Допустимые значения твердости металла сварных швов и зон термического влияния по маркам сталей
Обновлено: 04.05.2024
ГОСТ 6996-66
(ИСО 4136-89,
ИСО 5173-81,
ИСО 5177-81)
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Welded joints. Methods of mechanical properties determination
МКС 25.160.40
ОКСТУ 0909
Дата введения 1967-01-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Академией наук УССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР 03.03.66 N 4736
Изменение N 4 принято Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 3 от 17.02.93)
За принятие изменения проголосовали национальные органы по стандартизации следующих государств: AZ, AM, BY, GE, KZ, MD, RU, TM, UZ, UA [коды альфа-2 по МК (ИСО 3166) 004]
4. Стандарт полностью соответствует ИСО 4136-89, ИСО 5173-81, ИСО 5177-81
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка
3.6, 4.4, 8.2, 8.4, 8.7, 8.8, 8.9
Настоящий стандарт устанавливает методы определения механических свойств сварного соединения в целом и его отдельных участков, а также наплавленного металла при всех видах сварки металлов и их сплавов.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
1. ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Стандарт устанавливает методы определения механических свойств при следующих видах испытаний:
а) испытании металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на статическое (кратковременное) растяжение;
б) испытании металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на ударный изгиб (на надрезанных образцах);
в) испытании металла различных участков сварного соединения на стойкость против механического старения;
г) измерении твердости металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла;
д) испытании сварного соединения на статическое растяжение;
е) испытании сварного соединения на статический изгиб (загиб);
ж) испытании сварного соединения на ударный разрыв.
1.2. Стандарт распространяется на испытания, проводимые при определении качества продукции и сварочных материалов, пригодности способов и режимов сварки, при установлении квалификации сварщиков и показателей свариваемости металлов и сплавов.
1.3. Виды испытаний, типы образца и применение метода предусматривается в стандартах и технических условиях на продукцию, устанавливающих технические требования на нее.
(Измененная редакция, Изм. N 3).
1.4. Допускается применять образцы и методы испытаний по международным стандартам ИСО 4136, ИСО 5173, ИСО 5177, приведенным в приложениях 1, 2, 3.
(Введен дополнительно, Изм. N 4).
2. ОТБОР ОБРАЗЦОВ
2.1. Образцы для испытаний отбирают из проб, вырезанных непосредственно из контролируемой конструкции или от специально сваренных для проведения испытаний контрольных соединений.
2.2. Если форма сварного соединения исключает возможность изготовления образцов данного типа (детали сложной конфигурации, трубы и др.), то образцы могут быть отобраны от специально сваренных плоских контрольных соединений.
2.3. При выполнении контрольных соединений характер подготовки под сварку, марка и толщина основного металла, марки сварочных материалов, положение шва в пространстве, начальная температура основного металла, режим сварки и термической обработки должны полностью отвечать условиям изготовления контролируемого изделия или особому назначению испытания.
Сварку контрольных соединений, предназначенных для испытания сварочных материалов (электродов, сварочных проволок, присадочных прутков, флюсов и др.), если нет специальных требований, производят с остыванием между наложением отдельных слоев. Температура, до которой должен остывать металл, устанавливается стандартом или другой технической документацией.
(Измененная редакция, Изм. N 2, 3).
2.4. Размеры пластин для изготовления контрольных соединений определяются требованиями, указанными ниже.
2.4.1. Для контрольных соединений, выполняемых дуговой, электрошлаковой и газовой сваркой из плоских элементов, ширина каждой свариваемой пластины, если нет иных указаний в стандартах или другой технической документации, должна быть не менее:
Допустимые значения твердости металла сварных швов и зон термического влияния по маркам сталей
Оценка качества сварных соединений трубопроводов I-IV категорий (за исключением трубопроводов I категории или работающих при температуре ниже минус 70°С) по результатам ультразвукового контроля должна соответствовать требованиям таблицы 12.5.
Таблица 12.5 - Нормы допустимых дефектов в сварных швах трубопроводов PN 100, выявленных при ультразвуковом контроле
12.3.12 Сварные соединения трубопроводов с PN до 100 по результатам контроля капиллярным (цветным) методом считаются годными, если:
в) наибольший размер каждого индикаторного следа не превышает трехкратные значения норм для ширины (диаметра), приведенные в таблице 12.2 для категории IIIB;
г) суммарная длина всех индикаторных следов на любом участке шва длиной 100 мм не превышает суммарной длины, приведенной в таблице 12.2 для категории IIIB.
Примечание - Округлые индикаторные следы с максимальным размером до 0,5 мм включительно не учитывают независимо от толщины контролируемого металла.
