Испытание сварного соединения на статическое растяжение

Определение прочности наиболее слабого участка стыковогои нахлесточного соединений

При испытании сварного соединения на статическое растяжение в соответствии с ГОСТ 6996-66 определяют временное сопротивление наиболее слабого участка стыкового или нахлесточного соединения либо прочность металла шва в стыковом соединении. Подсчет временного сопротивления ведется по ГОСТу 1497-84. При испытании определяют место разрушения образца (по металлу шва, по металлу околошовной зоны, по основному металлу).

Испытания проводят, как правило, на образцах, толщина или диаметр которых равен толщине или диаметру основного металла. При испытании сварного соединения или листов разной толщины более толстый лист путем механической обработки должен быть доведен до толщины более тонкого листа.

Форма и размеры плоских образцов (типы ХII, XIII и XIIIа) для испытания стыковых соединений должны соответствовать указанным на рис. 24.5 и в табл.24.2. Допускается применение цилиндрических образцов типов I-V. Металл шва в этих образцах должен располагаться посередине их рабочей части. Разрешается применение образца по ГОСТ 1497-84.

Рис. 24.5. Плоские образцы типов XII (a), XIII (б), XIIIa (в) для испытания стыковых соединений на статическое растяжение.

Таблица 24.2. Параметры стандартных образцов для испытаний стыковых соединений на растяжение, мм

Тип образца	Толщина основного металла, а	Толщина образца, а 1	Ширина рабочей части образца, b	Ширина захватной части образца, b 1	Длина рабочей части образца, l	Общая длина образца, L	Номер чертеж.
XII, XIII	До 6	Равна толщине основного металла	15±0,5			L + 2 h	24.5 а и 24.5 б
Св.6 до 10	20±0,5
Св. 10 до 25.	25±0,5
Св. 25 до 50.	30±0,5
Св. 50 до 75.	35±0,5
XIIIa	Равна и менее 20	Равна толщине металла	Не менее 1, 2 толщины образца, но не менее 10 и не более 50	b + 12	l ш + 60	Равна или более 200	24.5в
Св. 20 до 40	Равна толщине металла или 20
Св. 40	20 или 40
Примечания. 1. l ш – максимальная ширина шва. 2. Длину захватной части образца h устанавливают в зависимости от конструкции испытательной машины. 3. Размеры образцов типов XII и XIII при толщине основного металла более 75 мм устанавливаются стандартом или другой нормативно-технической документацией. 4. Длину рабочей части образца можно увеличить, если конструкция испытательной машины делает невозможным испытание образца предписанной длины.

Форма и размеры цилиндрических образцов для испытания стыковых соединений стержней круглого или многогранного сечения (тип XIV) должны соответствовать указанным на рис. 24.6 и в табл. 24.3.

Рис. 24.6. Цилиндрические образцы типов XIV (a), XIVa (б) для испытаний стыковых соединений стержней круглого сечения.

Утолщение шва должно быть снято механическим способом до уровня основного металла. Удаление основного металла с поверхности образца производят только с той стороны, с которой снимают утолщение шва или имеется уступ. Строгать утолщение следует поперек шва.

Испытания образцов типов XII, XIII, XIIIа (рис. 24.5) и XIV (трубный, рис. 24.6.) разрешается проводить без снятия усиления, если это оговорено в нормативно-технической документации.

В этом случае в формулу расчета временного сопротивления вводят значение площади сечения образца на его базе вне шва.

Таблица 24.3. Параметры стандартных цилиндрических образцов для испытаний стыковых соединений, мм.

Тип образца	Диаметр круглого стержня или диаметр окружности, вписанной в многогранный стержень, В	Диаметр захватной части образца d 1	Диаметр рабочей части образца d	Длина рабочей части образца l	Общая длина образца L	Номер чертежа
XIV	До 10	–	D c или B		l + 2 h	22.6 а
Св. 10 до 25 вкл.
Св. 25 до 50 вкл.
Св. 50 до 70 вкл.
XIVa	Не ограничивается	D c или В, но не более 40	0,8 d 1	l ш + 60	≥200	24.6 б
Примечания. 1. l ш – максимальная ширина шва. 2. Длину захватной части образца h устанавливают в зависимости от конструкции испытательной машины. 3. При D c более 75 мм размеры образца типа XIV устанавливаются стандартом или другой нормативно-технической документацией.

При недостаточной мощности разрывной машины разрешается испытывать плоские образцы типа XV (рис. 24.7, а) или цилиндрические образцы типов XVI, XVII (рис. 24.7, б, в). Разрешается применять цилиндрические образцы с другими рабочими диаметрами и другим типом захватной части в соответствии с ГОСТ 1497-84.

Рис. 24.7. Плоские образцы типов ХV (а), ХVI (б), ХVII (в) стыковых соединений для испытаний на статическое растяжение; а - толщина основного металла, мм.

Для контроля прочности сварных соединений труб применяют сегментные образцы, а также цилиндрические образцы в виде отрезков труб (рис. 24.8). Образцы типов ХII, ХIII, ХIIIа не выправляют. Форму их в поперечном сечении определяет естественная кривизна трубы.

Сегментные образцы вырезают при диаметре трубы более 20 мм.

Цилиндрические образцы типов ХVIII и ХVIIIа вырезают при диаметре трубы до 100 мм. Образцы этих типов можно вырезать и на трубах больших диаметров.

