Разрушающие методы контроля металлов

Обновлено: 19.05.2024

Среди множества методов испытаний на прочность, наиболее достоверными считаются методы разрушащего контроля. Большинство испытаний методами разрушающего контроля проводится до того момента, когда испытательный образец становится непригодным для дальнейшей эксплуатации. Такой подход позволяет с большой точностью определить предельные нагрузки, допустимые при эксплуатации испытуемой продукцией.

Методы разрушающего контроля бывают следующих видов:

Механические испытания - превалирующий вид испытаний разрушающим контролем. Применяется для испытаний прочности как отдельных деталей, так и конструкций из различных материалов. Различается несколько видов механических испытаний: статический метод и динамический метод.

Стендовые испытания - применяются в основном в машиностроении для испытания двигателей и электрических узлов на специально оборудованных стендах. Основная отрасль - авиация, автомобилестроение, тяжелое машиностроение.

Климатические испытания - применяются с целью подтверждения жизнеспособности изделия для эксплуатации в условиях, отличных от нормальных и приближенных к экстремальным. Под экстремальными условиями подразумевается воздействие внешних факторов: климат и сопутствующие ему особенности; индивидуальные параметры места эксплуатации испытуемой продукции. Проведение климатических испытаний проводится в специальной камере, воссоздающей все необходимые условия.

Термические испытания - проверка свойств материала при пониженных и повышенных температурах. В зависимости от материала образца используют различные методы изменения его температуры: пропускание тока, электронный, кондукторный, индукционный, радиационный, конвективный.

Радиационные испытания - испытания на радиационное воздействие. Испытаниям подлежат материалы и изделия, эксплуатируемые на Атомных Электростанциях. Результатами данных испытаний характеризуется стойкость образца к источникам ионизирующего излучения.

Электромагнитные испытания - испытания на электромагнитную совместимость. Испытания характеризуют взаимодействие различных электроприборов при одновременном их использовании. Так же определяется помехоустойчивость оборудования при воздействии на него электромагнитного поля. Испытания применяются для подтверждения соответствия Техническому регламенту Таможенного Союза 020/2011 "Электромагнитная совместимость технических средств".

Электрические испытания - испытания электроприборов и их составляющих, в частности кабелей и изолированных жил. В рамках данного метода проводятся мероприятия: определение объемного электрического сопротивления; испытания жилы на пробой электричеством; сопротивление низкому напряжению. Все методы проверяются как на полностью собранных блоках, так и на отдельных образцах продукции. Область применения испытаний используется для потверждения прдукции соответствия Техническому регламенту Таможенного Союза 004/2011 "О безопасности низковольтного оборудования".

Химичские испытания - применяются для широчайшего спектра продукции, начиная от строительных материалов, таких как металл, бетон, и заканчивая продукцией, в состав которой входят органические вещества. Поскольку перечень продукции и количество подвидов химических испытаний очень разнообразно, об этом можно прочитать в отдельной статье.

Испытания на устойчивость - в рамках данного метода проводятся испытания на ударную устойчивость различных технических изделий, в частности машин и приборов. При проверке испытуемый объект многократно подвергают большому внешнему воздействию короткосрочного характера. Результатом испытаний является предельная нагрузка, при которой происходит деформация испытываемого образца.

Методы контроля качества металлопродукции

О сновная задача любой системы контроля – выявление дефектов и определение пределов прочности и надежности. Дефекты могут возникнуть в результате ошибки при конструировании, производстве или эксплуатации: дефекты литья, усталостное разрушение, атмосферная коррозия, изнашивание сопряженных деталей, дефекты при нанесении покрытий, дефекты неразъемных соединений металла и так далее. В каждом конкретном случае применяются специальные методики, позволяющие определить степень влияния дефекта на качество изделия: насколько уменьшится надежность, рабочие характеристики, как изменятся сроки и условия эксплуатации, или дефект является критичным и предмет не может быть допущен к использованию. Различают две основные группы испытаний: разрушающего и неразрушающего контроля.

