Файл: Хрупкие разрушения сварных конструкций..pdf

считанная по диаграмме растяжения, является характеристикой, связанной с вязкостью стали и определяющей вид излома. Пе­ реходная температура при испытании по Кану определяется по наличию 50% вязкой доли излома образцов.

В одном из исследований японской объединенной исследова­ тельской комиссии [19] было установлено, что изменение радиуса

ния показаны на рис. 6. Испытание по Кану вряд ли можно принять для пластин толщи­ ной более 50 мм; оптимальной для этого образца является тол­ щина 19 мм.

*С

80

S0

к0

го

о

-20

6 10 1к 18 гг 26 30 Зк 381,Uff

Рис. 6. Влияние толщины t образца на переходную тем­ пературу при испытании по Кану [20]: / — данные Ике­

При испытании по Типперу образец, форма которого показа­ на на рис. 7, растягивается на обычной разрывной машине [21].

272

Переходная температура определяется по излому, так же как и при испытании по Кану. В упомянутом японском исследовании было показано, что радиус закругления в надрезе, изменявший­ ся от 0,05 до 1 мм, не влияет на переходную температуру.

3.2

нимается равной температуре, при которой зона волокнистого излома распространяется на 3,2 мм от вершины надреза. Глуби­ ну надреза обычно выбирают равной 3 или 8 мм.

И сп ы тан и я п а д а ю щ и м г р у зо м по м е т о д у N R L

И спы тания с в ы давл ен н ы м н а д р е зо м , и н и ц и и р у ю щ и м т р е щ и н у

Огура [24] разработал образец с выдавленным надрезом, ини­ циирующим трещину. Форма образца показана на рис. 26 в гл. 1. Хрупкая трещина легко инициируется от надреза под действием падающего груза.

И сп ы тан и я на св а р и в а ем о ст ь

Разработано много видов испытаний на свариваемость. На рис. 10 показан образец Ли с наплавленным хрупким валиком;

Рис. 10. Образец для ис­ пытаний по Ли: t —тол­ щина пластины 12,7— 19 мм; D — глубина над­ реза 2 мм; R — радиус закругления 1 мм

Рис. 11. Образец для испытании по Кинцалю: t —толщина пласти­ ны; 1 — наплавленный валик; 2 — поверхность шлифуется перед на­ плавкой валика; 3 — фрезерован­ ный надрез, глубина 1,27 мм, ра­

диус закругления 0,25 мм, угол 45°

образец снабжен надрезами и испытывается на изгиб. Условия наплавки; электрод Э6010 диаметром 4,8 мм, напряжение 27 В, сила тока 175 А, скорость движения электрода 250 мм/мин (по­ гонная энергия около 1100 Дж/мм). Наличие двух надрезов поз­ воляет дублировать результаты испытаний на одном образце. После наплавки и нанесения надрезов образец подвергают ста­ рению в течение недели, а затем испытывают на изгиб, как бал­ ку на двух опорах, (отстоящих на 180 мм) сосредоточенной си­ лой, приложенной посредине. Диаметры опорных роликов и на­ гружающего ролика пуансона равны 25 мм. Скорость перемеще­ ния пуансона 76 мм/мин.

Кинцель с сотрудниками [26] несколько видоизменил этот ме­ тод (рис. 11). Расстояние между опорами 114 мм, диаметр опор­ ных роликов 38 мм, нагружающего — 6,35 мм. Условия наплав­ ки; 27 В, 180 А, скорость движения электрода 150 мм/мин (около

1850 Дж/мм).

274

Несколько отличается от описанных двух образцов образец австрийского типа. Его форма и методика испытания понятны из рис. 12.

К О Р Р Е Л Я Ц И Я М Е Ж Д У Р Е З У Л Ь Т А Т А М И И С П Ы Т А Н И И М А Л Ы Х О Б Р А З Ц О В

Из практических соображений очень важно установить кор­ реляцию между результатами испытаний малых образцов и ши­ роких пластин, однако весьма полезной является также корре­ ляция между различными методами испытаний малых образцов.

