Файл: Румянцев, С. В. Радиационная дефектоскопия.pdf

пнем температуры испытании дефекты сварки, по миопию авто­ ра, должны оказать более сильное влияние, так как с повыше­ нием температуры имеет место снижение предела усталости для.

бездефектных швов.

Влияние пористости па усталостную прочность исследовали [20, 28] на образцах из сплава АЕЗО (британский стандарт) тол^- щиной 6,3 мм с усилением и без усиления шва с 0ц= 32 кГ/мм-. Образцы испытывали на аксиальное пульсирующее растяжение- (/- = 0). У всех образцов разрушение при пульсирующем растя­ жении проходило по краю усиления. Образцы без усиления раз­ рушались но сварному шву. Во всех случаях в изломе наблюда­ лись поры. При наличии усиления шва и пористости решающим1 фактором является граница перехода от усиления шва к основ­

ному металлу.

Влияние "пор и шлаковых включении при вибрационной на­ грузке резко отличается от их влияния на статическую проч­ ность. Если при статической нагрузке эти дефекты заметно невлияют па несущую способность сварного соединения, то при. вибрационной нагрузке они могут заметно снижать предел уста­ лости сварных соединений. Наиболее сильно влияют поры и шлаковые включения, расположенные цепочкой, а также круп­ ные дефекты н дефекты, выходящие на поверхность шва. Одна­ ко следует иметь в виду, что концентрация напряжений, вызы­ ваемая усилением шва, в большинстве случаев оказывает боль­ шее влияние на усталость, чем значительная пористость метал­ ла шва.

Влияние вольфрамовых включений на усталостную прочность исследовали [22] на сварных образцах из алюминиевых сплавов А1—Alg—Мп (NP5/60) сечением 6,3X32 мм с усилением и 6,3x22 мм без усиления шва. Испытания проводили при акси­ альном пульсирующем растяжении па базе 5-106 циклов (г = 0) с частотой 1000 цикл!мин. При оценке влияния внутренних вольфрамовых включений на усталостную прочность учитыва­ лась суммарная величина площади включений, определяемая по рентгеновским снимкам.

Вольфрамовые включения с суммарной площадью 32—43 мм- в радиусе 10—20 мм не влияли на усталостную прочность сты­ ковых соединений с двусторонним усилением шва при всех на­ пряжениях. Предел выносливости таких образцов составил ао= 8 кГ/мм2, при этом разрушение происходило во всех случаях по краю усиления шва. Граница усиления шва с основным ме­ таллом является сильным концентратором напряжений и сни­ жает предел выносливости по сравнению с качественными об­ разцами без усиления шва на 30—50%.

Увеличение площади вольфрамовых включений с 32—43 до 132—242 мм2 также не приводит к снижению выносливости при одноосном пульсирующем растяжении. Выносливость при высо­ ких и низких напряжениях бездефектных образцов с усилением

442

и с вольфрамовыми включениями, а также образцов без усиле­ ния с вольфрамовыми включениями практически одинаковая (ао= 8—9 кГ/мм2). Вольфрамовые включения площадью 132— 242 мм2 снижают предел выносливости по сравнению с безде­ фектными образцами со смятым усилением иа 18%•

Аналогичные результаты получены [21] для алюминиевого ■сплава типа А1—Mg—Mn (NP8-0, британский стандарт) с та­ кими же механическими характеристиками, как и у сплава

NP5/6-0.

3. Влияние пор и шлаковых включений на сопротивление сварных соединений удару

Поры сильно снижают сопротивление сварных образцов из котельной малоуглеродистой стали ударным нагрузкам [10]. Крупные одиночные газовые или шлаковые включения, располо­ женные в глубине шва, в значительно большей степени умень­ шают сопротивление швов ударным нагрузкам, чем большое количество мелких пор и шлаковых включении, сосредоточенных на поверхности шва. Пористость делает шов неплотным и пони­ жает его пластичность.

Установление зависимости ударной вязкости от величины дефектов, определяемых по рентгенограммам, и толщины свар­ ного шва из малоуглеродистой стали показало [13], что сопро­ тивление удару сварных образцов Y-образной формы с увеличе­ нием их толщины от 10 до 25 мм практически остается постоян­ ным, а для образцов Х-образной формы медленно возрастает.

чением пористости происходит постепенное понижение сопротив­ ления удару.

Авторам работ [4—7] не удалось установить определенную

.зависимость между показаниями рентгенограмм и результатами испытаний сварных образцов на ударный изгиб. При этом ука­ зывается, что предварительное определение сопротивления удару образцов с выявленными по рентгенограммам дефектами воз­ можно в тех случаях, если бездефектные швы имеют высокое ■сопротивление удару. Такое требование вызывается тем, что если бездефектные швы обладают низкой способностью к сопро­ тивлению ударным нагрузкам, то наличие дефектов заметно не изменяет этой характеристики шва.

