Способ получения иммитационного образца для испытания сварного соединения Советский патент 1984 года по МПК B23K28/00 

ЭО

О

со 4;

Изобретение относится к электродуговой сварке, а именно к способам получения образцов для определения механических характеристик околошовной зоны сварных соединений преимущественно из низколегированных сталей .

Известен способ получения образцов для определения механических характеристик околошовной зоны сварных соединений, согласно которому испытуемый металл сваривают, а затем из сварного соединения вырезают образцы и подвергают их околошовную зону различным испытаниям. Таким образом, испытанию подвергаются образцы ив реальйого сварного соединения Ci.

Недостатком этого способа получения образца является трудность оценки по такому образцу механических свойств.околошовной зоны из-за ее малой протяженности и сложной конфигурации (10-20 мк), Способ получения образцов из реального сварного соединения весьма металлоемок, так как для исключения влияния краевого эффекта необходимо сваривать пластины шириной не менее 150 мм и длиной,не менее 400 мм. Кроме того полученные по этому способу образцы позволяют производить только комплексную оценку влияния различных факторов сварочного процесса {времени нагрева и охлаждения, времени пребывания при температуре интенсивного роста зерна в процессе нагрева и охлаждения и т.д, на механические характеристики образцов, поскольку при реальной сварке эти факторы взаимосвязаны. В то же время возможность реального регулирования различных факторов позволяет разграничить долю влияния каждого из них на показатели механических свойств околошовной зоны и установить между ними четкую взаимосвязь. Возможность раздельной оценки времени пребывания металла при температуре интенсивного роста зерна в процессе нагрева и в процессе охлаждения позволяет оценить доминирующую роль каждого из этих факторов на рост зерна в околошовной зоне для данного процесса сварки.

Наиболее близким к изобретению является способ получения имитационных образцов для испытания сварных соединений, выполненного сварочными материалами, содержащими никель и молибден, включающий нагрев и охлаждение имитационной заготовки по термическому циклу сварки с последующей механической обработкой 2.

И-едостаток известного способа заключается в том, что при изготовлении образца из низколегированной стали способ не позволяет воспроизвести влияние изменений химического

состава околошовной зоны, которое . имеет место в реальном процессе сварки вследствие диффузии легирующих элементов в околошовную зону, как со стороны шва, так и со стороны основного металла. Поэтому характеристики, полученные в результате испытания образцов из низколегированных сталей, недостаточно достоверны и существенно отличаются от характеристик реальных сварных соединений.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов испытания путем получения данных, максимально приближенных к соответствующим показателям реальных сварных соединений.

Эта цель достигается тем, что соласно способу получения имитационного образца для испытания сварного соединения преимущественно из низколегированных сталей, выполненного, сварочными электродами, содержащими никель и молибден, включающий нагрев и охлаждение имитационной заготовки по термическому циклу сварки 1C последующей механической обработкой, имитационную заготовку изготавливают из среднелегированной стали , содержащей легирующие элементы имитируемой низколегированной стали и дополнительно никельи молибден причем содержание легирующих элементов превышает их содержание в имитируемой низколегированной стали: по углероду в 1,2-1,3 раза, по марганцу в 1,0-1,1 раза, по кремнию в 1,1-1,2 раза, по ванадию в 2,0-2, раза, по ниобию в 2,0-2,5 раза, а содержание никеля и молибдена меньшем, чем в сварочном материале в 0,5-0,6 и 0,4-0,6 раза соответственно.

Сначала по обычной технологии приготавливают среднелегированную сталь с химическим составом, в котором содержание легирующих элементов превышает их содержание в исследуемой стали: по углероду в 1,2-1,3 раза, по марганцу в 1,0-1,1 раза, п кремнию в 1,1-1,2 раза, по ванадию в 2,0-2,5 раза, по ниобию в 2,0-2,5 раза, а содержание никеля и молибдена меньше, чем в используемом сварочном материале в 0,5-0,6 и 0,4-0,5 раза соответственно. SateM из стали вырезают заготовку под образец и подвергают нагреву ТВЧ по термическому циклу сварки. После этого из заготовки выреЭают образцы для испытаний (ГОСТ 6996-66) на ударный изгиб, разрыв и т.д.

