Способ получения иммитационного образца для испытания сварного соединения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 3(50 23 К 28 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПВСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследова. тельский институт по строительству магистральных трубопроводов (53) 621.791.011(088.8)(56) 1. Шоршоров М,Х. и др. Испытания металлов на свариваемость, М., "Металлургия", 1972, с. 76 (или ГОСТ 6996-66).2. Макаров Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. М., Машиностроение", 1981, с, 62 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМИТАЦИОННОГО ОБРАЭЦА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ преимущественно из низколегированных сталей, выполненного сварочными материалами, содержащими никель и молибден, включающий нагрев и охлаждение имитационной заготовки по термическому циклу сварки с последующей механической обработкой, о т л и ч а ю щ и й с я 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 низколегированной стали: по углеро- аф ду в 1,2-1,3 раза, по марганцу в 1,0-1,1 раза, по кремнию в 1,1-1,2 фу раза, по ванадию в 2,0-2,5 раза, по ниобию в 2,0-2,5 раза, а содер- Сф жанне никеля и молибдена меньше, чем в сварочном материале в 0,5-0,6 н 0,4-0,6 раза соответственно. йИзобретение относится к электро- дуговой сварке, а именно к способам получения образцов для определения механических характеристик околошовной зоны сварных соединений преимущественно из низколегированных ста лей.Известен способ получения образцов для определения механических характеристик околошовной зоны сварных соединений, согласно которому испытуемый металл сваривают, а затем иэ сварного соединения вырезают образцы и подвергают их околошовную зону различным испытаниям, Таким образом, испытанию подвергаются15 образцы из реальяого сварного соединения1.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 крае вого 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 ком- ЗО плексную 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 возуожность 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 пребыва ния металла при температуре интенсивного роста зерна в процессе нагрева и в процессе охлаждения позволяет оценить доминирующую роль каждого из этих факторов на рост 5 О зерНа в околошовной зоне для данного процесса сварки.Наиболее близким к изобретенйо 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 обработкой2 .Редостаток известного способа заключается в том, что при изготов-лении образца из низколегированной стали способ не позволяет воспроизвести влияние изменений химического 65 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 сог ласно 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 с последующей механической обработкой, имитационную заготовку изготавливают из среднелегированной стали, содержащей легирующие элементы имитируемой низколегированной стали и дополнительно никель и 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 2,0-2,5 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, 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 используемом сварочном материале в 0,5-0,6 и 0,4-0,5 раза соответственно. Затем из стали вырезают заготовку под образец и подвергают нагреву ТВЧ по термическому циклу сварки. После этого из заготовки вырезают 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 16 ГФР, применяемой для изготовления труб большого диаметра, используемыхпри сооружении магистральных газопроводов и свариваемой электродами,содержащими 0,6 никеля и 0,5 молибдена, содержание углерода составляет 0,17, то для образцов первогосостава получают 0,17-1,1, а для второго состава 0,17-1,2 и т.д.Химический состав изготовленныхзаготовок приведен в табл. 1, Затемзаготовки нагревают ТВЧ до 1200 Си охлаждают по термическому циклу, Осоответствующему реечной дуговой сварке: нагрева = 225 С/с; охлаждения20 ОС/с.Затем иэ заготовок готовят образцы на ударный изгиб, разрыв и,для 15замера твердости. Кроме того, поизвестному способу иэ исследуемойстали 16 ГФР вырезают заготовки,которые затем нагревают и охлаждают по аналогичному термическомуциклу сварки. Из заготовок такжеготовят образцы на ударный изгиб,разрыв и для замера твердости.Одновременно, по известному способу 1 3 ручной дуговой сваркойэлектродами, содержащими никель имолибден в количестве 0,6 и 0,5соответственно, сваривают пластины,из которых вырезают образцы дляиспытания на ударный изгиб и длязамера твердости, За базовый объект 30сравнения приняты образцы, вырезанные из такого. реального сварногосоединения,Результаты испытаний образцовприведены в табл. 2. 35Анализ табл, 2 показывает, чтопри изготовлении образцов по известному способу показазвли твердости,отличаются от показателей твердостиобразцов из реального сварного соединения на 50 ед.При изготовлении образцов по предлагаемому 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 1, При испытании образцов составов 1 и 5, где легирующие элементы взяты в большем состав 5 или меньшем состав 1) процентном соотношении, чем требуемые по предлагаемому способу, твердость имитационных образцов отличается от твердости реального сварного соединения на 20- 30 ед. Таким образом, по результатам замеров твердости имитационные образцы, полученные по предлагаемо" му 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 достаточносоответствуют результатам испытания реального сварного соединения и отличаются по значению от эталона не более, чем на 0,6 кгм/см 2, в то время как образцы по известному способу имеют отклонения, достигающие 1,5.По остальным показателям механических свойств: пределу прочности, пределу текучести и удлинению образ" ца, 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 испытаний0 ссч сч сф оо Юм сО О О 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Л сЧ с фмом оЮ сЧса О в СЪ Ю м оо Юо мо сМ О ЮО 0 с Ю о с 0 сЧ ЮсМ оо С1080944 Таблица 2 Образец по способу Показатели Извест- ный Предлагаемый по составу Твердость 370 360 365 370 400 320 330 4,0 2,5 2,2 1,2 2,5 4,0 2,7 79 79,5 84 74 79 74 78 55,7 60 54,5 55 50 50 Относительное удлинение, Ъ + 15 11 10 15 Эти показатели являются расчетными из-за невозможности вырезкиобразцов из околошовной эоны ввиду ее малых размеров.1 Составитель Ю. МельцовРедактор Н. Бобкова Техред Т,Дубинчак . Корректор А. Тяско Заказ 1425/9 Тираж 1037 Подписное ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5