Сварные соединения трубопроводов с PN свыше 100, трубопроводов I категории, трубопроводов, содержащих группу сред А(а) или работающих при температуре ниже минус 70°С, признаются годными, если индикаторные следы дефектов отсутствуют. При этом чувствительность контроля должна соответствовать классу 2 по ГОСТ 18442.
12.3.13 Сварные соединения по результатам магнитопорошкового или магнитографического контроля считаются годными, если отсутствуют протяженные дефекты.
12.3.14 Определение содержания ферритной фазы должно проводиться в сварных соединениях трубопроводов из аустенитных сталей на PN>100 в объеме 100% на сборочных единицах, предназначенных для работы при температуре выше 350°С, а в остальных случаях - по требованию проекта.
12.3.15 Стилоскопированию на наличие основных легирующих элементов подлежат сварные соединения легированных сталей трубопроводов с PN 100 подлежат стилоскопированию в объеме 100%.
12.3.16 Результаты стилоскопирования признаются удовлетворительными, если при контроле подтверждено наличие (отсутствие) и содержание соответствующих химических элементов в наплавленном или в основном металле. При неудовлетворительных результатах стилоскопирования хотя бы одного сварного соединения в случае выборочного контроля стилоскопированию подлежат все сварные швы, выполненные с использованием той же партии сварочных материалов сварщиком, выполнившим данное сварное соединение.
Измерение твердости проводят для сварных соединений трубопроводов, изготовленных из хромокремнемарганцовистых, хромомолибденовых, хромомолибденованадиевых, хромованадиевольфрамовых и хромомолибденованадиевольфрамовых сталей.
Твердость необходимо измерять на каждом термообработанном сварном соединении по центру шва, в зоне термического влияния, по основному металлу. Результаты измерения твердости должны соответствовать требованиям НД. Значения твердости не должны превышать указанных в таблице 12.6. При твердости, превышающей допустимую, сварные соединения должны подвергаться стилоскопированию и при положительных его результатах - повторной термообработке. На сварных соединениях наружным диаметром менее 50 мм твердость не замеряют.
7.3.2 Твердость основного металла
Для определения фактической твердости исследуемой стали необходимо провести достаточное количество испытаний. Отдельные показания HRC, превышающие значения, допустимые в настоящем стандарте, считают приемлемыми, если среднее значение нескольких показаний, взятых на достаточно малом интервале, не превышает допустимого значения и если ни одно отдельное показание не превышает более чем на две единицы HRC допустимого значения. Аналогичные требования предъявляют к другим методам измерения твердости.
Примечание - Количество и место испытаний твердости на основном металле в настоящем стандарте не указано.
7.3.3 Твердость сварного шва
7.3.3.1 Общие положения
Процессы, происходящие при сварке углеродистых и низколегированных сталей, влияют на их чувствительность к SSC, SOHIC и SZC.
Для достижения необходимой стойкости к растрескиванию технологии сварки и сварочные материалы подбирают специально.
Сварочные работы выполняются в соответствии с действующими правилами и стандартами по согласованию между потребителем и производителем
По требованию потребителя производитель должен предоставить технические условия на выполнение сварочных работ и квалификационную документацию на технологию сварки.
Аттестация технологии сварки материалов для кислых сред должна включать испытания твердости в соответствии с 7.3.3.2, 7.3.3.3 и 7.3.3.4.
7.3.3.2 Методы определения твердости для аттестации технологии сварки
При определении твердости для аттестации технологии сварки используют метод Виккерса HV 10 или HV 5 в соответствии с ГОСТ Р ИСО 6507-1 или метод Роквелла по шкале N 15 в соответствии с ГОСТ 22975.
Метод HRC применяют для аттестации технологии сварки, если расчетное напряжение при эксплуатации не превышает двух третьих SMYS, а процесс сварки включает последующую термическую обработку материала. Во всех остальных случаях использование метода HRC для аттестации технологии сварки возможно по согласованию между потребителем и производителем.
Примечание - Измерение твердости по Виккерсу или по Роквеллу (шкала N 15) предоставляет более детальную информацию о твердости сварного шва. Измерение твердости методом HRC может не выявить участков сварного шва или HAZ, на которых твердость превышает допустимые значения, как если бы измерение проводились по Виккерсу или Роквеллу (шкала N 15). Значение таких изменений твердости изучено недостаточно.
По согласованию между потребителем и производителем допускается применение иных методов измерений твердости.
Метод измерения твердости по Виккерсу или Роквеллу (шкала N 15) используют для оценки соответствия альтернативных критериев приемки согласно 7.3.3.4.
