Способ получения иммитационного образца для испытания сварного соединения

Способ получения иммитационного образца для испытания сварного соединения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМИТАЦИОННОГО ОБРАЗЦА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ преимущественно из низколегированных сталей, выполненного сварочными материалами, содержащими никель и молибден, включающий нагрев и охлаждение имитационной заготовки по термическому циклу свар-, ки с последующей механической обработкой , отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания путем получения данных, максимально приближенных к соответствующим показателям реальных сварных соединений, имитационную заготовку изготовляют, из среднелегированной стали, содержащей легирующие элементы имитируемой низколегированной стали и дополнительно никель и молибден, причем содержание легирующих элементов превышает их содержание в имитируемой i низколегированной стали: по углероду в 1,2-1,3 раза, по марганцу в 1,0-1,1 раза, по кремнию в 1,1-1,2 раза, по ванадию в 2,0-2,5 раза, по ниобию в 2,0-2,5 раза, а содержание никеля и молибдена меньше, чем в сварочном материале в 0,5-0,6 и 0,4-0,6 раза соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„,»

M5D 23 К 28 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф FII Ðþ»р q

t3,.,";,. . .ц (21 ) 3549233/25-27 (22) 16.12.82 (46) 23 03 84. Бюл. Р 11 (72) А.С. Рахманов, Н.П. Сбарская;

О.И. Нейфельд,,И.Л. новинская и Я.М. Флакс (71) Всесоюзный научно-исследова. тельский институт по строительству магистральных трубопроводов (53) 621.791.011(088.8) (56) 1. Шоршоров M,X ° и др. Испытания металлов на свариваемость.

М., "Металлургия", 1972, с. 76 (или ГОСТ 6996-66).

2. Макаров Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей.

М., "Машиностроение", 1981, с. 62 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ HNHTAЦИОННОГО ОБРАЭЦА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ преимущественно из низколегированных сталей, выполненного сварочными материалами, содержащими никель и молибден, включающий нагрев и охлаждение имитационной заготовки по термическому циклу сварки с последующей механической обработкой, отличающий с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания путем получения данных, максимально приближенных к соответствующим показателям реальных сварных соединений, имитационную заготовку изготовляют, из среднелегированной стали, содержащей легирующие элементы имитируемой низколегированной стали и дополнительно никель и молибден, причем содержание легирующих элементов превышает их содержание в имитируемой низколегированной стали: по углеро- а ф ду в 1,2-1,3 раза, по марганцу в

1,0-1,1 раза, по кремнию в 1,1-1,2 фу раза, по ванадию в 2,0-2,5 раза, по ниобию в 2,0-2,5 раза, а содержание никеля и молибдена меньше, чем в сварочном материале в 0,5-0,6 н 0,4-0,6 раза соответственно.

1080944

Изобретение относится к электродуговой сварке, а именно к способам получения образцов для определения механических характеристик околошовной зоны сварных соединений преимущественно из низколегированных ста- 5 лей.

Известен способ получения образцов для определения механических характеристик околошовной зоны сварных соединений, согласно которому испытуемый металл сваривают, а затем иэ сварного соединения вырезают образцы и подвергают их околошовную зону различным испытаниям. Таким образом, испытанию подвергаются

15 образцы из реаль Ного сварного соединения $ 1).

Недостатком этого способа получения образца является трудность оценки по такому образцу механических свойств.околошовной зоны из-за ее малой протяженности и сложной конфигурации (10-20 мк). Способ получения образцов из реального сварного соединения весьма металлоемок, так как для исключения влияния крае- 25 вого эффекта необходимо сваривать пластины шириной не менее 150 мм и длиной не менее 400 мм. Кроме того полученные по этому способу образцы позволяют производить только ком- g() плексную оценку влияния различных факторов сварочного процесса (времени нагрева и охлаждения, времени пребывания при температуре интенсивного роста зерна в процессе нагрева и охлаждения и т.д.) на механические характеристики образцов, поскольку при реальной сварке эти факторы .взаимосвязаны. В то же время возможность реального регулирования различных факторов позволяет разграничить долю влияния каждого из них на показатели механических свойств околошовной зоны и установить между ними четкую взаимосвязь. Возможность раздельной оценки времени пребыва- 45 ния металла при температуре интенсивного роста зерна в процессе нагрева и в процессе охлаждения позволяет оценить доминирующую роль каждого из этих факторов на рост 50 зерНа в околошовной зоне для данного процесса сварки.

