

Практическая работа №4

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: