2. Свойства сварных соединений и конструкций

Современные способы сварки и применяемые сварочные материалы обеспечивают получение наплавленного металла, не уступающего по хладостойкости основному металлу аналогичного химического состава, а в ряде случаев превосходящего по своим свойствам основной металл. Однако имеется ряд факторов при сварке, таких как условия производства сварочных работ, качество сварочных материалов, защита расплавленного металла, термомеханическое воздействие сварки на металл, геометрическая форма соединений и другие, недостаточное внимание к которым может привести к резкому ухудшению свойств металла и снижению хладостойкости сварных конструкций. Практически все случаи хрупких разрушений сварных соединений и конструкций, имевших место при низких температурах, связаны либо с низким качеством исходного основного материала, либо с нарушением правил технологии производства сварных конструкций и конструктивного оформления сварных узлов.

Следует различать влияние низкой температуры, при которой производится сварка, на свойства металла сварных соединений и влияние низкой температуры как фактора, при котором осуществляется эксплуатация сварной конструкции. Исследования соединений, сваренных при температурах от +50 до -50 С, показали, что прочность, пластичность и ударная вязкость металла шва и околошовной зоны в низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталях изменяются в незначительных пределах и практически не могут отразится на свойствах сварных соединений. Наблюдается тенденция к снижению пластичности и повышению прочности металла в случае сварки при низких температурах, однако эти изменения невелики [2,C.111].

По количеству хрупких разрушений, зарегистрированных в сварных конструкциях при низких температурах, на первом месте находятся разрушения, возникшие от концентраторов, расположенных в зоне сварки, где протекали значительные пластические деформации, возникали остаточные растягивающие напряжения, и происходило старение металла. Значительная часть хрупких разрушений была вызвана усталостными трещинами, явившимися результатом неудовлетворительного конструктивного оформления соединений, в сочетании с низкой сопротивляемостью основного металла распространению хрупких разрушений. Некоторая часть разрушений зарегистрирована как возникшая от участков металла с низкими пластическими свойствами по причине загрязнения металла и плохой защиты его в нагретом состоянии.

В статически нагруженных объектах разрушения возникали преимущественно при резком понижении температуры, когда вследствие неодновременного охлаждения конструкции возникали дополнительные напряжения [2,C.114].

1.3 Методика определения ударной вязкости при отрицательной температуре

Методика определения ударной вязкости при отрицательной температуре заключается в следующем :

- подготовка образцов (т.е. зачистка до металлического блеска);

- подготовка кромок (если это необходимо), в данном случае С8, которая предствлена на рисунке 1;

Рисунок 1 – подготовка кромок

- сварка по всей длине, без остановок (ФЮРА.341591.002);

- вырезка заготовок с соответствием ГОСТ 9454-78 (Рисунок 2);

Рисунок 2-образец с концентратором вида V

- охлаждение образца с помощью жидкого азота или нетоксичного сухого льда, до определённой температуры, с использованием термометра с погрешностью не более 0,5 ^оС (погрешность измерения температуры не должна превышать 5 ^оС, т.к. в данном случае температура не превышает 600 ^оС);

- установка образца: установка образца должна проводиться с помощью шаблона, обеспечивающего симметричное расположение концентратора относительно опор с погрешностью не более 0,5 мм, а также образец должен свободно лежать на опорах копра (Рисунок 3);

Рисунок 3-опоры и нож маятника

- испытание должно проводиться при ударе маятника со стороны, противоположной концентратору, в плоскости его симметрии;

- работу удара определяют по шкале маятникового копра;

Ударную вязкость (КС) в Дж/м² вычисляют по формуле:

(1),

где К – работа удара, Дж;

S_O – начальная площадь поперечного сечения образца в месте концентратора, м², вычисляемая по формуле

(2),

где Н₁ – начальная высота рабочей части образца, м;

В – начальная ширина образца, м.

Н₁ и В измеряют с погрешностью не более 0,00005 м. S_О округляют: при ширине образца 5 мм и менее – до третьей значащей цифры, при ширине образца более 5 мм – до второй значащей цифры.

Если в результате испытания образец не разрушился полностью, то показатель качества материала считают не установленным. В этом случае в протоколе испытания указывают, что образец при максимальной энергии удара маятника не был разрушен [3].

Исходные данные и результаты испытания образца записывают в протоколе испытания (см. приложения А и В).