7.3.3.3 Измерение твердости для аттестации технологии сварки
Измерение твердости по Роквеллу (шкала С) для стыковых сварных соединений проводят согласно рисунку 5.
Измерение твердости для других типов сварных соединений проводят на основании выше указанных рисунков.
7.3.3.4 Критерии приемки твердости сварных соединений
Критерии приемки твердости сварных соединений для сталей, выбранных по разделу 1 (см. 7.1), должны соответствовать указанным в А.2.1.4 (приложение А). Альтернативные критерии приемки твердости сварных соединений определяют по результатам испытаний сварных соединений на стойкость к SSC. Испытания на стойкость к SSC проводят в соответствии с приложением В.
Критерии приемки твердости сварных соединений для сталей, выбранных на основе раздела 2 (см. 7.2), определяют по результатам испытаний сварных соединений на стойкость к SSC. Испытания на стойкость к SSC проводят в соответствии с приложением В.
7.4 Другие технологии производства
Для сталей, подверженных изменениям твердости, обусловленным методами изготовления, отличными от сварки, измерение твердости должно быть включено в оценку технологического маршрута. Измерение твердости проводят при аттестации технологии производства, если в готовом изделии остаются любые зоны термического влияния. В этом случае действуют требования, принятые для данной технологии производства, а также приемочные критерии твердости, изложенные в 7.3.
8 Оценка углеродистых и низколегированных сталей на стойкость к HIC и SWC
При оценке плоского стального проката из углеродистых сталей, предназначенного для эксплуатации в средах, содержащих даже остаточное количество , потребитель должен учитывать возможность развития HIC и SWC. Испытания на стойкость к HIC и SWC проводят в соответствии с приложением В.
На вероятность развития HIC и SWC оказывают влияние химический состав стали и технология изготовления оборудования. Особое значение имеет содержание серы в стали. Максимально допустимое содержание серы для плоского проката и бесшовных труб составляет 0,003% и 0,01% соответственно. Поковки, содержание серы в которых составляет менее 0,025%, а также литье, как правило, считают не чувствительными к HIC или SOHIC.
Примечание - Считается, что явления HIC и SWC не характерны для бесшовных труб, тем более что современные технологии производства бесшовных труб позволяют достигать высокой стойкости к этим видам неблагоприятного воздействия. Однако в ряде случаев может быть необходима оценка стойкости бесшовных труб к HIC и SWC, особенно для сред, когда возможные последствия разрушений делают это оправданным.
Примечание - Наличие серы, кислорода, ржавчины в присутствии заметного количества хлоридов в эксплуатационной среде увеличивает риск возможных разрушений.
9 Маркировка
Материалы, соответствующие этой части стандарта, должны обеспечивать возможность прослеживаемости. Предпочтительно применение маркировки, однако допускается использование бирок, этикеток или документации.
18.4. Измерение твердости металла шва
18.4.1. Измерение твердости металла шва производится с целью проверки качества термообработки сварных соединений или качества подогрева в случае приварки штуцеров (труб) к коллекторам и трубопроводам из хромомолибденованадиевой стали без последующей термообработки (в соответствии с требованиями подраздела 7.7).
18.4.2. Измерению твердости металла шва подвергаются:
а) все сварные соединения трубопроводов, выполненные хромомолибденовым и хромомолибденованадиевым присадочным материалом и подвергнутые термообработке;
б) сварные соединения приварки штуцеров (труб) к коллекторам и трубопроводам из хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей, выполненные легированным присадочным материалом и подвергнутые термообработке, а также без термообработки (согласно подразделу 7.7) - в объеме не менее 10% (но не менее 2 швов) однотипных сварных соединений, сваренных каждым сварщиком на данном коллекторе или трубопроводе.
18.4.3. Твердость металла шва следует измерять переносными твердомерами (см. Приложение 26) на зачищенных до металлического блеска участках его поверхности. На каждом сварном шве должно быть подготовлено не менее трех участков в разных местах по периметру стыка и на каждом участке должно быть проведено не менее трех измерений. На стыках труб диаметром менее 60 мм измерение твердости может производиться на одном участке периметра.
18.4.4. Результаты измерений твердости металла шва после высокого отпуска оцениваются по нормам, приведенным в табл. 18.3. Твердость металла шва приварки штуцеров (труб) к коллекторам или трубопроводам из стали 12Х1МФ без термообработки не должна превышать значений, приведенных в п. 7.7.2 настоящего РД.
ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛА ШВА
ПОСЛЕ ВЫСОКОГО ОТПУСКА
За толщину стенки угловых соединений принимается толщина стенки приваренных штуцеров (труб, патрубков).
