Способ диагностики разрушения сварных конструкций Советский патент 1992 года по МПК B23K31/12 

Изобретение относится к сварке, в частности, к способам диагностики разрушения сварных конструкций.

Известен метод ЛТП МВТУ, согласно которому к шву при температурах начала аустенитного превращения прикладывают нагрузку, создающую напряжения растяжения в шве и околошовной зоне.

Однако данный способ применим только для однопроходных швов, он определяет условие наступления самого разрушения а период, предшествующий ему, не устанавливает.

Известен также способ прогнозирования образования и развития холодных трещин в сварных соединениях конструкций из

высокопрочных сталей, при котором используется теория механики разрушения при условии, что средняя величина растягивающих напряжений, при которых образуются трещины в конструкциях, ниже предела текучести свариваемого металла.

Однако данным способом определяется не состояние предразрушения, а готовая трещина, которая образовалась в период между окончанием сварки и началом измерений, кроме того, достаточно сложна методика испытаний.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому является способ диагностики и прогнозирования разрушения сварных конструкций заключающийся

vi

СО

Ј

Оч

в том, что путем расчета определяют внутренние напряжения, которые возникают в сварном соединении в процессе выполнения сварки. Математическая модель предполагает наличие в металле дефектов типа твердых включений, при ее помощи производят расчет напряжений по мере выполнения сварки. Возникновению трещин предшествует преобразование дефекта из линейной формы в форму вытянутого овала,

Недостатками известного способа являются сложный математический аппарат, необходимость наличия информации о величине деформации, а также то, что схема расчета не отражает особенностей формирования напряженно-деформационного состояния при многопроходной сварке большой толщины.

Целью изобретения является упрощение технологи испытаний и расширение технологических возможностей путем обеспечения определения предразрушающего состояния при многопроходной сварке толстостенных конструкций.

Указанная цель достигается тем, что при способе диагностики и прогнозирования разрушения сварных конструкций, включающем определение внутренних напряжений по мере выполнения сварки, внутренние напряжения определяют путем замера в процессе выполнения многопроходной сварки, а о состоянии предразруше- ния судят по резкому снижению уровня внутренних напряжений.

На фиг. 1 дана схема замеров напряжений; на фиг. 2 - распределение напряжений в корне шва при отсутствии трещин: на фиг. 3 - то же, при образовании единичных микротрещин; на фиг. 4 - то же, при образовании сплошной трещины.

Сущность способа заключается в следующем.

При односторонней сварке металла большой толщины наиболее опасным местом с точки зрения образования трещин является корень шва. По мере заполнения разделки по высоте величина напряжений растет, приближается к уровню предела текучести, и, в случае, если не образуются трещины, напряжения остаются на прежнем уровне вплоть до окончания сварки (фиг, 2). Если в процессе заполнения разделки в металле образуются трещины, то происходит уменьшение уровня запасенной энергии и величина напряжений снижается (фиг. 3). Для дальнейшего развития трещины или для образования новой требу- ется энергия, которая поступает в виде упругой энергии, возникшей в результате наложения новых слоев (валиков). Резкое

падение напряжений (фиг. 4) является свидетельством возникновения глубокой трещины.

Таким образом, предлагаемый способ диагностики разрушения сварных конструкций, включающий измерение внутренних напряжений в процессе заполнения разделки, позволяет по факту резкого падения на- пряжений точно определить момент

0 зарождения трещины, Это, в свою очередь, дает возможность своевременно принять технологические меры и предотвратить дальнейшее распространение трещины. К таким мерам относятся введение предвари5 тельного подогрева или изменение его температуры, проведение промежуточной термообработки, изменение порядка наложения швов и т.п.

Предлагаемое техническое решение по0 зволяет повысить качество сварного соединения за счет предупреждения хрупкого разрушения.

Способ осуществляют следующим образом

5Сварку технологической пробы 1 (сталь

14Х2ГМРЛ) осуществляют на двух режимах. В обоих случаях контрольный валик выполняют электродами АНП -1 (тип 7-70). Деформирующий шов в первом случае выполняют

0 электродами аустенитного класса марки ОЗЛ-6. во втором - электродами К-5А, В процессе выполнения деформирующего шва осуществляют замеры уровня напряжений прибором, работающем по упруго-маг5 нитному принципу.

При сварке разделки электродами К-5А (по второму режиму) прибор показал непрерывный рост напряжений. Спадов напряжений не зафиксировано. После окончания

0 испытаний производят механическую обработку. Трещин не обнаружено.

При сварке разделки электродами аустенитного класса марки ОЗЛ-6 (первый режим) первоначально величина напряжений

5 возрастает непрерывно (фиг. 4), затем после седьмого валика деформирующего шва наступает спад напряжений, а в районе концентрата напряжений технологической пробы образуется трещина 5 длиной 0,07

0 мм. Затем сварку продолжают и напряжение опять возрастает. После девятого валика прибор вновь фиксирует спад напряжений (фиг. 4), а трещина 5 увеличивается до 0,1 мм. Сварку продолжают, и после 14-го

5 валика начинается устойчивое снижение напряжений вплоть до смены знака на противоположный. Трещина 5 растет до 11 мм.

Использование предлагаемого способа диагностики разрушения сварных конструкций обеспечивает посравнению с известными способами следующие преимущества: определение момента зарождения трещины позволяет путем изменения режима сварки полностью исключить возможность хрупкого разрушения: упрощение способа позволяет сэкономить трудовые и материальные затраты.

Формула изобретения Способ диагностики разрушения сварных конструкций, включающий определение внутренних напряжений по мере

0

выполнения сварки, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии испытания и расширения технологических возможностей путем обеспечения определения предразрушающего состояния при многопроходной сварке толстостенных конструкций, внутренние напряжения определяют путем замера в процессе выполнения многопроходной сварки, а о состоянии предразрушения судят по резкому снижению уровня внутренних напряжений.

Использование: при многопроходной сварке металла большой толщины в производстве толстостенных конструкций или при выполнении ремонтно-восстановитель- ных работ, предназначен преимущественно для сварки низкоуглеродистых низколегированных сталей. В процессе заполнения разделки производят замеры напряжений металла шва и зоны термического влияния. По снижению уровня напряжений судят о состоянии предразрушения Все это дает возможность принять меры для предотвращения разрушения, например, введением предварительного подогрева, промежуточной термообработки. 4 ил. (Л С

6f - бг Mffa

/ Z 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

( „ Яолшес/яЗа 8а/(/#0в fofiqe/wpv/ff- Јщег0 шЈа

6,-62/Wct

1234- 5 6 7 8 3 10 11 12 13 1k 15

tfo/7t/t/ec/T7&o Займов Зсформарующегй ш8а фие.З