www.mexanik.ru

ВВЕДЕНИЕ

Под воздействием сварки в металле сварного соединения происходит ряд процессов: образование физического контакта и металлической связи при смачивании или в процессе совместной пластической деформации, кристаллизация, диффузия, фазовые и структурные превращения, появление сварочных деформаций и напряжений. Это процессы местного характера, обусловливающие макро- и микроскопическую неоднородность состава, структуры и напряженного состояния сварного соединения по сравнению с основным металлом. Неоднородность, зависящая от физико-химических свойств основного и присадочных материалов, от способа, технологии сварки и конструкции соединения, предопределяет различную технологическую и эксплуатационную прочность и надежность сварной конструкции.

Степень соответствия свойств сварных соединений одноименным свойствам основного металла (или нормативным значениям этих свойств) оценивают особой характеристикой, называемой свариваемостью. Свариваемость — комплексная технологическая характеристика металла (основного и присадочного). Она зависит от технологии его производства и технологии сварки, отражает реакцию данного металла на процесс сварки и определяет пригодность металла для изготовления конструкций, удовлетворяющих условиям их эксплуатации.

Свариваемость данного металла тем выше, чем большее число способов сварки может быть применено к нему, чем проще их технология и шире (для каждого способа) пределы допускаемых режимов сварки, обеспечивающих заданные показатели свойств сварного соединения.

Мерой количественной оценки свариваемости металлов служат численные значения показателей свариваемости, каждый из которых представляет выраженный в абсолютных или относительных величинах результат сравнения полученного при испытании и нормативного значений определяемого свойства сварного соединения (или его участка).

Если необходимо обеспечить равнопрочность сварного соединения и основного металла, то в качестве нормативного значения определяемого свойства сварного соединения принимают нормативное значение одноименного свойства основного металла в соответствующем состоянии — исходном или после термической обработки. При невозможности обеспечить одинаковые свойства соединения и основного металла нормативные значения ряда свойств сварного соединения устанавливают на основе опыта эксплуатации сварных конструкций или по результатам специальных испытаний. Такие испытания должны учитывать конструктивные особенности данных сварных соединений и моделировать условия их эксплуатации.

В необходимую и достаточную совокупность показателей для оценки свариваемости металла следует включать те из них, которые в наибольшей степени обеспечивают технологическую и эксплуатационную надежность заданных конструкций при изготовлении их из данного металла выбранным способом сварки.

Если хотя бы один показатель свариваемости не удовлетворяет предъявленным требованиям, металл считают обладающим плохой (неудовлетворительной) свариваемостью при выбранных способе и технологии сварки.

Некоторые исследователи (Д. Сефериан, Г. Гранжон, А. А. Алов, А. Я. Бродский) подразделяют общее понятие о свариваемости металла, различая свариваемость оперативную, конструкционную, металлургическую, тепловую, технологическую, эксплуатационную, принципиальную и т. д. Однако такая классификация не имеет достаточного научного обоснования и весьма субъективна. Кроме того, она не вызывается практической необходимостью, поскольку, оценивая пригодность металла к сварке, приходится учитывать весь комплекс показателей, характеризующих его свариваемость.

В зависимости от назначения испытания для оценки свариваемости металлов подразделяют на следующие группы [1].

Группа И. Испытания исследовательские. В процессе этих испытаний исследуют основной металл и разные участки сварных соединений, полученных при различных режимах и способах сварки. Условия испытаний должны соответствовать условиям эксплуатации сварных соединений.

Результаты испытаний по группе И используют при разработке оптимального состава сплавов и основ рациональной технологии их производства, обеспечивающих получение металла с требуемыми свойствами и свариваемостью, а также при выборе способов и разработке технологии сварки типовых соединений. На основе результатов этих испытаний устанавливают:
а) нормативные значения свойств сварного соединения и отдельных его зон и участков;
б) пределы допускаемых при сварке параметров термического цикла шва и зоны термического влияния, необходимые для расчетного определения режимов сварки;
в) типы и марки электродов, сварочной проволоки и прутков, флюсов, защитных газов и других сварочных материалов, обеспечивающих наиболее высокий уровень свойств сварного соединения;
г) методы испытаний данного материала, необходимые и достаточные для оценки его свариваемости применительно к типовым условиям эксплуатации сварных соединений.

Группа Т. Испытания технологические (ведомственные и междуведомственные). Эти испытания проводят в научно-исследовательских лабораториях при разработке рациональной технологии сварки типовых конструкций определенного назначения с целью оценки пригодности металла данной марки для этих конструкций и установления ведомственных нормалей на свойства сварных соединений. Испытания этой группы выполняют по утвержденным нормалям и типовым программам ведомств — изготовителей сварных изделий. Кроме лабораторных стандартных образцов, в этих испытаниях применяют натурные образцы сварных узлов и конструкций или их модели.

Группа К. Испытания контрольные. Проводятся заводом — поставщиком металла для определения действительных значений свойств отдельных участков сварного соединения в целях подтверждения его кондиционности, а также заводом-потребителем в целях проверки соответствия показателей свариваемости металла требованиям технических условий на его поставку.

В предлагаемом читателю труде предпринята попытка систематизировать, сравнить и критически оценить наиболее распространенные способы испытания свариваемости металлов. В связи с этим кратко рассмотрены теория технологической прочности, фазовые и структурные превращения, а также хрупкая прочность сварных соединений и сформулированы критерии оценки свариваемости, на основе которых в настоящее время принято выбирать способы и технологию сварки.

Авторы надеются, что краткий обзор и анализ современных способов испытаний металлических материалов на свариваемость будет способствовать рациональному их применению на производстве и при научных исследованиях. Необходимо, однако, отметить, что эффективность оценки свариваемости полностью зависит от разработки нормативов, устанавливающих допустимые значения результатов испытаний для сварных образцов конкретных типов и конкретных конструкций. Разработка таких нормативов требует накопления данных о применении различных проб, совершенствования отдельных способов испытаний на свариваемость и установления корреляции между их результатами и данными опыта производства и эксплуатации. Это неотложная задача научно-исследовательских институтов и заводских лабораторий не только тех отраслей хозяйства, которые являются производителями и потребителями сварных конструкций, но и тех, которые производят металл.

Введение написано А. И. Красовским и М. X. Шоршоровым, глава I, п. 1 главы IV и п. 6 главы V — М. X. Шоршоровым, п. 1 и 2 главы II, п. 1—4, 6 главы III и п. 2—4 главы IV — М. X. Шоршоровым и Т. А. Чернышовой, п. 3 главы II и п. 5 главы III — А. И. Красовским, М. X. Шоршоровым и Т. А. Чернышовой, п. 1—5 и 8 главы V — Т. А. Чернышовой, п. 4 и 5 главы II, п. 7 главы V и глава VI — А. И. Красовским.

Назад, на страницу описания