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

(вдоль направления волокна) для сравнения испытывали без надреза. Образцы сечением 10x20 мм свободно укладывались на две опоры маятникового копра (с запасом энергии 75 кГм), расстояние между которыми равнялось 80 мм.

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Глубина непро6ара}%

Рис. 14.5. Влияние глубины непровара на сопротивление сварных соединений удару:

Результаты испытаний при нормальной температуре при­ ведены на рис. 14.5, при высокой и йизкой температуре — на рис. 14.6.

Проведенные испытания на ударный изгиб образцов из ос­ новного металла, сварных образцов с полным проваром и с раз­

461

личной степенью непровара корня V-образного шва из сталей ЗОХГСНА, 1Х18Н9Т и дюралюминия Д16-Т показали, что наибо­ лее чувствительной к непроварам в сварном шве при ударных нагрузках оказалась сталь ЗОХГСНА. Непровар шва стали ЗОХГСНА глубиной от 3 до 75% очень резко снижает сопро­ тивление удару. Применение различных режимов термической обработки почти не изменяет влияния непровара па сопротив­ ление сварных швов удару, так как охрупчивание металла шва непроваром происходит так сильно, что температурный фактор

Рис. 14.6. Зависимость сопротивления удару стыковых сварных швов ста­ лей от глубины непроваров (при различной температуре испытания):

имеет место при ударных и статических испытаниях стандарт­

ных образцов с надрезом.

Высокая чувствительность сварных соединений из стали ЗОХГСНА к непроварам при ударном изгибе объясняется тем,, что непровар малой глубины (до 10%) резко снижает пласти­ ческие свойства (протяженность деформированного поля н мак­ симальные значения относительных продольных и поперечных деформаций) сварных швов. В практике с такой исключительно высокой чувствительностью сварных швов этой стали к непро­ варам при ударном изгибе нельзя не считаться.

Сварные швы из аустенитной стали наименее чувствительны к непроварам при ударных нагрузках. Разрушение образцов

462

■с непроваром глубиной 4— 15% происходит сравнительно с боль­ шим поглощением энергии удара. С увеличением глубины до 40% интенсивность падения сопротивления сварных швов удару снижается.

Сравнительно высокая энергоемкость сварных швов с не­ проваром из стали 1Х18Н9Т объясняется тем, что непровары малой глубины (до 10%) не оказывают сильного влияния на пластические свойства сварных соединений при ударном изгибе. Дальнейшее увеличение непровара не приводит к резкому со­ кращению деформированной зоны и значений относительных максимальных продольных и поперечных деформаций.

Приведенные данные по чувствительности сварных швов различных материалов к непроварам при статических, повторных статических, вибрационных и ударных нагрузках позволяют сде­ лать следующие выводы [32].

Пределы прочности и величины несущих нагрузок при ста­ тических нагрузках сварных соединений менее чувствительны к непроварам, С уменьшением рабочего сечения непроваром пределы прочности и величины несущих нагрузок уменьшаются.

Усталостная прочность сварных соединений очень чувстви­ тельна к непроварам. Высокой чувствительностью к непроварам обладают сварные швы при повторных статических нагрузках (5000— 15 000 циклов). Особенно чувствительна к непроварам швов аустенитная сталь, несколько менее чувствительны сталь ЗОХГСНА и сплав Д16-Т.

Также высокой степенью чувствительности к непроварам обладают сварные швы при ударных нагрузках, при этом сталь ЗОХГСНА наиболее чувствительна. В связи с этим вызывают сомнение рекомендации, встречающиеся в литературе [30], о допустимости непроваров глубиной 10— 15% для конструкций, работающих в условиях ударных нагрузок.

Проведенные эксперименты еще недостаточны, чтобы сделать окончательные выводы. Однако ясно, что чувствительность свар­ ных соединений к непроварам как концентраторам напряжений определяется не только пластическими свойствами свариваемых материалов (и металла шва), на что обычно указывается в ли­ тературе, но и характером нагружения. Так, при испытании сварных швов аустенитной стали на усталость и статическую выносливость решающим фактором, определяющим чувстви­ тельность сварного шва к непроварам, оказался характер на­ гружения.

Материал для сварных конструкций, особенно работающих при вибрационных и ударных нагрузках, целесообразно выби­ рать с учетом чувствительности металла шва к возможным де­ фектам сварки — непроварам. Преимущество должно быть от­ дано той марке стали (или другого материала), которая наряду с другими прочностными свойствами показывает сравнительно

463

меньшую чувствительность к непроварам или другим дефектам сварки при вибрационных и ударных нагрузках.

