Образец для изучения поведения трещины в металле сварного соединения при многопроходной сварке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 611655 А 1 19) .БЫ 5 В 23 К 28/00 ЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1522592, кл. В 23 К 28/00, 1987.(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПОВЕДЕНИЯ ТРЕЩИНЫ В МЕТАЛЛЕ СВАРНОГОСОЕДИНЕНИЯ ПРИ МНОГОПРОХОДНОЙСВАРКЕ(57) Изобретение относится к исследованиюпрочностных свойств материалов, а именнок оценке стойкости металла шва сварногосоединения большой толщины к образованию холодных поперечных трещин и их развития в процессе многопроходной сварки. Цель изобретения - расширение технологических возможностей, Образец состоит иэ двух боковых планок 1 и составного деформируемого элемента 2, который имеет концентратор напряжений в виде стыка пластин. Пластины в месте стыка имеют кривизну 4. Кривизна пластин облегчает условия образования трещин и придает этому) фактору характер хрупкого разрушения. Пластины деформируемого элемента скреплены с боковыми планками, прихваченными сварными швами 3. При этом прихваченные швы расположены от места стыка на расстоянии, равном 1/4 - 3/4 длины пластин, Таксе расположение прихваточных швов образца позволяет в каждом случае обеспечить максимально возможные временны). температурные деформации пластин, достаточные для образования трещин в исследуемом наплавленном металле. 6 ил 1 табл.Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, аименно к оценке стойкости металла швасварного соединения большой толщины кобразованию холодных поперечных трещини их развития в процессе многопроходнойсварки,Целью изобретения является расширение технологических возможностей образца эа счет обеспечения визуальногонаблюдения эа возникновением трещины иее развитием под влиянием технологических факторов в процессе сварки.На фиг,1 показан образец, вид с торца;на фиг, 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - тоже, продольное сечение; на фиг. 4 - моментположения составных пластин при сварке;на фиг. 5 - положение пластин после окончания сварки очередного валика; на фиг, 6 -место расположения трещин в процессемногопроходной сварки металла большойтолщины.Образец состоит из боковых планок 1,соединенных между собой с помощью составного из пластин деформируемого элемента 2 посредством сварныхприхваточных швов 3, Боковые планки необходимы для придания образцу требуемойжесткости, Пластины в месе стыка имеюткривизну 4.В процессе сварки шва 5 исследуемымсварочным материалом 6 под действиемвременных температурных деформацийкривизна пластин -+со, т.е, приобретаетплоскую форму (движение краев пластинпоказано стрелками на фиг, 4). После выполнения шва по мере охлаждения пластин ихконцы стремятся занять прежнее положение (показано стрелками на фиг. 5), За счетэтих деформаций легко образуется поперечная трещина 7, Как показали исследования,температура планок составляет при этом70 - 100 С, т,е. трещины имеют характер холодных. Трещина поражает полностью сечение шва, она легко определяетсявизуально, Кроме того, при своем образовании она издает характерный звук, так чтомомент появления трещины легко фиксируется и визуально и по звуку. При сваркепоследующих валиков трещина легко развивается дальше по описанному механизму.При необходимости можно выращиватьтрещину на достаточно большую высоту,Расположение прихваточных швов нарасстоянии равном 1/4-3/4 длины пластинот стыка, позволяет в каждом случае обеспечить максимально возможные временныетемпературные деформации пластин, достаточные для образования трещин в исследуемом наплавленном металле и еедальнейшего развития под влиянием технологических факторов.Данные влияния расположения прихваточных швов на рост трещин приведены в 5 таблице.Пластины деформируемого элементаимеют кривизну в месте стыка для облегчения условий образования трещин и придания этому фактору характера хрупкого 10 разрушения.Влияние кривизны пластин на высотутрещин (высота контрольного шва 7 - 40 мм): Высота трещины й == 10 мм, трещина образуется и развиваетсяпо вязкому механизму Пластины ровные, 15 не имеющие радиуса кривизны, а также при 3 1/800 и менее Радиус кривизны 20 от 1/700 до 1/600 Трещина распространилась на всю высоту контрольного шва, она образуется и развива- ется по механизму хрупкого разрушения Тепловые деформации пластин не вызывают образования трещин 25 Радиус кривизны от 1/500 и выше Температура образования трещин, С: Содержание диффу 50 зионного водорода,см 100 г напл,мет.50-70 120 в 1 210 в 2 1,52,5-3,04 - 5,5 Полученные данные подтверждают известное положение, что повышение содержания водорода увеличивает склонность к П р и м е р 1. Провели сравнительные30 испытания влияния содержания диффузионного водорода в порошковой проволокеПП АН - 54 на образование трещин.Испытания осуществляли на образце,состоящем из боковых пластин 1(Ст. 3, раэ 35 мер 40 х 100 х 450 мм) и деформируемого эле- .мента (сталь 12 ГН 2 МФАЮ, размер16 х 70 х 450 мм), скрепленных друг с другом,четырьмя прихватками 3 (длина каждой прихватки 50 мм, катет 6 - 8 мм, электроды типа40 Э - 50 А), расположенными попарно противоположно на расстоянии - 200 мм от стыкапластин деформируемого элемента. В местестыка края пластин имели радиус кривизны1/600.45 Сварку контрольного шва 5 выполнялипорошковой проволокой Г 1 П АН - 54 ф 2,8 мм,сила тока 350 А, напряжение 34 В, 1611655трещинообразованию, тем самым подтверждена достоверность испытаний,П р и м е р 2. На образце аналогичныхразмеров изучали влияние деформаций инапряжений на образование трещин. Материал деформируемого элемента и боковыхпластин - сталь 10 ХСНД, сварочные материалы - типа ЭА. Сравнивали две схемыиспытаний. По первой схеме прихватки выполнили в месте стыка пластин деформируемого элемента (влияние напряжений), повторой прихватки выполнили согласно примеру 1 (влияние деформаций),При испытании по первой схеме приотсутствии температурных деформаций 15трещины не образовались,При испытании по второй схеме при наличии температурных деформаций трещиналегко образовалась уже при сварке первоговалика, Таким образом было установлено, 20что именно температурные деформацииоказывают решающее значение при сваркетаких типов сварных соединенний, как "взамок", при использовании подкладнь,хпластин. Такие данные нельзя получить ни 25при каких известных методах испытаний.П р и м е р 3. Провели сравнительныеиспытания сталей трех классов прочности;низкой - сталь 3(%=- 20 кгс/мм ); средней -2,сталь 10 ХСНД( ст,= 35 кгс/мм); высокой - 30сталь 12 ГН 2 МФАЮ(сгт 65 кгс/мм ), из которых были изготовлены деформируемыеэлементы. Испытания проводили на образце согласно примеру 1, присадочные материалы - согласно категории прочности З 5исследуемых сталей. Было установлено, что по мере увеличе- : ния прочностных свойств усиливается склонность к хрупкому разрушению,Преимущества изобретения. не требуется специализированное оборудование, а разрушающая нагрузка создается за счет собственной усадк шва; наглядность образования и развития трещин; оперативность принятия технологических решений; значительно расширяется представление о физи- ческих явлениях, происходящих при хрупких разрушениях сварных соединений.Формула изобретенияОбразец для изучения поведения трещины в металле сварного соединения при многопроходной сварке, состоящий из двух заготовок, соединенных между собой с помощью деформируемого элемента с искусственным концентратором напряжений, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей образца за счет облегчения визуального наблюдения за возникновением трещины и ее развитием под влиянием технологических факторов в процессе сварки, деформируемый элемент выполнен в виде установленных в месте стыка с зазором двух пластин, заготовки соединены с деформируемым элементом от оси искусственного концентратора напряжений на расстоянии, равном 1/43/4 длины этого элемента, а искусственный концентратор напряжений выполнен в виде отогнутых кромок пластин в месте их стыка.1611655 Фие. Составитель Л. Назароваедактор О, Юрковецкая Техред М,Моргентал Корректор Т. Палий роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3799 ВНИИПИ Го Тираж 632 ственного, комитет 113035, Москва, Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС , Раушскэя наб., 4(5