Величину Ат определяют по укорочению образца Δ за время охлаждения t от от Tmax до 2/3 Tmax в свободном состоянии:
.
Критическую скорость машинного растяжения Ам определяют на этапе охлаждения от Tmax до 2/3 Tmax по пп. 5.1.12, 5.1.13 и контролируют наличие трещин по п. 5.1.10.
5.1.21. Испытания для металла зоны сплавления различного химического состава проводят при неизменной скорости нагрева и охлаждения образцов, значения которых выбирают по табл. 5 соответственно способу сварки, цикл которого имитируют при испытаниях. Tmax определяют по п. 5.1.20.
Испытания для металла зоны сплавления при различных способах сварки проводят на образцах из одного сплава, а параметры имитируемого термического цикла выбирают по табл. 5 соответственно способам сварки.
Испытания для металла зоны сплавления при различных режимах сварки проводят на образцах из одного сплава, а скорость нагрева и охлаждения имитируемого цикла задают соответственно термическим циклам в сравниваемых режимах.
5.1.22. Сравнение сопротивляемости образованию горячих трещин в металле шва различного состава при повторном сварочном нагреве на образцах типа 8 со сварным швом проводит при постоянной скорости нагрева и охлаждения, которые выбирают из табл. 5 соответственно способу сварки, термический цикл которого имитируют.
5.1.23. Испытуемую часть образца, подвергаемого нагреву при имитации сварочного цикла, защищают от окисления струей защитного газа или вакуумом, создаваемым вокруг образца.
5.2. При технологических испытаниях образцы сваривают способами, указанными в табл. 3. Скорость сварки назначают по табл. 4, а мощность сварочного источника тепла выбирают при условии полного провара кромок и образования обратного валика по черт. 9а.
Сварку образцов типа 9а начинают над прихваткой и ведут до замыкания кругового шва и заварки кратера.
Образцы типа 9б сваривают путем заполнения кольцевой проточки в два слоя, при ручной дуговой сварке - в три слоя, причем место начала и окончания сварки должно быть неизменным для всех слоев. Последующие слои шва выполняют после охлаждения образца до комнатной температуры.
Образцы типа 9в сваривают путем заполнения кольцевой проточки в один слой, причем сварку начинают в позиции 60°. Первый шов имеет протяженность, соответствующую центральному углу 240°. После охлаждения образца ниже 50 °С сваривают замыкающий шов.
5.2.1. После сварки образцы типа 9 подвергают контролю качества формирования шва и наличия трещин по пп. 5.1.7, 5.1.8. Шов и зону сплавления осматривают при 8 - 10-кратном увеличении. Образцы, в которых не обнаружены трещины, подвергают контролю ультразвуком, просвечиванием и металлографическому контролю на четырех темплетах, равномерно расположенных по окружности, причем один вырезают из участка замыкания слоев.
5.2.2. При отсутствии горячих трещин в образцах типа 9 каждый следующий образец серии сваривают с увеличением скорости сварки на 20 % и мощности сварочного источника тепла по п. 5.2 до выявления критической скорости сварки (С), приводящей к трещинам.
5.2.3. При сварке комплекта образцов типа 10 их поочередно закрепляют на токоведущей опоре сварочного стола с помощью болта, проходящего через центральное отверстие образца. Испытуемая часть образца не должна находиться в контакте с опорой. В первую очередь испытывают образец максимальной ширины, а в последнюю - минимальной ширины.
Возбуждение сварочного процесса проводят на технологической планке, приваренной к образцу одной прихваткой.
Сварку образцов типа 10 проводят от края к центру в режимах, указанных в табл. 4, причем мощность сварочного источника тепла выбирают из условия полного проплавления образца или перемычки образца, либо стыка составного образца. Сварку заканчивают в конце разделки или у монтажного шва.
Сварка второго участка образца проводится после охлаждения шва на первом участке до 20 °С.
5.2.4. Для оценки качества формирования шва образцы типа 10 после сварки осматривают по п. 5.1.7, а для обнаружения трещин по пп. 5.1.8 - 5.1.11. При отсутствии трещин в наиболее широком образце в тех же режимах сварки испытывают другие образцы до определения критической ширины Дкр, т.е. максимальной, вызывающей образование трещин.
При равенстве Дкр допускается сравнительная оценка сопротивляемости трещинам коэффициентом площади трещины Kf (см. табл. 1).
Допускается при испытании тонколистового металла применение целых образцов типа 9а, 10а, сварку которых выполняют путем проплавления образца и формирования шва по п. 5.2.
5.2.5. Образцы типа 11 (черт. 11) сваривают за два прохода в режимах, приведенных в табл. 4, без использования технологических планок, способами, приведенными в табл. 3. После сварки перерезают косынки и контролируют наличие трещин путем разрушения изгибом с растяжением в корне шва по пп. 5.1.8 - 5.1.10.
При отсутствии трещин в первом образце типа 11 увеличивают скорость сварки и мощность сварочного источника тепла при условии сохранения катета шва до выявления критической скорости сварки (С), приводящей к образованию трещин.