19-исследовательская комиссия Японской ассоциации судо­ строения провела работу по изучению корреляции между раз­ личными методами испытаний малых образцов: по Шарли, Шнадту, Кану, Типперу, Ли, Ван дер Веену и др.— на кипящей, полу­ спокойной, спокойной малоуглеродистой и легированной стали при различных значениях радиуса закругления в вершине надре­ за [19]. Полученная корреляция анализировалась с помощью уравнения Иошики и Канадзава, в котором переходная темпера­ тура определяется константами, зависящими от материала, гео­ метрии образцов и методики испытания. Кроме того, Комиссия по исследованию железа и стали Японского общества сварочной техники исследовала корреляцию данных по переходной темпе­ ратуре для малоуглеродистой и высокопрочной стали большин­ ства марок.

Корреляция между различными методами испытаний на ма­ лых образцах показана в работах многих исследователей, одна­ ко наиболее исчерпывающей следует считать работу Комиссии по исследованию железа и стали (Япония), в которой к тому же проведен статистический анализ данных. Поэтому ниже будут рассмотрены главным образом результаты этого исследования.

ѵТг!5, Г

v T r s . ’C

pTrs.’C

276

На рис. 13—15 показаны диаграммы типичных случаев кор­ реляции испытаний малых образцов из стали различных марок, построенные по результатам этой работы. Нанесенные значения получены статистической обработкой данных. Корреляционные соотношения, помещенные на диаграммах, найдены способом наименьших квадратов в предположении, что соответствующие

переходные температуры связаны линейно через коэффициент корреляции г. Пунктирные пря-

мые ограничивают 95%-ньій доверительный интервал.

Рис. 18. Эквивалентность изменения температуры ДТ NDT и переходной температуры (по ударной вязкости 4,15 кгем) АТ, определенной при ис­ пытании образцов с Ѵ-образным над­ резом по Шарпн, подвергнутых облу­

чению [29]

На рис. 13 и 14 видно, что значения переходной температуры, соответствующей ударной вязкости 2,1 кге-м, определенной на образцах с Ѵ-образным надрезом по Шарпи, хорошо коррелиру­ ют с значениями, соответствующими ударной вязкости 4,15 кге X X м или определенными по виду излома. Корреляция между зна­ чениями переходной температуры, определенной на образцах с Ѵ-образными надрезами по Шарпи, нанесенными методом ме­ ханической обработки и выдавливания, показана на рис. 15.

Шенк [28] показал (рис. 16) наличие корреляции значений пе­ реходной температуры, определенной на образцах с Ѵ-образным надрезом по Шарпи (при уровне вязкости 4,76 кге-м) и с клю­ чевидным надрезом (при 2,1 кге-м).

Джонсон и Стоут [4] нашли для стали разного типа корреля­ цию (рис. 17) между температурой NDT, определенной при ис­ пытании падающим грузом по методу NRL, и переходной темпе­ ратурой, определенной на образцах с Ѵ-образным надрезом по Шарпи. Пеллини и др. [29] нашли для облученных образцов хо­

277

рошую корреляцию между температурой NDT (по методу NRL) и переходной температурой, определенной на образцах с Ѵ-об- разным надрезом по Шарли, соответствующей ударной вязкости

4,15 кгс • м (рис. 18).

И С П Ы Т А Н И Я Ш И Р О К И Х П Л А С Т И Н С Ц Е Л Ь Ю О Ц Е Н К И К А Ч Е С Т В А С Т А Л И

Как упоминалось в гл. 1, для оценки пластичности стали раз­ личных марок несколько десятилетий назад в Калифорнийском

трещины от вершины надреза, расположенного в зоне термиче­ ского влияния в сварных и надрезанных после сварки пластинах (при наличии высоких остаточных растягивающих напряжений), изучали Уэллс [32], Кихара и Масубучи [33], Холл, Норделл и Мунзе [3] (см. гл. 2).

Фили с сотрудниками [35] и Акита и Икеда [36, 37] для ис­ следования закономерностей возникновения и распространения хрупких трещин применяли метод «Esso» при изотермических условиях с инициированием трещины в надрезе ударом клина.

Методы испытаний по Робертсону [38] на двойное растяжение [39, 40] и по «Esso» [41] на «изотермических» образцах и образ­ цах с градиентом температуры использовались многими иссле­

278