Имитационные образцы готовят из среднелегированной стали, состав которой определяется в соответствии с изобретением. Так, если в стали 16ГФР, применяемой для изготовления труб большого диаметра, используемы при сооружении магистральных газопр водов и свариваемой электродами, содержащими 0,6% никеля и 0,5% молибдена, содержание углерода состав ляет 0,17%, то для образцов первого состава получают 0,17-1,1, а для вт рого состава 0,17-1,2 и т.д. Химический состав изготовленных заготовок приведен в табл. 1. Затем заготовки нагревают ТВЧ до 1200°С и охлаждают по термическому циклу, соответствующему ручной дуговой сва ке: нагрева 225 С/с охлаждения 20с/с. Затем из заготовок готовят образ цы на ударный изгиб, разрыв и,для замера твердости. Кроме того, по известному способу из исследуемой стали 16ГФР вырезают заготовки, которые затем нагревают и охлаждают по аналогичному термическому циклу сварки. Из заготовок также готовят образцы на ударный изгиб, разрыв и для замера твердости. Одновременно, по известному способу fl ручной дуговой сваркой электродами, содержащими никель и молибден в количестве 0,6 и 0,5% соответственно, сваривают пластины из которых вырезают образцы для испытания на ударный изгиб и для замера твердости. За базовый объек сравнения приняты образцы, вырезанные из такого, ре ьного сварного соединения. .Результаты испытаний образцов приведены в табл. 2. Анализ табл. 2 показывает, что при изготовлении образцов по извест ному способу показатели твердости. отличаются от показателей твердости образцов из реального сварного соединения на 50 ед. При изготовлении образцов по Пре лагаемому способу, их твердость отличается от твердости образцов из реального сварного со динения на 10 ед., что укладывается в интервал погрешности замеров, регламентированных ГОСТ 2999-75 (измерение твердости ). При испытании образцов составов 1 и 5, где легирующие элементы взяты в большем состав 5 ( или меньшем состав l процентном соотношении , чем требуемые по предлагаемому способу, твердость имитационных образцов отличается от твердости реального сварного соединения на 2030 ед. Таким образом, по результатам замеров твердости имитационные образцы, полученные по предлагаемому способу, более точно соответствуют реальному сварному соединению, чем это имеет место на известных образцах. По результатам испытания на ударную вязкость образцов, изготовленных по предлагаемому способу из металла с составами 2-4, полученные данные также достаточно соответствуют результатам испытания реального сварного соединения и отличаются по значению от эталона не более, чем на 0,6 кгм/см, в то время как образцй по известному способу имеют отклонения, достигакадие 1,5. По остальным показателям механических свойств: пределу прочности, пределу текучести и удлинению образца, изготовленные по предлагаемому способу, практически не отличаются от образцов реального сварного соединения. Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет обеспечить получение результатов максимально приближенных к реальному сварному соединению, что повышает степень достоверности результатов испытаний.

Таблица 2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМИТАЦИОННОГО ОБРАЗЦА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ преимущественно из низколегированных сталей, выполненного сварочными материалами, содержащими никель и молибден, включающий нагрев и охлаждение имитационной заготовки по термическому циклу свар-, ки с последующей механической обработкой , отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания путем получения данных, максимально приближенных к соответствующим показателям реальных сварных соединений, имитационную заготовку изготовляют, из среднелегированной стали, содержащей легирующие элементы имитируемой низколегированной стали и дополнительно никель и молибден, причем содержание легирующих элементов превышает их содержание в имитируемой i низколегированной стали: по углероду в 1,2-1,3 раза, по марганцу в 1,0-1,1 раза, по кремнию в 1,1-1,2 раза, по ванадию в 2,0-2,5 раза, по ниобию в 2,0-2,5 раза, а содержание никеля и молибдена меньше, чем в сварочном материале в 0,5-0,6 и 0,4-0,6 раза соответственно.

370

320

2,5

4,0

74

79

55

5011

15 Эти показатели являются расчетными образцов из околошовной зоны ввиду

330

360 365 370 400

4,0

2,7 2,5 2,2 1,2

74

79 79,5 84

78

54,5 55 55,7 60

50

11 10

15

12 из-за невозможности вырезки ее малых размеров.