<**>На сварных соединениях элементов из стали 12Х1МФ допускается снижение средней твердости до 140 НВ.
<***>Значения твердости приведены для металла шва, выполненного ручной аргонодуговой сваркой.
Твердость металла шва определяется как среднее арифметическое результатов измерений твердости на трех участках. Твердость каждого участка в свою очередь определяется как среднее арифметическое результатов трех измерений, при этом отклонение значения твердости, полученного при любом измерении, от норм, приведенных в табл. 18.3, должно быть не более 1%.
18.4.5. Если твердость металла шва оказалась выше норм, приведенных в табл. 18.3, сварное соединение подлежит повторной термообработке, но не более 3 раз (с учетом первой термообработки), после чего проводится контроль твердости шва в соответствии с требованиями настоящего подраздела.
18.4.6. Вопрос о возможности допуска в эксплуатацию сварных соединений, подвергавшихся термообработке, с твердостью металла шва, не соответствующей нормам табл. 18.3 (с учетом Приложения 29), а также угловых сварных штуцерных соединений из хромомолибденовой или хромомолибденованадиевой стали, выполненных без термообработки (согласно подразделу 7.7) и имеющих твердость шва больше 270 НВ, должен решаться заказчиком и специализированной научно-исследовательской организацией.
18.4.7. Результаты измерения твердости должны быть оформлены протоколом (см. Приложение 27, форма П27.18) и занесены в специальный журнал.
Что такое Твёрдость Металла вала, трубы или сварочного шва после Термообработки
При монтаже, восстановлении и ремонте различных металлоконструкций трубопроводов и оборудования в документации часто прописываются такие требования: после термообработки обеспечить твердость поверхности (или сварочного шва) в пределах 140-240НВ Уважающий себя монтажник или ремонтник должен понимать, что это за показатель, от чего зависит и в каких технологиях нуждается
Что такое твердость металла, как и в каких единицах она измеряется
Всем понятно, что существуют мягкие цветные металлы (за исключением титана) и более твердые сплавы из железа. Наверное, читали как в древности кузнецы хранили секреты термообработки своих кованных мечей. Тогда для закалки горячего меча махали им на скаку лошади ,могли засунуть горячий меч в какого ни будь животного ,а то и раба божьего не пощадить. Сегодня -это технологические процессы термической обработки металлов с использованием специального оборудования с программным обеспечением.
Твердость металла в машиностроении принято измерять в основном двумя методами,названными по имени изобретателей твердомеров. Методы основаны на измерении отпечатков твердого металлического шарика или алмазного наконечника с определенной силой.
1. Твердость по Роквеллу обозначается “НR (А, В, С)”
2. Твердость по Бриннелю обозначается “HB”
ТАБЛИЦА ЗАМЕРОВ ТВЕРДОСТИ РАЗНЫМИ МЕТОДАМИ
Точные замеры твердости проводят в лабораториях металла. На производстве сегодня используют мобильные электронные приборы определения твердости. Приборы работают по разным принципам (ультразвук, ударный шарик, лазер). К каждому такому прибору необходим определенный навык.
В моей практике бывали случаи, что разные дефектоскописты выдают совершенно разные цифры твердости. Мне как ремонтнику оборудования, приходилось искать истину делая собственноручные измерения собственным прибором.С заказчиком иногда сложно спорить (здесь как с Гаишниками)
В каких случаях и как обеспечивается необходимая определенная твердость металла
Наверняка вам знакомы такие определения плохого качества деталей: Сырой металл, зубья шестерни сырые, мягкие…Сварной стык твердый или мягкий. Твердость металла стальной детали или её верхнего рабочего слоя обеспечивается не только термообработкой но и присутствием в них углерода и легирующих элементов (хром, никель, марганец, вольфрам и т.д.). Твердость стали может изменяться от воздействия высоких температур(от 300°-1500°)- скорости её нагрева и охлаждения.
изменения структуры металла шва и околошовной зоны при дуговой сварке
При сварке (особенно лигированных сталей) в околошовной зоне и в самом шве происходят изменения структуры металла.Что бы нормализовать сварной шов необходимо провести его термообработку.
Заданную твердость получают при таких операциях термической обработки;
Цементация (не от слова цемент, а от обозначения углерода “С” в таблице Менделеева) — это насыщение металла углеродом в какой-то среде для повышения твердости
Закалка
Отпуск
Отжиг
Нормализация
Обработку металла производят с разными скоростями нагрева, выдержки при определенных температурах и охлаждения в различных средах или на воздухе.
Читайте также: