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

Испытание сварных соединений из стали ЭИ659 с непрова­ ром (сварка электродами УОШ 1-13/85 па автомате под флюсом Ан-348) показало [35, 36], что статическая прочность их сни­ жается пропорционально уменьшению сечения сварного шва.

Влияние непроваров, трещин и искусственных надрезов па статическую прочность сварных соединений при низкой темпера­ туре (до —60° С) сравнивается в работе [37]. Снижение проч­ ности искусственными надрезами, непроварами и трещинами в сварных соединениях с поперечными стыковыми швами происхо­ дит только вследствие ослабления рабочего сечения шва. При низкой температуре наплавленный металл шва (автоматическая сварка под флюсом) менее чувствителен к надрезу, чем основ­ ной металл.

Исследование соединений с продольными швами, у которых не сняты остаточные напряжения, показало, что непровары и трещины резко снижают статическую прочность: для автомати­ ческой сварки при температуре —50° С, для ручной при —20° С. После снятия остаточных напряжений путем нагружения при комнатной температуре до напряжений, равных пределу теку­

статической прочности сварного соединения при низкой темпе­ ратуре будет иметь место в случаях, если непровары и трещины расположены перпендикулярно к рабочим напряжениям и мак­ симальным остаточным напряжениям.

В работе [38] приведены результаты механических испытаний на растяжение сварных швов с непроваром из стали хромапенль толщиной 6 мм, выполненных односторонней автоматической сваркой под флюсом (термическая обработка до Н„ = 220). Уменьшение предела прочности происходило быстрее, чем уве­ личивалась глубина непровара. В среднем предел прочности сварных образцов с усилением снижался па 50% при глубине непровара 34%, а для образцов без усиления — па 50% при глу­ бине непровара 25%.

Исследованию разрушений магистральных трубопроводов и результатам механических испытаний сварных трубчатых образ­ цов посвящены работы [39—42]. Как правило, трубопроводы разрушались по стыкам труб и особенно часто при низкой тем­ пературе. В изломах в большинстве случаев обнаруживали не­ провары. Причиной разрушения были растягивающие усилия, которые вызывались охлаждением труб, действием внутреннего давления или изгибом труб при их укладке в траншею.

В рассматриваемых работах дается следующее объяснение процесса разрушения сварных стыков. При упругой работе всего соединения в участке сварного шва с крупным дефектом возникают местные пластические деформации, развитию кото­ рых препятствует упругая работа окружающего металла. С по­ явлением пластической деформации в окружающем металле

4 4 8

Начинают быстро расти местные деформации дефектного уча­ стка шва, что приводит к образованию трещин или к полному разрушению. Опасным следует считать не столько среднюю ве­ личину ослабления сечения равномерным непроваром, сколько наличие крупного непровара даже на сравнительно коротком участке шва, являющегося очагом разрушения.

Для получения равнопрочного соединения авторы работ [39—42] рекомендуют, чтобы предел текучести наплавленного металла был выше предела текучести основного металла и ме­ талл сварного шва обладал большим запасом пластичности, чем основной металл.

При установлении связи показаний рентгенограмм с меха­ ническими свойствами сварных соединений из алюминиевых сплавов толщиной 6,35 мм предлагается следующая классифи­ кация непроваров [19]: а) глубокий (3*//2); б) средний (3=//4< <//2); в) маленький (<//4), где / — толщина металла, мм\ по трещинам: продольные и поперечные трещины и трещины кра­ тера. При оценке степени опасности трещин следует учитывать их тип, расположение и длину, а также ориентировку по отно­ шению к напряжениям в детали.