При равенстве критической скорости сварки С допускается сравнительная оценка сопротивляемости трещинам коэффициентом площади трещины Кf (табл. 1).
5.2.6. Сварку образцов типа 12 (черт. 12) выполняют способами, приведенными в табл. 3, путем наплавки валиков в корень каждой разделки. Первый шов выполняют в режимах, приведенных в табл. 4. Сварку начинают и оканчивают на расстоянии 0,03 м от края образца. Испытания проводят отдельно для каждого слоя шва.
После остывания шва до комнатной температуры его поверхность осматривают при 8 - 10-кратном увеличении. При отсутствии трещин, выходящих на поверхность шва, следующий шов выполняют при увеличении скорости сварки на 20 % и мощности дуги для сохранения постоянной высоты шва. Скорость сварки меняют в пределах качественного формирования шва до появления трещин.
После окончания сварки образец подвергают контролю для обнаружения трещин, не выходящих на поверхность, и определяют критическую скорость сварки С по п. 5.2.1.
5.2.7. При отсутствии трещин в образцах типа 9 - 12 с учетом требований пп. 5.2.2; 5.2.4; 5.2.6 металл сварного соединения считают стойким к образованию трещин в условиях сварки соответствующего образца.
6.1. При машинных испытаниях свариваемых образцов на растяжение критический темп растяжения (В) вычисляют по формуле
,
где А - критическая скорость растяжения, м/с, определенная по п. 5.1.13;
WТИХ - средняя скорость охлаждения в зоне образования трещины, °С/с, определенная по п. 5.1.14.
6.1.1. При испытании свариваемых образцов трехточечным изгибом показатель А вычисляют по формуле
,
где vz - критическая скорость перемещения средней опоры по отношению к крайним, м/с;
h - расстояние от рабочей кромки средней опоры до вершины трещины, определяемой на поверхности излома, м;
L - расстояние между крайними опорами, м.
Показатель В вычисляют по формуле п. 6.1.1.
6.1.2. При испытании образцов типа 6 изгибом на оправке деформацию на поверхности шва (e) вычисляют по формуле
,
где s - толщина образца, м;
R - радиус оправки, м.
6.1.3. Показатель В при испытаниях динамическим деформированием определяется как тангенс угла между касательной к функции изменения пластичности по температуре и осью температуры.
Касательная проводится из точки на оси температур, соответствующей верхней границе температурного интервала хрупкости, положение которой определяется по температуре у конца трещины со стороны источника тепла в момент динамического деформирования образца типа 6.
6.1.4. При испытании образцов с имитацией сварочного цикла показатель А определяют по формуле
A = Aт + Aм,
где Aт и Aм определяют по п. 5.1.20.
Показатель В вычисляют по формуле п. 6.1 или по п. 6.1.3, причем касательная проводится из точки на оси температур, соответствующей Tmax.
6.1.5. Допускается на образцах типа 6, 8 оценивать значения пластичности в процентах и определять показатель В по п. 6.1.3.
6.1.6. Показателям А и В присваивают в соответствии с табл. 2 цифровые и буквенные индексы, определяющие номер образца и способы сварки, применяемые при испытаниях (В1ИН, В5А, А3РЭ).
Показателям А и В, определенным на образцах типа 1а, 1б и 2 для металла зоны сплавления, присваивают дополнительный буквенный индекс О (ВИН1-О, АЛС2-О).
Показателям, определенным на образцах с наплавленными кромками, присваивают дополнительный индекс - Н (ВА3-Н, АРЭ5-Н).
Показателям, определенным на образцах типа 8 со сварным швом, а также на образце типа 7б в условиях многопроходной сварки по п. 5.1.15 присваивают дополнительный индекс - М (ВА8а-М, ВЛС7б-М).
Показателям, определенным на образцах типа 8 при имитации сварочного цикла по п. 5.1.21, присваивают дополнительный цифровой индекс, соответствующий порядковому номеру способа сварки по табл. 5, цикл которого имитирован в испытуемом образце (В18, В38).
Показателям, определенным по имитации цикла по п. 5.1.21, присваивают дополнительный цифровой индекс, определяющий в секундах время нахождения образца при температурах от Tmax до 2/3 Tmax (В1508, В758).
6.2. По результатам технологических испытаний образцов типа 9, 11 и 12 определяют критическую скорость сварки С, м/с, а также показатели, учитывающие периодичность трещин Kn м, площадь Kf, %, длину Kl, %. Эти показатели вычисляют по формулам:
,
,
,
где Lш - длина шва, м;
Fш - площадь его поперечного сечения, м2;
п - число поперечных трещин, шт.;
Lтp - суммарная длина продольных трещин, м;
Fтp - площадь трещин в изломе шва, м.
6.2.1. По результатам испытания образцов типа 10 определяют коэффициент критической ширины образца Kд, %, который вычисляют по формуле
,
где Дн - наибольшая ширина образца;
Дкр - критическая ширина образца - определяется как среднее из 2-х результатов при испытании по п. 5.2.4 одного комплекта образцов.