Методы разрушающего контроля

Разрушающий контроль служит для количественного определения максимальной нагрузки на предмет, после которой наступает разрушение. Испытания могут носить разный характер: статические нагрузки позволяют точно измерить силу воздействия на образец и подробно описать процесс деформации. Динамические испытания служат для определения вязкости или хрупкости материала: это разного рода удары, при которых возникают инерционные силы в частях образца и испытательной машины. Испытания на усталость – это многократные нагрузки небольшой силы, вплоть до разрушения. Испытания на твердость служат для измерения силы, с которой более твердое тело (например, алмазный наконечник ударника) внедряется в поверхность образца. Испытания на изнашивание и истирание позволяют определить изменения свойств поверхности материала при длительном воздействии трения. Комплексные испытания позволяют описывать основные конструкционные и технологические свойства материала, регламентировать максимально допустимые нагрузки для изделия.

Для определения характеристик механической прочности используют разрывные машины. Например, WEB 600, производства TIME Group Inc.: она способна развивать усилие 600 кН. Машины для технологических испытаний, такие как ИА 5073-100, ИХ 5133, ИХ 5092 отечественного производства, поставляемые компанией ООО «Северо-Западные Технологии», служат для испытаний на скручивание проволоки, выдавливание листового металла, перегибов проволоки и так далее.

Есть несколько методов определения твердости металла: по Виккерсу, когда в поверхность вдавливается четырехгранная алмазная пирамидка под действием нагрузки в 5, 10, 20, 30, 50 и 100 кгс. Затем отпечаток измеряют по диагоналям квадрата, и по таблице определяют число твердости. Машины для определения твердости – твердомеры. Например ИТ 5010 – машина для определения твердости по Виккерсу.

При исследовании твердости по методу Роквелла, образец плавно нагружают до 98 Н (10 кгс). Затем дается дополнительная нагрузка до максимального значения 490 Н (50 кгс) – 1373 Н (140 кгс). После его достижения на шкале индикатора прибора отображается количество единиц твердости образца. Один из распространенных твердомеров по Роквеллу – ТР 5006 М. Среди машин, предназначенных для испытания на усталость можно назвать МУИ-6000 (поставщик – «Северо-Западные Технологии»).

Методы неразрушающего контроля

Если методы разрушающего контроля применяются только к контрольным образцам, для выяснения общих механических свойств, то неразрушающий контроль служит для массового контроля качества продукции. Работа приборов неразрушающего контроля основывается на принципах изменения свойств предмета при наличии дефектов. Это ультразвуковая дефектоскопия и толщинометрия , радиография , магнитопорошковый и капиллярный контроль, вихретоковый контроль, оптико-визуальный контроль и другие. Например, оборудование ультразвуковой дефектоскопии измеряет разницу в прохождении ультразвука, в зависимости от толщины и плотности металла. Толщиномеры 26МG, 26MG-XT, 26XTDL, 36DLPLUS, производства компании Panametrics служат для определения остаточной толщины стенок труб, котлов и других конструкций, подверженных износу. 36 DL PLUS – современный цифровой эхо-импульсный переносной контактный толщиномер, который позволяет измерять толщину даже тех объектов, к которым можно подойти только с одной стороны. Применяется в энергетике и машиностроении для измерения толщины стенок трубопроводов, сосудов давления, котлов и других объектов.

