CS224112B1

CS224112B1 - Method of preparation of sample for testing tendency of tested material towards cracking

Info

Publication number: CS224112B1
Application number: CS944881A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Pilous; Jan Vaclav
Original assignee: Vaclav Pilous; Jan Vaclav
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1981-12-17
Publication date: 1983-12-30

Description

Vynález řeší způsob operativní přípravy vzorku pro zkoušku náchylnosti zkušebního materiálu ke vzniku trhlin na úrovni hladiny meze kluzu a identifikaci jejich velikosti při svařování konstrukčních ocelí.The invention provides a method of operatively preparing a sample for testing the susceptibility of a test material to cracking at the level of yield strength and identifying their size when welding structural steels.

Při svařování technologicky náročných, zvláště vysokopevných ocelí je po ukončení svařování nebo při navařování jednotlivých vrstev svarového kovu, když teplota v oblasti svarového spoje poklesne pod 250 až 2θ0Ρθ, nebezpečí vzniku trhlin ve svarovém kovu nebo v tepelně ovlivněné oblasti svarového spoje. Podmínkou svařitelnosti materiálu je vytvoření svarového spoje prostého trhlin. Náchylnost ocelí ke vzniku trhlin souvisí s jejich prokalitelností a lze ji omezit snížením celkové tuhosti svařovaného uzlu nebo celé konstrukce, dále pak volbou oprimální technologie svařování se snížením obsahu difúzního vodíku a volbou parametrů svařování včetně teploty předehřevu tak, aby nedocházelo k transformačnímu zkřehnutí v tepelně ovlivněné oblasti s-varového spoje. Existuje řada postupů hodnocení svařitelnosti ocelí z hlediska náchylnosti ke vzniku trhlin ve svarovém spoji. Orientačně lze hodnotit svařitelnost ocelí výpočtem uhlíkového ekvivalentu, nebo podle parametrických rovnic například podle Ita a Bessya. Dále je hodnocena náchylnost ke vzniku trhlin zkouškami, u kterých je aplikován reálný nebo simulovaný svařovací cyklus. Mezi tyto patří zkoušky s reálným svařováním s vlastní tuhostí (Tekken, Lehigh, CTS, RD) nebo vyvolanou tuhostí (TRC, RRC, LTP), dále pak zkoušky s reálným svařovacím cyklem a vloženým tělískem implant a zkoušky se simulovaným cyklem (Thermorestor). Z uvedených zkoušek dávají nejpřesnější informace o náchylnosti ke vzniku trhlinWhen welding high-tech steels, especially high-strength steels, after welding or when welding individual layers of the weld metal, when the temperature in the weld joint area falls below 250 to 2θ0Ρθ, there is a risk of cracking in the weld metal or in the heat affected weld joint area. The condition of weldability of the material is the creation of a weld joint free of cracks. The susceptibility of steels to cracking is related to their hardenability and can be reduced by reducing the overall stiffness of the welded node or the entire structure, as well as selecting the opaque welding technology with reduced diffusion hydrogen content and selecting welding parameters including preheat temperature to avoid transformational embrittlement s-boiling joint area. There are a number of procedures for assessing the weldability of steels for susceptibility to cracking in the weld joint. As a guide, the weldability of steels can be evaluated by calculating the carbon equivalent or by parametric equations, for example according to Ita and Bessy. Furthermore, the susceptibility to cracking is evaluated by tests where a real or simulated welding cycle is applied. These include self-stiffness real-life tests (Tekken, Lehigh, CTS, RD) or induced stiffness (TRC, RRC, LTP), real-life welding and implant insert tests, and simulated-cycle tests (Thermorestor). Of these tests, they give the most accurate information about crack susceptibility

227 112 zkoušky Thermorestoru a implant, přičemž obě metody jsou velmi náročné na experimentální vybavení, jsou časově náročné a z těchto důvodů nelze je využít v širším měřítku pro hodnocení svařitelnosti.227 112 Thermorestor tests and implant, both of which are very demanding on experimental equipment, are time-consuming and therefore cannot be used on a wider scale to assess weldability.

Tento nedostatek odstraňuje řešení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na zkušebním tělísku implant vloženém do zkušební desky dané tloušiky jsou vyvolány trhliny reálným svařováním, t.j. . namáháním napětím na hladině meze kluzu po vyčerpání plastické deformace zkušebního tělíska v kritickém místě, přičemž vlastní aktivní část zkušebního tělíska je třetina tloušťky zkušební desky, nejvýše vsak 15 mm. Identifikace velikosti vzniklé trhliny se provádí ohřevem vzorku na teplotu vyznačení kysličníků danou chem^ složením tělíska implant, která se pohybuje v rozmezí 250 až 350jC, přičemž jeho přesná poloha ve zkušební desce je zajištěna pryžovým kruhovým segmentem.This drawback removes the solution according to the invention, which consists in the fact that cracks of the implant inserted into the test plate of a given thickness are induced by real welding cracks, i. by stressing at the yield point level after the plastic deformation of the test specimen has been exhausted at the critical point, the actual active part of the test specimen being one third of the thickness of the test plate, but not more than 15 mm. Identification of the crack size is performed by heating the sample to the temperature indicated by the oxides given by the chemical composition of the implant body, which ranges from 250 to 350 ° C, its exact position in the test plate being secured by a rubber ring segment.

Předností uvedeného způsobu přípravy vzorku je jednoduchost provedení při možnosti kvantitativního hodnocení zkoušky. Je využito osvědčeného zkušebního tělíska implant s ostrým vrubem v podobě závitu. Tuhé spojení zkušebního tělíska v důsledku přesného dosednutí' hlavy zkoušky na zkušební desku je zajištěno vloženým pryžovým segmentem mezi zkouškou a třmenem, čímž jsou imitovány podmínky tuhého spojení ve svařované konstrukci. Použití reálného svařovacího cyklu v kombinaci s použitím desky skutečné tloušťky zajišiuje reprodukovatelnost skutečných podmínek svařování včetně dosažení odpovídající ochlazovací rychlosti v tepelně ovlivněné oblasti svarového spoje, i s možností aplikace předehřevu.The advantage of this method of sample preparation is that it is simple to carry out while allowing quantitative evaluation of the test. A proven test specimen with a sharp notch in the form of a thread is used. The rigid connection of the test specimen due to the precise fit of the test head to the test plate is ensured by an interposed rubber segment between the test and the yoke, imitating the rigid connection conditions in the welded structure. The use of a real welding cycle in combination with the use of a real thickness plate ensures reproducibility of the actual welding conditions, including the achievement of an appropriate cooling rate in the heat affected area of the weld joint, with the possibility of preheating application.

Schéma uspořádání· zkoušky je na obr. 1. Ve zkušební desce a je v otvoru o průměru 6 mm vloženo tělísko implant b, stejného průměru s hlavou se závitem M 22 (M 16), která se opírá o spodní plochu zkušební desky. Ke zkušební desce je přišroubován třmen c, o který se opírá vložený kruhový pryžový segment d. Na horní plochu zkušební desky a je zvolenými parametry navařena housenka svarového kovu e,. Poté je vyjmuta pryžová vložka a odšroubovánThe test scheme is shown in Figure 1. In the test plate a, an implant b body of equal diameter with a threaded head M 22 (M 16) is inserted in the 6 mm diameter hole, which rests on the lower surface of the test plate. A stirrup c is bolted to the test plate, on which the inserted circular rubber segment d is supported. The weld metal bead e, is welded to the upper surface of the test plate and by selected parameters. Then the rubber insert is removed and unscrewed

- 3 227 112 třmen. Po stanovené době je vzorek ohřát na .teplotu vyznačení kysličníků danou chemie, složením tělíska implant a po vychladnutí v přípravku na trhacím stroji přetržen. Lom vzniklý za^studena při trhání je kovově čistý na rozdíl od lomu vzniklého během zkoušky a poté ohřátého. Pro vyhodnocení zkoušky je třeba znát hodnotu meze kluzu zkušebního materiálu. Zkoušku je možno vyhodnotit závislostí tepelného příkonu na času do lomu, nebo závislostí ochlazovací rychlosti (teploty předehřevu) v tepelně ovlivněné oblasti na času do lomu za předpokladu měření teplo ty v TOZ svarového spoje, jak je uvedeno na obrázku 2.- 3 227 112 Caliper After a specified period of time, the sample is heated to the temperature indicated by the chemistry of the oxides, the composition of the body of the implant and, after cooling in the jig on the tear-off machine. The cold tear fracture is metallic pure, unlike the fracture produced during the test and then heated. For the evaluation of the test it is necessary to know the yield value of the test material. The test can be evaluated by dependence of heat input on time to fracture, or dependence of cooling rate (pre-heating temperature) in the thermally affected area on time to fracture assuming temperature measurements in TOZ of the weld joint as shown in Figure 2.

Nezávisle proměnnou veličinou jsou hodnoty doby do lomu, závisle proměnnými mohou být hodnoty tepelného příkonu při svařování nebo rychlost ochlazování v tepelně ovlivněné oblasti základního materiálu svarového spoje. Hodnoty tepelného příkonu jsou závislé na použité metodě svařování. Rychlost ochlazování ovlivňuje též tepelný příkon a především výše teploty předehřevu při svařování.The independent variable is the time to fracture, depending on the heat input during welding or the cooling rate in the thermally affected area of the weld joint base material. The heat input values depend on the welding method used. The cooling rate also affects the heat input and, above all, the pre-heating temperature during welding.

Příkladem stanovení náchylnosti ke vznikutrhlin je měření času do lomu u konstrukční uhlíkové mikrolegované oceli s obsahem 0,20 hmotnostních procent uhlíku, 0,96 hmotnostních procent manganu, 0,35 hmotnostních procent křemíku, 0,10 hmotnostních procent hliníkuja 0,03 hmotnostních procent niobu, které je při hladině napětí 320 MPa v rozsahu ochlazovacích rychlostí 250 až 10 OOOfcj/hod při použití ručního obloukového svařování a svařování pod tavidlem zcela odolná proti vzniku trhlin při sledování času do lomu do 1000 hodin, jak je patrné z obr. 2.Examples of determination of cracking susceptibility are the time to fracture measurement of structural carbon microalloyed steel containing 0.20 weight percent carbon, 0.96 weight percent manganese, 0.35 weight percent silicon, 0.10 weight percent aluminum, and 0.03 weight percent niobium. which is completely resistant to cracking when monitoring the time to fracture up to 1000 hours at a voltage level of 320 MPa in the cooling rate range of 250 to 10,000fcj / h using manual arc and submerged arc welding, as shown in Fig. 2.

Zkoušení náchylnosti ke vzniku trhlin za horka podle vynálezu je možno rozšířit i v podmínkách zkušeben výrobních závodů bez nároků na náročné vybavení. Výsledky zkoušek lze operativně využít při návrzích postupů svařování technologicky náročných ocelí.The hot crack susceptibility testing according to the invention can be extended even under the conditions of factory test facilities without the need for demanding equipment. The test results can be used operationally in the design of welding processes for technologically demanding steels.

Claims

Method for preparing a specimen for testing the susceptibility of a test material consisting of an implant body inserted into and welded to a corresponding aperture in a test plate, characterized in that the test sample is heated to the oxide marking temperature given by the chemical composition of the implant ranges

2 drawings