Пз изложенного следует, что пористость и шлаковые вклю­ чения понижают пластические свойства металла шва. Причем крупные дефекты в значительно большей степени снижают со­ противление швов ударным нагрузкам, чем сравнительно боль­ шее количество (по площади на снимках) пор и шлаковых вклю­ чений, но меньших размеров.

443

4. Влияние трещин и непроваров на статическую прочность

Трещины любых размеров являются наиболее опасными де­ фектами швов сварных соединении. Поэтому выявленные трещи­ ны оставлять без исправления (подваркн) не разрешается. Узлы (детали) с трещинами исправляются по специальной техноло­ гии, гарантирующей надежную работу сварного соединения. Узлы с трещинами, которые не поддаются исправлению, бра­

куются.

Из большого количества встречающихся в швах сварных сое­ динении технологических дефектов непровар также является опасным дефектом в сварных конструкциях. Как показали ис­ следования [29], непровар является очень острым естественным надрезом (концентратором напряжении), имеющим в своем ос­ новании радиус кривизны, равный 0,01—0,1 мм. В зоне непро­ вара под действием внешних сил создаются очень высокая кон­ центрация напряжении в упругой области и концентрация пла­ стических деформации.

По данным работ [4—7], непровары в стыковых швах сни­ жали статическую прочность сварного шва из малоуглеродистой стали толщиной 12 мм на 40%, а толщиной 30 мм-— на 25%. Угол загиба при использовании аустенитных и пелегнрованпых электродов снижался на 90%• Влияние непроваров на пластич­ ность примерно такое же, как и пор средней величины. Влияние трещин на механические свойства шва аналогично влиянию непроваров. Испытания па внутреннее давление сварных цилинд­ рических объектов показали, что непровары очень опасны. По рентгеновским снимкам можно сделать лишь приближенное за­ ключение о механических свойствах сварного шва, при этом учи­ тывается, что наиболее опасны трещины и непровары.

В работах [10, 30, 31] приведены результаты исследования влияния непровара на статическую прочность сварных образцов из малоуглеродистой стали.

Влияние непровара в центре стыкового шва [10] исследовали на образцах, сваренных встык с двух сторон меловыми электро­ дами. Непровары в шве создавали с помощью графитовых стержней, закладываемых в разделку шва. Такие непровары глубиной 5—50% * в центре стыкового шва оказывали незначи­ тельное влияние на статическую прочность сварных швов с уси­ лением (непровар глубиной 50% снижал прочность на 20%). Влияние непроваров нижней кромки стыкового шва при одно­ сторонней ручной сварке [30] исследовали на образцах, у кото­ рых непровар корня шва имитировался надрезом глубиной от 5

444

Высокая концентрация деформаций н снижение местной пла­ стичности в зоне непровара глубиной 20—50% являются по­ казателями снижения деформационной способности сварного стыкового соединения (наплавленного металла шва) по сравне­ нию с образцом без непровара, так как в деформации участвует не весь наплавленный металл, а только небольшая зона в об­ ласти непровара. Эта зона составляет, как показали исследова­ ния [29], 20—30% величины зоны деформации стыкового соеди­ нения с полным проваром.

Участие в деформации только небольшой зоны в области непровара характерно для малоуглеродистой стали при статиче­ ских нагрузках и для низколегированной высокопрочной стали

■соответствующих характеристик основного металла, при непро­ варе глубиной менее 15% в середине шва в статическом растя­ жении участвует также и основной металл, поэтому при таких непроварах снижение общей деформационной способности сое­ динения наблюдается в меньшей степени, чем при непроваре глубиной более 15%. Высказанное положение подтверждается также 129] результатами измерения деформаций при статиче­ ском растяжении на базе 50 мм в нескольких точках по длине окружности стыка трубы из стали МСтЗ (диаметр 144 мм, тол­ щина стенки 6 мм) с непроваром корня шва и усилением шва.

При нормальной температуре относительное удлинение сты­ ков труб с непроваром глубиной 15% снижается в среднем на

тельное удлинение составляет 21%, а при непроваре 30% до­ стигает 45%.

Прочность сварных соединений при статических нагрузках с увеличением глубины непровара практически снижается про­ порционально ослаблению сечения непроваром. Непровар глу­

ской прочности в среднем пропорционально ослаблению сечения, при этом непровар глубиной 50% вдвое снижает предел проч­ ности. Испытание на растяжение стыков труб с усилением пока­ зало (рис. 14.1), что кольцевой непровар глубиной до 10— 15% толщины стенки практически не снижает статической прочности

446