Наиболее близким к изобретенИю является способ получения имитационных образцов для испытания сварных соединений, выполненного сварочными материалами, содержащими никель и молибден, включающий нагрев и охлаждение имитационной заготовки по термическому циклу сварки с последующей механической обработкой L 2 3.

Недостаток известного способа заключается в том, что при изготов- лении образца из низколегированной стали способ не позволяет воспроизвести влияние изменений химического 65 состава околошов ной зоны, которое имеет место в реальном процессе сварки вследствие диффузии легирующих элементов в околошовную зону, как со стороны шва, так и со стороны основного металла. Поэтому характеристики, полученные в результате испытания образцов из низколегированных сталей, недостаточно достоверны и существенно отличаются от характеристик реальных сварных соединений.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов испытания путем получения данных, максимально приближенных к соответствующим показателям реальных сварных соединений.

Эта цель достигается тем, что cor ласно способу получения имитационного образца для испытания сварного соединения преимущественно из низколегированных сталей, выполненного. сварочными электродами, содержащими никель и молибден, включающий нагрев и охлаждение имитационной заготовки по термическому циклу сварки с последующей механической обработкой, имитационную заготовку изroтавливают из среднелегированной стали, содержащей легирующие элементы имитируемой низколегированной стали и дополнительно никель и молибден, причем содержание легирующих элементов превышает их содержание в имитируемой низколегированной стали: по углероду в 1,2-1,3 раза, по марганцу в 1,0-1,1 раза, по кремнию в 1,1-1,2 раза, по ванадию в 2,0-2,5 раза, по ниобию в 2,0-2,5 раза, а содержание никеля и молибдена меньшем, чем в сварочном материале в

0,5-0,6 и 0,4-0,6 раза соответственно.

Сначала по обычной технологии приготавливают среднелегированную сталь с химическим составом, в котором содержание легирующих элементов превышает их содержание в исследуемой стали . по углероду в 1,2-1,3 раза, по марганцу в 1,0-1,1 раза, по кремнию в 1,1-1,2 раза, по ванадию в 2,0-2,5 раза, по ниобию в 2,0-2,5 раза, а содержание никеля и молибдена меньше, чем в используемом сварочном материале в 0,5-0,6 и

0,4-0,5 раза соответственно. Затем из стали вырезают заготовку под образец и подвергают нагреву ТВЧ по термическому циклу сварки. После этого из заготовки вырезают образцы для испытаний (ГОСТ 6996-66) на ударный изгиб, разрыв и т.д.

Имитационные образцы готовят из среднелегированной стали, состав которой определяется в соответствии с изобретением. Так, если в стали

16ГФР, применяемой для изготовления труб большого диаметра, используемых

1080944 при сооружении магистральных газопроводов и свариваемой электродами, содержащими 0,6% никеля и 0,5Ъ молибдена, содержание углерода составляет 0,17%, то для образцов первого состава получают 0,17-1,1, а для вто- 5 рого состава 0,17-1,2 и т.д.

Химический состав изготовленных заготовок приведен в табл. 1. Затем заготовки нагревают ТВЧ до 1200 С и охлаждают по термическому циклу, !О соответствующему ручной дуговой сварке: нагрева = 225 С/с; охлаждения

20 C/с.

Затем иэ заготовок готовят образцы на ударный изгиб, разрыв и.для замера твердости. Кроме того, по известному способу иэ исследуемой стали 16ГФР вырезают заготовки, которые затем нагревают и охлаждают по аналогичному термическому циклу сварки. Из заготовок также готовят образцы на ударный изгиб, разрыв и для замера твердости.

Одновременно, по известному спосо6у (1 ) ручной дуговой сваркой электродами, содержащими никель и молибден в количестве 0,6 и 0,5Ъ соответственно, сваривают пластины, из которых вырезают образцы для испытания на ударный изгиб и для замера твердости. За базовый объект 30 сравнения приняты образцы, вырезанные из такого реального сварного соединения. .Результаты испытаний образцов приведены в табл. 2. 35

Анализ табл. 2 показывает, что при изготовлении образцов по известному способу показатели твердости, отличаются от показателей твердости образцов из реального сварного сое- 4р динения на 50 ед.

При изготовлении образцов по пред лагаемому способу, их твердость отличается от твердости образцов из реального сварного со динения на

10 ед., что укладывается в интервал погрешности замеров, регламентированных ГОСТ 2999-75 (измерение твердости 1. При испытании образцов составов 1 и 5, где легирующие элементы взяты в большем состав 5 (или меньшем состав 1) процентном соотношении, чем требуемые по предлагаемому способу, твердость имитационных образцов отличается от твердости реального сварного соединения на 2030 ед. Таким образом, по результатам замеров твердости имитационные образцы, полученные по предлагаемому способу, более точно соответствуют реальному сварному соединению, чем это имеет место на известных образцах.

