Методы испытаний стальных материалов

Методы испытаний стали.

2.1.1 Требования настоящего раздела распростра­няются на виды и методы испытания материалов, подлежащих освидетельствованию Регистром при изготовлении. Необходимость проведения тех или иных испытаний и критерии оценки их результатов устанавливаются соответствующими разделами настоящей части или другими частями Правил.

2.1.2 Требования настоящего раздела регламенти­руют условия проведения испытаний, типы и размеры образцов, требования к их изготовлению.

2.1.3 По согласованию с Регистром могут быть применены иные методы испытаний и типы образцов.

2.1.4 если они обеспечивают достаточную точность, вопроизводимость и надежность резуль­татов при определении требуемых Правилами свойств материалов.

2.1.5 Виды и методы проведения специальных испытаний материала в связи с условиями его при­менения, а также критерии оценки, если нет указаний в Правилах, должны быть согласованы с Регистром.

2.1.6 При испытаниях выполняются также требования стандартов или иной согласованной с Регистром нормативной документации.

2.1.7 Пробы, из которых изготавливаются образцы для испытаний, должны подвергаться той же обработке, что и изделие, от которого они отобраны (например, термической обработке). Образцы для испытаний должны изготавливаться способами, не оказывающими влияния на свойства материала.

2.1.8 Испытания должны производиться компе­тентным персоналом на машинах соответствующей мощности, содержащихся в надлежащем рабочем состоянии. Необходимая точность измерений испытательных машин должна быть в пределах +1 %. Машины должны периодически, как пра­вило не реже одного раза в год, контролироваться и калиброваться уполномоченными на то националь­ными органами.

2.1.9 Результаты периодических проверок должны предъявляться Регистру.

2.1.10 Маятниковые копры для испытаний на ударный изгиб должны поверяться в соответствии с требо­ваниями ИСО 148-2 или другого признанного Регистром стандарта.

2.1.11 Машины для испытания на растяжение/сжатие должны поверяться в соответствии с требованиями ИСО 7500-1 или другого признанного Регистром стандарта.

1. Температура при испытаниях.

Температура окружающего воздуха при испыта­ниях должна отвечать требованиям стандартов, если в последующих разделах и главах настоящей части отсутствуют специальные указания.Испытание на растяжение.

При испытаниях на растяжение при температуре окружающего воздуха определяются следующие характеристики механических свойств металлических материалов:

физический предел текучести Re — напряже­ние, соответствующее началу пластической деформа­ции при текучести, или напряжение, соответствующее первому пику на кривой деформации, полученному при течении металла, даже если пик равен или меньше любых последующих пиков, наблюдаемых в процессе пластической деформации при текучести.

Таблица 2.2.2.1.1

Модуль упругости	Пределы скорости нагружения, Н/мм в секунду
материала Е, Н/мм	min	max
< 150000
> 150000

Скорость нагружения до достижения предела текучести в области упругих деформаций должна быть в пределах, указанных в табл. 2.2.2.1.1.

.2 если эффект текучести у материала отчетливо не выявляется, определяется условный предел текучести. Условный предел текучести Rp — напряжение, при котором пластическая деформация достигает заданной величины, выраженной в процентах от начальной расчетной длины (0,2 % соответствует условному пределу текучести Rp0>2).

Для аустенитных и двухфазных нержавеющих сталей может быть определено напряжение при 1 % деформации (Лр1, в дополнение к Лр02).

Скорость нагружения устанавливается в соот­ветствии с 2.2.2.1.1;

.3 временное сопротивление Rm — напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшест­вующей разрушению образца.

Для определения временного сопротивления Rm образец подвергают растяжению под действием плавно возрастающей нагрузки до разрушения. Скорость пластической деформации за пределом текучести или условным пределом текучести для пластичных материалов не должна превышать величины, соответствующей 0,008 нагрузки в секунду. Для хрупких материалов, таких как чугун, скорость нагружения не должна превышать 10 Н/мм в секунду;

.4 относительное удлинение после разрыва А — отношение приращения расчетной части длины образца после разрыва к начальной расчетной длине, выраженное в процентах.

В общем случае результаты определения относи­тельного удлинения считаются действительными для образцов, разрушение которых произошло внутри пределов и не ближе, чем на 1/3 от границ расчетной части (L0) образца. Однако, несмотря на место разрушения, результаты могут быть зачтены, если полученная величина относительного удлинения равна или превышает ожидаемую.

Относительное удлинение А5 обычно опреде­ляют на малых пропорциональных образцах. А0 опре­деляется на непропорциональных образцах, напри­мер с расчетной длиной L = 200 мм, и рассчиты­вается по формуле

Ао = 2А5(^)°'40, %.