Следует подчеркнуть, что, решая вопрос о качестве сварного соединения по результатам контроля с использованием радиа­ ционных методов дефектоскопии, необходимо учитывать сле­ дующее.

Если металл шва при данных условиях нагружения обладает высокой чувствительностью к непровару (или другому техноло­ гическому дефекту), то определять его глубину по гаммапли рентгеновским снимкам нецелесообразно, так как непровары малой и большой глубины практически одинаково опасны. На­ личие даже малого непровара, обнаруженного по снимку, долж­ но быть браковочным признаком. При просвечивании сварных соединений рентгеновским или уизлучением основное внима­ ние должно быть обращено на качественную сторону обнаруже­ ния непровара (дефекта) возможно меньшего размера в на­ правлении просвечивания.

Если же по техническим условиям на изготовление и приемку сварных и других конструкций допускается непровар, то опреде­ ление его глубины рекомендуется производить одним из мето­ дов. описанных выше (см. гл. 5).

Г Л А В А АТ

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО ОФОРМЛЕНИЯ ШВА НА СТАТИЧЕСКУЮ И УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ

При статических нагрузках на материалах, у которых проч­ ность шва меньше прочности основного металла, усиление сты­ кового шва может являться положительным фактором, однако в большинстве случаев регламентировать величину усиления шва в конструкции нецелесообразно. Так, для низколегирован­ ной стали ЭИ659 с оп = 90 кГ/мм2 прочность стыкового соедине­

УОНИ-13/85).

В сварных соединениях с полным проваром из малоуглероди­ стой стали, у которой прочность шва равна прочности основного металла, усиление шва также не улучшает работоспособности конструкции, и только в соединениях, где возможен непровар, наличие усиления компенсирует ослабление при статических на­ грузках.

В сварных конструкциях, работающих в условиях вибраци­ онных нагрузок, выносливость снижается не только из-за тех-

464

нологпческих дефектов (непроваров), но также из-за геометри­ ческих концентраторов, одним из которых является усиление стыкового шва.

Вусловиях вибрационных нагрузок усиление стыковых швов-, не только не повышает, но, наоборот, понижает прочность свар­ ных конструкций. Влияние усиления стыкового шва на выносли­ вость (усталость) сварных стыковых соединений показано в.

табл. 15.1.

Ввысокопрочных низколегированных сталях (ЗОХГСНА,. ЭН659) усиление шва снижает выносливость стыковых соеди­ нений на 30—50% по сравнению с соединениями без усиления,

причем наибольшее снижение предела выносливости (50%) на­ блюдается при симметричном изгибе сварных образцов из стали ЭИ659 (с 28 до 14,4 кГ/мм2). При переменном растяжении (г = = 0) стыковых образцов из стали ЭИ659 с усилением выносли­ вость снизилась с 30 до 22 кГ/мм2 (на 30%), у стали ЗОХГСНА — с 18 до 10,3 кГ/мм2 (на 40%).

При наличии технологических дефектов (непроваров) или механических надрезов в сварных швах выносливость стыковых соединений с усилением несколько повышается по сравнению- с выносливостью образцов без усиления с концентратором. Од­

В стали ЗОХГСНА усиление шва той же величины, что и непровар корня стыкового шва, повышает выносливость на 18% по сравнению со стыковым соединением без усиления и с не­ проваром той же величины (7—8,5 кГ/мм2).

Аналогичное повышение выносливости наблюдается и в. стали 1Х18Н9Т. Усиление шва повышает выносливость соеди­ нения с непроваром на 20—30% (с 3,5—4 до 5 кГ/мм2), однако такое повышение не очень существенно, так как абсолютные значения пределов выносливости остаются очень низкими.

При наличии механического надреза в стыковом шве мало­ углеродистой стали усиление шва высотой, равной глубине надреза, повышает выносливость на 15% (с 8,5 до 10 кГ/мм2).

Авторы работы [55] проводили испытания на усталость (изгиб) в одной плоскости по симметричному циклу призмати­ ческих пластин сечением 50X75 мм из стали 221\, сваренных электрошлаковым способом. Испытания показали, что снятие усиления шва повышает предел выносливости сварных образ­ цов (как без термообработки, так и термообработанных) на

65—80%.

с усилением и без усиления, подвергали вибрационным испы­ таниям при продольных силах (растяжение — сжатие). Уста­ новлено [56], что усиление шва снижает предел усталости по .

465.