По результатам испытания на ударную вязкость образцов, изготовленных по предлагаемому способу .из металла с составами 2 — 4, полученные данные также достаточно соответствуют результатам испытания реального сварного соединения и отличаются по значению от эталона не более, чем на

0,6 кгм/см2, в то время как образцы по известному способу имеют отклонения, достигающие 1,5.

По остальным показателям механических свойств: пределу прочности, пределу текучести и удлинению образца, изготовленные по предлагаемому способу, практически не отличаются от образцов реального сварного соединения.

Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет обеспечить получение результатов максимально приближенных к реальному сварному соединению, что повышает степень достоверности результатов испытаний °

tA 1

lA

С0 сЧ O с юа

IA Ф (Ч (Ч Ю с оа с

Ю с»Ъ

lA (Ю с оа с

Ю а а с (Ч Ю с юа с о

1

tA

lA с»Ъ с

<ЪО с

Q».о

tA (О

ОЪ

M Q с

Q (О с

»Ф ф с (ч о с

Ю Е с о (О (О

<ЪО с

О (О с

ОЪ с (О»1

Ю ° сM о о с о (О с ф (Ч

Q <»Ъ оо с о

lA с (О (Ч

Ю сM оо

<»Ъ

Ю

ЮЪ и

Э с (ц о

Е»

Е

Э

Э

Ц

Х х

М х

<0

Р3 о а х

Е-с

Э

ОЪ с

tA»-(%-(с(0 оо с о (О с

»-< (Ч сч с (IQ оо

lA с (Ч (Ч с (0 оо с

Ю с»Ъ

G0 о

1

1

1

1

IA (Ч с

»-(00

MO сЯ о

Ю (Ч с

»-( (О

M Ю с с»Ъ о

Ю с

Т-(о (ЪО с с»Ъ

Ю с

<З с»Ъ с

1 г<

<А с (! (б н и о и а

»-(с

< »»

a0 M с»ф с

»-1

»-» с

»-(Сс

lA с Ъ с С(»-(»-»

Ю с

»-с с»Ъ

ЕЮ с»ф

»-(с

»-»

РЪ ,-»

„1

IA (Ч

°, »<» (Ч ° с! о (с ь

»Ф

Ct (Ч с(O rl

Ю с Ъ с (Ч т-(( (Ч ° с ( о (с

»-1 с (ЪЪ»-(»-» с Сс о (с

<"

».» х о х э

l(1

<(! н и о (3

<(I

I и

I

1 ----Л

1

I 1

I 1

1 1

Э С4

z в

Г

tCt о х

<с! д о<:g и <<3 е»

Q Е<() 1

1

1

1

1

I

1

1

1

1 !

1

1

1

I

1080944 Ф

I с

<ч о с оа с

lA с

<ЪО с

О (О с

Q с

aCt (Ч

aM оо с

Ю с (О (Ч

%-! с ((Ъ оо с о

»-(с

»-1 с»Ъ (ЪО с С»Ъ о

Ю с

»-(с ъ сУ (»Ъ

° ф

»-(»-» (Ч с

Ю»-( (Ч с! о (с

I

I с Ъ

I с! (Ч о с (О оо с

1 с о сч

I »-< с С0 оо

1 с о

I

1 а

»-( с

»-(I cp

1 MQ сM о

Q а о

1 с

1 с-<

Ю ° .

1 tAM с»ф

».(%-(а ! ! !

I

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1 с

5. с х о н

Я е

Э Э

1:о эх

Х Ц х во м о

Х (

N Э

Э Э

Е K о а с

Х с ) Ю с с хо

Ц э а но ие и о

1 & с

Я (Ч до ф но

v ох и а

Э д и

1080944

Т а блица 2

Образец по способу

Показатели

Известный

Предлагаемый по составу

Твердость

370

360 365 370 400

320

330

4,0

2,5 2,2 1,2

2,5

4,0

2,7

79,5 84

79

78

55,7 60

54,5 55

50

Относительное удлинение, Ъ +

11 10

Эти показатели являются расчетными из-за невозможности вырезки образцов из околошовной эоны ввиду ее малых размеров.

Составитель Ю. Мельцов

Редактор Н. Бобкова Техред Т.Дубинчак Корректор А. Тяско

Заказ 1425/9 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная.- 4

Ударная вязкость, кгм/см2

Предел прочности, кгсм/мм %

Предел текучести

KrcM/ìì

Реальное сварное соединение