Lo '

Непропорциональные образцы обычно приме­няются для сталей ферритного класса низкой и средней прочности, изготовленных без применения методов холодной обработки;

.5 относительное сужение после разрыва Z — отно­шение разности начальной и минимальной площадей поперечного сечения образца после разрыва к начальной площади поперечного сечения, выраженное в процентах. Определяется на цилиндрических образцах;

.6 при проведении испытания на растяжение при повышенной температуре индексом должна указы­ваться температура испытания, например, Rm/350, ReL/350, А5/350, Z350, где число 350 обозначает температуру испытаний в градусах Цельсия.

Для определения размеров образцов устанавливаются следующие обозначения, мм:

d — диаметр рабочей части образца;

а — толщина рабочей части образца;

Ъ — ширина рабочей части образца;

L0 — длина расчетной части образца;

Lc — длина рабочей части образца;

S0 — площадь поперечного сечения образца;

R — радиус перехода от рабочей части к головке образца;

D — наружный диаметр трубы;

t — толщина проката.

Испытания на растяжение проводятся на образцах следующих типов (см. рис. 2.2.2.3):

Образцы прямоугольного сечения с расчетной частью L0 = 5,65^S0 или цилиндрические с расчетной частью L0 = 5d0 называются пропорциональными.

Изготовление пропорциональных образцов при испытании на растяжение предпочтительнее, мини

мальные значения относительного удлинения, приводимые в настоящей части, даны для этих образцов. Предпочтительнее, чтобы расчетная часть образца L0 была более 20 мм.

Величина расчетной части образца после ее замера может быть округлена кратно 5 мм, при этом разница между действительной длиной расчетной части и величиной, полученной после округления, должна быть менее 10 % от расчетной части L0.

Испытания на растяжение для плоского проката толщиной до 40 мм должны выполняться на плоских образцах полной толщины. Допускается уменьшение толщины образца за счет обработки одной его стороны. Уменьшение толщины образца должно быть обуслов­лено мощностью испытательного оборудования.

Испытания проводятся на образцах согласно табл. 2.2.2.3.

I

Как правило, образцы для испытания на растяжение должны вырезаться таким образом, чтобы их продольные оси располагались вдоль направления основной деформации металла. Поперек образцы могут вырезаться, если имеется соответствующее указание в разделах настоящей части или по согласованию с Регистром. Листовой прокат при первоначальном освидетельствовании предприятия может подвергаться

испытаниям как на продольных, так и поперечных образцах.

2.2.2.4 Определение временного сопротивления (Rm) серого чугуна с пластинчатым графитом производится на цилиндрических образцах согласно рис. 2.2.2.4.

Рис. 2.2.2.4

2.2.2.5 Испытания на растяжение полуфабрикатов из алюминиевых деформируемых сплавов толщиной до 12,5 мм включительно должны выполняться на плос­ких образцах. При этом образцы должны сохранять обе плоскости полуфабриката без какой-либо обработки. Для полуфабрикатов толщиной более 12,5 мм изготав­ливаются круглые образцы. Образцы из полуфабри­катов толщиной до 40 мм вырезаются таким образом, чтобы их ось совпадала с серединой проката. Образцы из полуфабрикатов толщиной более 40 мм следует отбирать на расстоянии 1/4 толщины полуфабриката.

При испытании проволоки используются ее образцы полного сечения следующих размеров:

L0 = 200 мм,

Lc — L0 + 50 мм.

Испытания на растяжение в направлении толщины проката должны выполняться на образцах, продольная ось которых перпендикулярна к поверх­ности проката (направление Z — см. рис. 2.2.2.7-1).

Методики испытаний и размеры цилиндрических образцов должны соответствовать признанным Регистром международным или национальным стандартам

Основное направление прокатки (продольное направление L)

Объем испытаний указан в 3.14.4.

Расположение пробыг

От листов и полос пробы для испытаний должны отбираться от одного конца проката, в районе его центральной продольной линии, как показано на рис. 2.2.2.7-2.