Один из распространенных методов неразрушающего контроля – вихретоковый. Он основан на измерении возмущений вихревых токов при наведении электрического тока на образец. Даже малейшая трещина или каверна в металле, точечная коррозия или истончение сразу фиксируется в изменении вихревых токов. Современные вихретоковые дефектоскопы служат для контроля посадочных полок дисков колес, ряда крепежных деталей авиационных конструкций, детектирования трещин вблизи крепежных отверстий, а также для отображения С-скана крепежных отверстий, контроля многослойной коррозии в автомобильной, авиационной и аэрокосмической отраслях. Среди оборудования вихретокового контроля можно назвать приборы компании Zetec, которые позволяют выполнять широкий спектр обследований различных конструкций самолетов, узлов двигателей и колес. Например, MIZ®-21SR – многорежимный вихретоковый дефектоскоп и бонд-тестер. Это легкий портативный прибор, использующий два метода вихретоковой дефектоскопии для обнаружения непроклея, расслоения и аномалий плотности. Кроме того, MIZ®-21SR имеет функции измерения проводимости и толщины покрытий. Вся информация отображается на дисплее с высоким разрешением и четкостью изображения.

Рентгеновский контроль

Этот метод обыкновенно используется для дефектоскопии крупных сварных металлических конструкций, подверженных коррозионному воздействию атмосферы: трубопроводов, опор и несущих и любых других металлических конструкций. Рентгеновские аппараты могут быть стационарные (кабельного и моноблочного типа), переносные или монтироваться на кроулеры. Кроулер – самоходный, дистанционно управляемый робот, несущий автономный рентгеновский комплекс. Он предназначен для контроля качества сварных соединений трубопроводов. Такой аппарат по команде извне перемещается в трубопроводе, останавливается и снимает рентгенограмму. Экспонирующее устройство кроулера работает полностью независимо. Одни рентгеновские аппараты требуют экспонирования и проявки специальной пленки, другие отражают информацию сразу в цифровом виде.

Среди аппаратуры рентгеновского контроля нужно назвать продукцию ЗАО «Синтез НДТ», входящую в группу предприятий «ЮНИТЕСТ». Стационарные аппараты серии «Витязь» изготовлены моноблоком, со стеклянной рентгеновской трубкой. Их стоимость относительно невысока. Серия «Бастион» – аппараты кабельного типа, в них используется металлокерамическая трубка, что обеспечивает надежность и длительный срок службы, но они более дороги. Как правило, стационарные аппараты используются для контроля материалов или готовой продукции, они отличаются от переносных высокой стабильностью параметров тока, напряжения и минимумом пульсаций. Переносные рентгеновские аппараты серии «РПД», того же производителя, предусматривают и варианты для работы в тяжелых климатических условиях, на Крайнем севере. В этом случае, блок питания и управления монтируется в металлическом корпусе, категория защиты — IP65. На кроулеры устанавливаются панорамные рентгеновские трубки серии СХТ. Они обеспечивают максимально возможную жесткость спектра излучения с высоким КПД, аппараты питаются от аккумуляторной батареи кроулера. Оборудование СХТ снабжено системой принудительного воздушного охлаждения анодов вентиляторами.

Сегодня не существует одного универсального метода, который позволял бы измерить все свойства металлического изделия разом. Поэтому методы контроля качества применяются в комплексе: на стадиях разработки и изготовления – разрушающие, в процессе эксплуатации – различные неразрушающие. Выбор конкретного способа контроля зависит не только от специфики и назначения металлической конструкции, но и от многочисленных внешних факторов, которые непременно учитываются специалистами.

Разрушающий контроль

Это совокупность методов измерения и контроля показателей качества изделия, по завершении которого нарушается пригодность объекта контроля к использованию по назначению.

Разрушающий контроль применяется для выборочных испытаний отдельных образцов изделий, и по его результатам статистическими методами делается заключение о качестве партии всей продукции, к которой относятся испытуемые образцы. Данный метод позволяет непосредственно определить контролируемые параметры или характеристики ( например, предел прочности или толщину покрытия), но не дает полной уверенности в удовлетворительном качестве всей партии. Принципиальный недостаток его заключается в выборочности, так как разрушаются одни изделия, а эксплуатируются другие. Достоверность разрушающих методов контроля зависит от однородности свойств в образцах, взятых для испытаний, и в реальных объектах, а также от сходства условий испытаний и эксплуатации.