Непровар в стыковых швах без подкладки заметно влияет на статическую прочность и пластичность. Это влияние возра­ стает со снятием усиления. Средний непровар может снижать статическую прочность сварного соединения без подкладок и

4784—65). Сварку вели в среде аргона проволокой того же состава. Толщина свариваемых листов 6,4 и 12,7 мм. Испытанию на растяжение подвергали сварные образцы (сечением 6,4X19,1 п 12,7X25,4 мм) с усилением и без усиления шва. Величину непровара и другие дефекты определяли по рентгеновским сним- ■кам и излому. Следует отметить, что точно определить величину непровара по рентгеновским снимкам авторам не всегда удава­ лось. Ультразвуковые методы контроля показывали большую чувствительность к непроварам, но более точно величину непро­ вара измерить не удавалось, вероятно, вследствие наличия пор, которыми, как правило, сопровождался непровар. Испытания показали, что непровар в середине шва не только ослабляет сечение шва, но и является концентратором напряжений. Сте­ пень чувствительности сварных соединений из сплава А1—Mg— Мп к непроварам как концентраторам напряжений зависит от глубины непровара н толщины образцов. Чувствительность к не­ проварам с увеличением их глубины растет быстрее в образцах толщиной 12,7 мм по сравнению с образцами меньшей толщины.

Сварной шов из чистого алюминия не чувствителен к непро­ вару в середине шва. Наличие усиления, равного по величине непровару до 20—25%, позволяет получить прочность соедине­ ния, равную прочности соединения о полным проваром.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Глубина непровара,%

Рнс. 14.2. Влияние глубины непровара на несущую способность сварных соединении при статическом нагрузке. По оси ординат — отношение сгп образца

снепроваром к сг* качественного образца.

инепроваром корня шва более чувствительны к непровару, чем сварные швы с усилением и непроваром в середине шва. Не­

провар корня шва при статическом растяжении по сравнению с непроваром в середине шва снижает статическую прочность соединения более чем в два раза.

Проведенные при комнатной температуре испытания свар­ ных соединений с полным проваром и непроваром корня V-об- разного шва (рис. 14.2) позволили установить следующее. Не­ провар в малоуглеродистой стали марки СтЗ [29] несколько повышает предел прочности, но снижает величину несущей на­ грузки. Несущая способность шва с увеличением непровара уменьшается по линейному закону.

Аналогичное явление наблюдается в сварных соединениях аустенитной стали 1Х18Н9Т [32].

При наличии непровара несущая способность сварных швов высокопрочных сталей типа хромансиль, термически обработан­ ных до твердости Яп = 220 [45], и ЗОХГСНА [44], закаленных на

•450

160 кГ/мм2, уменьшается нелинейно. Предел прочности шва без дефектов ниже предела прочности основного металла.

Предел прочности сварного шва термически обработанных (на 42—44 кГ/мм2) алюминиевых сплавов Д16-Т [32], так же как п сварных швов стали ЗОХГСНА, ниже предела прочности основного металла.

Сварные стыковые соединения из сплава Д16-Т при статиче­ ском растяжении более чувствительны к непровару, чем свар­ ные соединения из сплава АМг5.

По данным на рис. 14.2 видно, что непровары понижают несущую способность сварных соединений пропорционально ослаблению рабочего сечения. Более сильно эффект непровара проявляется при сварке элементов конструкций из высокопроч­ ных сталей и алюминиевых сплавов, меньше — при сварке мало­ углеродистых и аустенитных сталей.

Концентрация напряжений, возникающая в зонах непрова­ ров, исчезает в случае работы сварных соединений при пласти­ неской деформации.

Непровары в центре Х-образных швов менее опасны, чем в V-образных швах. Так, при двусторонней сварке Х-образных швов непровары глубиной приблизительно до 25% почти не сни­ жают статической прочности сварного соединения с усилением шва. В V -образных швах непровары глубиной больше 10— 15% уже заметно снижают статическую прочность соединений. С уве­ личением непровара примерно до 50% снижение статической прочности происходит в среднем пропорционально ослаблению сечения. Усиление швов в таких соединениях заметно не влияет на повышение их статической прочности.

Всоответствии с «Правилами устройства и безопасной экс­ плуатации сосудов, работающих под давлением» [23] качество сварных соединений считается неудовлетворительным, если в них радиационными пли другими иеразрушающими методами конт­ роля обнаруживают внутренние и наружные дефекты, выходя­ щие за пределы норм, установленных указанными правилами, техническими условиями на изготовление изделия и инструкция­ ми по сварке и контролю сварных соединений.

Всварных соединениях сосудов и их элементов не допус­ каются следующие дефекты:

а) трещины всех видов и направлений, расположенные в металле шва. по линии сплавления и в околошовной зоне основ­

15* 451