ЗАО "Сварочные технологии"

Для оценки механических свойств сварных швов определяют пределы прочности и текучести, относительное удлинение и сужение металла швов при растяжении образцов Гагарина (вырезанных из металла шва) при комнатной (рис. 52, а) и повышенной температуре (рис. 52, б).

Определяют также предел прочности сварного соединения испытанием на разрыв плоских образцов (рис. 52, д), вырезанных поперек шва. Кроме того, определяют пластичность сварного соединения испытанием на загиб плоских образцов, вырезанных поперек шва (рис. 52, ж).

Ударную вязкость металла шва и различных зон термического влияния определяют испытанием на удар образцов с круглым надрезом Менаже по центру шва (рис. 52, з), по линии сплавления и в зоне термического влияния в основном металле на различном расстоянии (от 1 до 15 мм) от шва.

(рис. 52) Образцы для испытаний: а - металла шва на разрыв при комнатной температуре, б - металла шва на разрыв при повышенных температурах, в - металла шва на длительную прочность, г - сварного соединения на длительную прочность, д - сварного соединения на разрыв, е - металла шва на разрыв, ж - сварного соединения на загиб, з - металла шва на ударную вязкость при различной толщине свариваемого металла

При необходимости (в зависимости от условий эксплуатации) испытания на растяжение и на ударную вязкость проводят не только при комнатной температуре (17—20°С), но и при повышенных и отрицательных температурах. В этом случае для определения ударной вязкости служат те же образцы Менаже, а для испытания на разрыв — стандартные цилиндрические образцы с головками, имеющими метрическую нарезку.

Образцы Менаже перед испытанием охлаждают в керосине или бензине вместе с сухой углекислотой либо в сжиженных газах - кислороде, азоте, водороде или гелии.

Для определения порога хладноломкости металла полученные данные испытаний на ударную вязкость наносят на график зависимости ударной вязкости от температуры (рис. 53).

(рис. 53) График зависимости ударной вязкости от температуры испытаний (заштрихована зона разброса, вертикальная линия справа показывает порог хладноломкости)

Температура, при которой наблюдается значительное падение ударной вязкости одного или нескольких испытуемых образцов, является порогом хладноломкости данного металла.

Определяя ударную вязкость сварных швов, выполненных на стали толщиной 10 мм и более, испытывают образцы сечением 10×10 мм с надрезом сверху шва по его центру (по зоне слабины), а при толщине менее 10 мм — образцы с надрезом по центру шва с боковой его стороны.

При определении длительной прочности металла шва из него вырезают в продольном направлении специальные цилиндрические образцы, головки которых имеют либо метрическую нарезку (см. рис. 52, в), либо метрическую нарезку и специальные буртики (см. рис. 52, г) в зависимости от конструкции захватов машины и размеров образцов. Такие образцы испытывают при заданной неизменной температуре, постоянном (но для разных образцов различном) напряжении. Время от начала испытания до его разрушения регистрируется. Полученные данные наносят на логарифмический график «Напряжение - время до разрушения» (рис. 54). Точки на графике соединяют прямой и пунктиром продолжают (экстраполируют) до пересечения с прямой, соответствующей 100 000 ч. Точка пересечения прямой с вертикалью графика на соответствующем делении напряжения и показывает длительную прочность металла в кГ/мм².

(рис. 54) Логарифмический график «напряжение — время до разрушения» металла шва типа 14Х17Н2 при температуре 500°С (длительная прочность за 100 000 ч=14 кГ/мм²)

Для испытания длительной прочности сварных соединений таким же образом испытывают образцы, вырезанные из сварного соединения поперек шва.

Сварные соединения из кислотостойких сталей испытывают на стойкость против коррозии в соответствующей агрессивной среде. Для этого плоские образцы, вырезанные поперек шва и шлифованные, выдерживают при рабочей температуре в этой среде (различных кислотах) в течение 100, 200 ч и более. Путем тщательного взвешивания образцов до и после испытания определяют общую потерю в массе металла и подсчитывают потерю массы в граммах с 1 м² поверхности образца за 1 ч. Поверхностным осмотром определяют также равномерность коррозии шва и основного металла. Проверяют также специальным методом стойкость сварных соединений против межкристаллитной коррозии. Для этого из сварного соединения вырезают плоские образцы, которые шлифуют, полируют и кипятят определенное время в специальном растворе (например, кипятят 24 ч в растворе: 160 г CuSO₄ · H₂O + 100 мл серной кислоты плотностью 1,835+1 л воды в присутствии медной стружки), а затем после снятия следов коррозии подвергают испытанию на загиб. Если образцы выдерживают загиб на 90° без появления трещин, это свидетельствует об отсутствии межкристаллитной коррозии. Испытания на загиб после кипячения сварных соединений и швов из аустенитных сталей проводят при комнатной температуре, а соединений и швов из ферритных сталей — при температуре 100—150°С.