В формулу расчета временного сопротивления для таких образцов вводят значение площади сечения трубы вне шва. В образцах типов ХII, ХIII и ХIIIа выпуклость швов удаляют с двух сторон. В образцах типов ХVIII и ХIХ выпуклость шва не удаляют, в образцах типа ХVIIIа выпуклость шва удаляют только с наружной стороны.

При недостаточной мощности испытательной машины разрешается применять образцы типов I-V. Металл сварного шва всегда располагают посередине образца.

Рис. 24.8. Цилиндрические образцы типов ХVIII (а), ХVIIIa (б), ХIX (в) для испытаний сварных труб на статическое растяжение.

Сварные соединения, выполненные точечной сваркой и электрозаклепками, испытывают на срез путем растяжения образца типа XX (рис.24.9) или на отрыв растяжением образца типа XXI (рис. 24.10). При испытании электрозаклепок ширина образца во всех случаях должна быть равна 50 мм.

Рис. 24.9. Сварные соединения; образец для испытаний на срез: а - толщина основного металла, мм; b - ширина образца, мм; l - длина рабочей части образца, мм; h - длина захватной части образца.

Рис. 24.10. Сварные соединения; образец для испытаний на отрыв растяжением;

а - толщина основного металла, мм; b - ширина образца, мм.

Сварные соединения листов, выполненные шовной сваркой, испытывают на срез путем растяжения образцов типов XXII и XXIII (рис. 24.11). При толщине металла до 1,0 мм испытывают образцы типа ХХIII, при толщине металла более 1,0 мм выбор типа образца не устанавливается.

Рис. 24.11. Сварные соединения листов, выполненные шовной сваркой. Образцы типов ХХII (а), ХХIII (б) для испытаний на срез путем растяжения: a - толщина основного металла, мм; h - длина захватной части образца (выбирается в зависимости от конструкции испытательной машины), мм.

Определение прочности металла шва в стыковом соединении.

При испытании прочности металла шва в стыковом соединении на образцах типов XXIV и XXV его временное сопротивление определяют по формуле:

s_в = kP / F₀, (24.8)

где s_в – временное сопротивление, МПа (кгс/мм²);

k - поправочный коэффициент;

Р - максимальное усилие, Н (кгс);

F₀ - площадь поперечного сечения образца в наименьшем сечении до испытания, м² (мм²).

Для углеродистых и низколегированных сталей коэффициент k принимают равным 0,9, для других металлов значение k устанавливается соответствующей технической документацией.

Толщина образца типа ХХIV должна равняться толщине основного металла. Диаметр захватной части образца типа ХХV должен равняться толщине основного металла или диаметру свариваемых элементов.

Форма и размеры плоского образца должны соответствовать приведенным на рис. 24.12 и в табл. 24.4, цилиндрического образца - на рис. 24.13 и в табл. 24.5.

Рис. 24.12. Плоский образец типа ХХIV для испытаний прочности металла шва в стыковом соединении: а - толщина образца, мм; h - длина захватной части образца, мм; b - ширина образца в зоне надреза, мм; b ₁ - ширина образца, мм; R - радиус надреза, мм; L - общая длина образца, мм; l - длина рабочей части образца, мм.

Таблица 24.4. Параметры плоских образцов для испытаний стыковых соединений, мм.

Толщина основного металла, а	Ширина захватной части образца, b 1	Ширина рабочей части образца, b	Радиус закругления, R	Длина рабочей части образца, l	Общая длина образца, L
До 6		15±0,5	6±1		L = l + 2 h
Св. 6 до 10		20±0,5	12±1
Св. 10 до 25		25±0,5	20±2
Св. 25до 40		30±0,5	25±2
Св. 40 до 50		35±0,5	30±2
Примечания: 1. Длину захватной части образца h устанавливают в зависимости от конструкции испытательной машины. 2. Размеры образца при толщине металла более 50 мм устанавливаются соответствующими техническими условиями.

Рис. 24.13. Цилиндрический образец типа ХХV для испытаний прочности металла шва в стыковом соединении: L - общая длина образца, мм; l - длина рабочей части образца, мм; h - длина захватной части образца, мм; d ₁ - наружный диаметр образца, мм; d - внутренний диаметр образца, мм.

Таблица 24.5. Параметры цилиндрических образцов для испытаний тавровых соединений,мм.

Диаметр захватной части образца3 d 1	Диаметр рабочей части образца3 d	Радиус закругления, R	Длина рабочей части образца l	Общая длина образца3 L
До 5	d = 0,6 d 1	R = 0,5 d 1		L = l + 2 h
Св. 5 до 10
Св. 10 до 15
Св. 15до 30	d = 0,7 d 1
Св. 30 до 50
Примечания. См. в табл. 24.4.

Поперечная ось образцов типов ХХIV и ХХV должна совпадать с осью шва. Для односторонних швов разметку поперечной оси образца осуществляют по узкой части шва (при электродуговой сварке) или по грату (при контактной или газопрессовой сварке).

Для двусторонних швов разметку поперечной оси выполняют после шлифовки и травления боковых поверхностей образца по макрошлифу или посередине выпуклости шва, сваренного со второй стороны. Выпуклость шва для образцов типа ХХIV должна быть удалена.

Дата добавления: 2013-12-12