SU761201A1

SU761201A1 - Способ испытания сварных соединений на сопротивляемость образованию холодных трещин 1

Info

Publication number: SU761201A1
Application number: SU772528509A
Authority: SU
Inventors: Boris Nosovskij; Sergej V Gulakov
Original assignee: Zhdanovskij Metall Inst
Priority date: 1977-10-03
Filing date: 1977-10-03
Publication date: 1980-09-07

Description

Изобретение относится к сварке, в частности к способам испытания сварных соединений на сопротивляемость образованию холодных трещин, и может быть применено в машиностроительной, судостроитель- 5 ной и других отраслях промышленности при изготовлений ответственных конструкций.

Известен способ испытания сварных соединений на сопротивляемость образованию 10 холодных трещин, при котором проводят нагружение серии сварных образцов непосредственно после сварки постоянными длительно действующими внешними нагрузками и определяют минимальную ско- 15 рость деформации, вызывающую разрушение образца или появление трещин [1]. Этот способ определяет зависимость изменения прочности материала во времени до момента достижения материалом мини- 20 мальйых механических свойств, превышение которых в процессе технологической обработки приводит к появлению трещин.

Недостатком известного способа является невозможность определения улучшенных 25 свойств материала с течением времени после сварки из-за диффузии водорода и других процессов. Устранение этого недостатка позволит более полно определить свойства сварных соединений, в результате чего 30

2

снизятся затраты при производстве сварных конструкций, расширятся технологические возможности сварки трудносвариваемь.х материалов и улучшатся условия труда сварщиков.

Цель изобретения — обеспечение возможности определения улучшенных характеристик материала после достижения им минимальных СВОЙСТВ.'

, Для этого после определения минимальной скорости деформации, вызывающей появление трещин, снижают скорость деформации каждого образца, устанавливают промежуток времени и максимальную скорость деформации, невызывающую разрушение образца, образцы нагружают с вышеустановленной максимальной скоростью деформации в течение вышеупомянутого промежутка времени, затем увеличивают скорость деформации в 5—200 раз относительно установленной и продолжают нагружение с этой скоростью до разрушения образца.

На фиг. 1 приведен график изменения прочности материала во времени при постоянной скорости деформации (сплошная линия) и изменение свойств металла во времени после сварки за счет процессов, проходящих в сварном соединении (пунктирная линия); на фиг. 2 — изменение

761201

3

свойств сварного шва стали 4Х4Г2Д2МФС во времени.

На чертежах точка η — момент достижения материалом минимальных механических свойств; τ (ч) — время испытания; σ (кгс/мм²) — прочность материала при различных скоростях нагружения.

Способ осуществляется следующим образом.

Зависимость сопротивления материала во времени строится по данным, полученным при испытании ряда образцов.

Отдельные образцы подвергают изгибу с постоянной скоростью до появления трещины. Скорость деформации уменьшают от образца к образцу. Верхний предел скорости ограничен характером разрушения. Излом должен быть хрупким. Скорость деформации каждого последующего образца снижают до тех пор, пока свойства металла не перестают ухудшаться. При дальнейшем снижении скорости наступает момент, когда разрушение не происходит.

Последующие испытания проводят на этой минимальной скорости следующим образом. Образец деформируют с указанной скоростью до момента времени, большего или равного τι, характеризующего время деформации образца до разрушения со скоростью, при которой уже не происходит снижение прочности материала (фиг. 1). В момент времени τι увеличивают скорость деформации в 5—200 раз относительно первоначальной скорости и продолжают деформацию с этой скоростью до разрушения образца. Увеличение скорости меньше чем в 5 раз не вызывает разрушение образца. При увеличении· скорости более чем в 200 раз разрушение не хрупкое и результаты испытаний не отражают действительной стойкости металла против холодных трещин.

Изменение скорости деформации последующих образцов производят далее с шагом 0,5 ... 10 τι- Шаг менее 0,5 τι не увеличит количество информации из-за разброса результатов испытания, а шаг более 10τι может привести к потере части информации о свойствах металла.

Результаты испытаний размещают в координатах время—прочность. Соединяя отдельные точки, получают кривую, отображающую стойкость материала против холодных трещин (фиг. 1). По результатам испытаний определяют минимальную сопротивляемость соединения холодным трещинам и время, необходимое для восстановления сопротивления до уровня, обеспечивающего отсутствие разрушений. Необходимый уровень сопротивления разрушению должен быть выше действующих в процессе изготовления сварочных напряжений, которые определяются параметрами конструкции и технологического процесса, а

4

также могут быть определены для конкретных условий расчетным путем.

Пример 1. Для определения сопротивляемости стали типа 4Х4Г2Д2ФМС образованию холодных трещин образцы сразу после наплавкй подвергают изгибу с различными скоростями. В процессе деформации фиксируют нагрузку. В этот момент определяют напряжение и время до появления трещины.

Данные испытаний приведены в таблице и на фиг. 2.

Как видно из таблицы и фиг. 2, при снижении скорости деформации с 9,30-10^—3до 4,46-10^-3 мм/сек сопротивляемость стали холодным трещинам минимальная и составляет 15,5 кгс/мм².

С целью определения улучшенных свойств стали во времени дальнейшие испытания проводят на скорости 1,96-10^-3 мм/сек в течение 12 ч. Затем скорость деформации увеличивают до 3,05-10^-2 мм/сек и продолжают деформацию образца до появления трещины. Такое же изменение , скорости деформации производят на двух других образцах через 17 и 23 ч после начала испытания.

Скорость деформации τ,, мм/сек	Прочность материала при различных скоростях нагружения (₃), кгс/мм²	Время испытания (О, ч
27-10^-2	23,1	0,25
6,05-10^—2	23,5	1,6
5,64· 10^-2	: 21,0	3,0
3,05· 10^-2	17,2	4,8
1,96-10^-2	16,1	7,0
9,3-10^-3	15,5	8,6
4,46· Ю^-3	15,5	12,0

Результаты испытаний приведены на фиг. 2, из которой следует, что свойства стали во времени после достижения минимума начинают восстанавливаться.

Пример 2. При наплавке валков из стали 9ХФ для борьбы с холодными трещинами по зоне тремического влияния необходим предварительный и сопутствующий подогрев до 600—650°С. Это ухудшает условия работы оператора из-за плохой отделимости шлаковой корки и климатических условий. Определив время восстановления свойств зоны термического влияния, можно снизить температуру сопутствующего подогрева до 300—400°С, что уменьшит затраты при наплавке и улучшит условия работы оператора. Технологические возможности наплавки расширяют761201

5

ся, так как время пребывания основного металла при температурах образования и интенсивного роста карбидов уменьшается. С другой стороны, это повышает эксплуатационные характеристики изделия.

По результатам испытаний разработана технология наплавки опорных валков стана 1700, позволяющая впервые в СССР наплавить валки из стали 9ХФ. Валки находятся в эксплуатации.

Claims

Формула изобретения

Способ испытания сварных соединений на сопротивляемость образованию холодных трещин, при котором проводят нагружение серии сварных образцов непосредственно после сварки постоянными длительно действующими внешними нагрузками и определяют минимальную скорость деформации, вызывающую разрушение образца или появление трещин, отличающийся тем, что, с целью обеспечения воз6

можности определения улучшенных характеристик материала после достижения им минимальных свойств, после определения минимальной скорости деформации, вызы5 вающей появление трещин, снижают скорость деформации каждого образца, устанавливают промежуток времени и максимальную скорость деформации, не вызывающую разрушение образца, образцы на0 гружают с вышеустановленной максимальной скоростью деформации в течение вышеупомянутого промежутка времени, затем увеличивают скорость деформации в 5—200 раз относительно установленной и продол5 жают нагружение с этой скоростью до разрушения образца.