6.2.2. При сравнении металла шва или зоны сплавления, имеющих равные значения критической скорости сварки С, допускается оценка их сопротивляемости по суммарной длине продольных или количеству поперечных трещин коэффициентами Kn и Kl (см. табл. 1).
6.2.3. Показателям С, Kn, Kl, Kf (см. табл. 1) присваивают в соответствии с табл. 3 цифровые и буквенные индексы, определяющие номер образца и способ сварки, применяемые при испытаниях.
6.2.4. Результаты испытаний оформляют в виде протокола испытаний. Форма протокола приведена в рекомендуемом приложении 3.
Справочное
|
Термин и обозначение |
Пояснение |
|
1. Горячая трещина при сварке, ГТ |
Дефект сварки, имеющий признаки хрупкого межкристаллитного разрушения при высоких температурах |
|
2. Горячая трещина кристаллизационного или ликвационного типа, ГТК, ГТЛ |
То же, проходящая по зонам срастания кристаллитов в металле шва или границам зерен в зоне сплавления, на поверхности разрушения которой обнаруживаются следы обособленной кристаллизации жидкого металла или шлака |
|
3. Горячая трещина подсолидусного типа, ГТП |
То же, проходящая по границам зерен в литом металле шва или в металле зоны сплавления, на поверхности разрушения которой не обнаруживаются следы обособленной кристаллизации жидкой фазы |
|
4. Горячая подваликовая трещина, ГТМ |
То же, возникающая при многопроходной сварке в металле предшествующего слоя при выполнении последующего |
|
5 Температурный интервал хрупкости, ТИХ |
Разность между верхней Твг и нижней Тнг границами температурного интервала образования горячих трещин ТИХ = Твг - Тнг |
|
6 Время пребывания в температурном интервале хрупкости t, ТИХ |
Разность между временем достижения нижней и верхней границ tТИХ = tн - tв |
|
7. Скорость растяжения шва в ТИХ, V |
Средняя величина относительного перемещения свариваемых элементов, приходящаяся на 1 с |
|
8 Темп растяжения шва в ТИХ |
То же, приходящаяся на время охлаждения центра шва на 1 °С |
|
9 Скорость охлаждения в ТИХ, WТИХ |
Средняя скорость охлаждения центра шва в интервале 100 °С, снизу примыкающем к температуре солидуса или Tmax |
|
10. Пластичность шва в ТИХ, ПТИХ |
Минимальное мгновенное перемещение свариваемых элементов, приводящее к образованию трещин при заданной температуре |
|
11. Деформационная способность металла в ТИХ ДТИХ = ПТИХ / ТИХ |
Способность металла, находящегося в ТИХ, воспринимать без образования трещин деформацию, величина которой монотонно нарастает по мере охлаждения от верхней до нижней границы ТИХ |
|
12 Сопротивляемость образованию горячих трещин при сварке СП = (ПТИХ / ТИХ) - aт |
Комплексная характеристика деформационной способности, пропорциональная пластичности металла в ТИХ, обратно пропорциональная величине ТИХ и темпу деформации от усадки шва |
|
13 Критическая скорость растяжения шва, А |
Условный показатель сопротивляемости металла образованию трещин при сварке, определяемый минимальной скоростью растяжения, при которой возникают трещины |
|
14 Критический темп растяжения шва, В |
Показатель сопротивляемости металла образованию горячих трещин при сварке, определяемый минимальным значением темпа растяжения, при котором возникают горячие трещины |
|
15. Стойкость против образования горячих трещин при сварке |
Способность металла образовывать шов без горячих трещин при сварке конкретного узла в установленных режимах сварки |
|
16. Машинные методы испытания |
Определение показателей сопротивляемости образованию трещин путем увеличения высокотемпературных деформаций в образцах под действием внешних сил, создаваемых испытательными машинами |
|
17. Технологические методы испытания |
То же, но увеличение высокотемпературных деформаций при сварке вызывается внутренними силами от усадки шва и формы изменения образца в виде сварного узла специальной конструкции |
|
18. Коэффициент критической ширины, Kд |
Сравнительный показатель сопротивляемости образованию трещин при сварке, учитывающий отношение критической ширины образца Дкр, при которой начинают возникать трещины, к максимальной ширине Дн образца переменной жесткости: % |
|
19. Критическая скорость сварки, С |
Сравнительный показатель сопротивляемости образованию горячих трещин при сварке, определяемый минимальной скоростью сварки, при которой возникают трещины в образцах |
|
20. Коэффициент длины трещины, Kl |
Сравнительный показатель сопротивляемости образованию трещин при сварке, учитывающий отношение длины или суммы длин продольных трещин Lтp (ΣLтр) к длине контрольного шва % |
|
21. Коэффициент площади трещин, Kf |
Сравнительный показатель сопротивляемости образованию трещин при сварке, учитывающий отношение площади трещин в изломе шва Fтр ко всей площади излома шва Fш % |
|
22. Коэффициент периодичности трещин, Kn |
Сравнительный показатель сопротивляемости образованию трещин при сварке, равный отношению длины шва Lш к количеству поперечных трещин п в шве или зоне сплавления [м] |