Таблица 2.2.2.3

Полуфабрикат	Тип образца	Размеры образца
Поковки, отливки,	Рис. 2.2.2.3, а	Круглые пропорциональные образцы
сортовой прокат		10<d<20, для наплавленного металла d— 10, предпочтительно
		L0 = 5 d
		Lc — L0 + d
		R — 10 (для материалов, имеющих As < 10%, R> 1,5 для чугуна с шаровидным графитом).
		Ось образца должна находиться на расстоянии 1/4 толщины проката от поверхности.
	Рис. 2.2.2.3, в	Для прутков и изделий малых размеров по согласованию с Регистром допускается
		использование образцов полной толщины и с соответствующими другими размерами.
		Lc — L0 + d
		Плоские пропорциональные образцы
Листовой, полосо­	Рис. 2.2.2.3, б	а — толщина проката
вой, профильный		Ь — 25
прокат		Lo = 5,65^S0
		^Lc = ^L0 + ^2V^0
		R— 25
		или:
		Плоские непропорциональные образцы
		а — толщина проката
		Ь = 25
		LO = 200
		Lc> 212,5
		R— 25
		При толщине проката более 40 мм могут использоваться образцы согласно рис. 2.2.2.3 (а).
		Предпочтительно использование образцов со следующими размерами:
		d—14
		L0 = 5d
		Lc^l0 + d/2
		Если мощности машин для испытания образцов полной толщины не достаточны, то по
		согласованию с Регистром плоские образцы могут подвергаться строжке.
Трубы	Рис. 2.2.2.3, г или	LO = 5,65^S0
	рис. 2.2.2.3, д	Lc — L0 + D/2, где Lc — расстояние между захватами или оправками, в зависимости от
		того, что меньше
		a—t Ь— 12
		Lo = 5,65^S0
		Lc — L0 + 2b
		Если возможно, могут быть также использованы круглые образцы согласно
		рис. 2.2.2.3 (а) с продольной осью, совпадающей по толщине с центральной осью стенки.

Проба должна быть такого размера, чтобы от нее можно было вырезать шесть образцов. Запас в три дополнительных образца должен обеспечить необходимость выполнения повторных испытаний.

Результат испытания считается неудовлетвори­тельным и требуется проведение повтороных испытаний, если разрушение образца произошло в зоне сварки или соответствующей зоне термического влияния.

2.2.2.8 При испытаниях на свариваемость (см. 2.4) образцы для испытания на растяжение должны изготавливаться следующих размеров: для наплавленного металла: d = 10 мм; L_n = 50 мм;

L_c>55 мм;

R>10 мм.

По согласованию с Регистром в необходимых случаях допускается изготовление образцов другого размера (при этом соотношение упомянутых параметров должно соблюдаться);

для стыкового соединения (см. рис. 2.2.2.8):

a=t;

b =12 для t<2;

b = 25 для t >2;

L_c = ширина шва + 60 мм;

R^25 мм.

Верхняя и нижняя поверхности сварного шва плоских образцов должны быть механически обработаны заподлицо с поверхностью основного металла.

2.2.2.9 Допустимые отклонения от приведенных в 2.2.2 размеров образцов должны соответствовать требованиям стандарта ИСО 6892-84. При изготов­лении образцов по признанным Регистром стандар­там отклонения от размеров образцов должны соответствовать этим стандартам.

2.2.3 Испытание на ударный изгиб.

2.2.3.1 Ударная вязкость KCU определяется на об­разцах с U-образным надрезом согласно рис. 2.2.3.1-1 и табл. 2.2.3.1-1, работа удара KV и KU на образцах с V-образным и U-образным надрезами — согласно рис. 2.2.3.1-2 и 2.2.3.1-3 и табл. 2.2.3.1-2 и 2.2.3.1-3.

Испытания на ударный изгиб должны прово­диться на маятниковых копрах с энергией не менее 150 Дж в соответствии с требованиями ИСО 148 или другого признанного Регистром национального или международного стандарта. Если испытания выполняются при заданной температуре, отличаю­щейся от температуры окружающего воздуха (комнатной), допустимый предел отклонения от заданной температуры должен составлять +2 °С.

Работа удара KV и KU определяется как среднее значение результатов испытаний трех образцов. В табл. 2.2.3.1-4 приводятся требуемые средние значения работы удара в зависимости от размеров выбранных для испытаний образцов (Е — минимальная требуемая величина работы удара). При этом результат испытаний на одном из образцов может быть меньше приведенного в табл. 2.2.3.1-4, но его величина должна быть не менее 70 % требуемой.

Как правило, для проката толщиной менее 11 мм выбираются образцы размерами 7,5x10x55 мм, а толщиной менее 8 мм — образцы размерами 5 x 10 x 55 мм. Испытания на прокате менее 6 мм обычно не проводятся.

Ударная вязкость KCU определяется как среднее значение двух образцов. При этом каждое из полученных значений ударной вязкости должно быть не менее требуемого. Определение ударной вязкости на материале толщиной менее 10 мм

Дата добавления: 2015-05-07