Для кого нужна аттестация по разрушающему контролю

Для специалистов, которые взаимодействует со специальным оборудованием, осуществляет испытания, проводит калибровку аппаратов, заполняет исследовательскую документацию, определяет качество продукции, так же проводит исследования сырья, материалов и готовой продукции с целью определения их соответствия действующим стандартам и нормативам и прочее. Чтобы занимать данную должность, необходимо владеть должной квалификацией, рядом специфических знаний и навыков.

Разрушающий контроль имеет следующие методы испытаний

1. Механические статические испытания

Вид разрушающих исследований, при котором испытуемый образец подвергается единичному воздействию с определенной скоростью постоянно действующей нагрузки. К ним относят следующие испытания:

на растяжение;
на сжатие;
на изгиб.

При статических испытаниях определяют механические свойства – к примеру, прочность и пластичность. Без этих характеристик нельзя выполнить прочностной расчет конструкции.

Статические испытания на растяжение (Испытания на статическое растяжение)

Основным видом статических испытаний являются испытания на растяжение, которые стандартизированы и проводятся при повышенной, пониженной и комнатной температуре.

Методика проведения статических испытаний на растяжение заключается в подаче нагрузки на стандартизированный образец до момента его разрушения. Для испытаний используют цилиндрические или призматические образцы с определенными размерами.

Данные испытания позволяют выяснить значения следующих параметров:

предел текучести;
предел прочности;
предел упругости;
относительное удлинение и сужение.

Испытания на статическое сжатие

Испытания на сжатие применяют существенно менее часто по сравнению с растяжением, поскольку сжатие не позволяет выявить все механические параметры.

Статические испытания на сжатие выполняют на разрывной универсальной машине. Результаты испытания существенно зависят от формы и линейных размеров образцов. С целью исключения возможной потери устойчивости при испытании на сжатие используют короткие образцы. Чем больше длина образца, тем сильнее будет влияние изгиба.

В ходе испытаний на сжатие выявляют следующие показатели:

предел прочности;
предел текучести;
предел упругости;
относительное укорочение.

Испытания на статический изгиб

Испытания на статический изгиб осуществляют с целью определения предельной пластичности металла при изгибе (способности выдерживать пластическую деформацию). Данный параметр определяется углом изгиба, вызывающего в изогнутой зоне сварного шва, металла или полимера появление первой трещины, расширяющейся в ходе испытаний.

2. Механические динамические испытания

Позволяют исследовать металл, подвергая его воздействию ударной нагрузки, что обеспечивает высокую скорость деформации. В данном контексте самым часто встречающимся является испытание на ударный изгиб.

Ударная вязкость - то механическое свойство, которое определяется при динамических испытаниях.

Испытания на ударный изгиб

Способность металла поглощать энергию нагрузок называют ударной вязкостью. Это значимый показатель прочности материала. Метод испытания на ударный изгиб осуществляется путем разрушения образца, имеющего надрез - концентратор напряжений. Нагрузка производится ударом маятникового копра.

Хрупкое разрушение - один из самых критических показателей. Даже мелкая трещина увеличивается очень быстро. Главной опасностью хрупкого разрушения считается отсутствие каких-либо предвестников. Поэтому важным моментом испытания является вычисление ударной вязкости материала при образовании трещины.

Испытания склонности к механическому старению

Механическим старением называют изменение свойств стали по истечению условного периода времени. Изменения, которые фиксируются в условиях комнатной температуры, принято называть естественным старением. При этом искусственное старение производится в условиях нагрева.

3. Статическим методом измерения твердости

Называется такой, при котором индентор медленно и непрерывно вдавливается в испытуемый металл с определенным усилием.

К статическим методам относят следующие

Измерение твёрдости металлов по Бринеллю (твердомеры)

Один из старейших методов, твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность.

Измерение твёрдости металлов по Роквеллу (твердомеры)

Это самый распространённый из методов начала XX века, твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала.

Измерение твёрдости металлов по Виккерсу (твердомеры и микротвердомеры)

Самая широкая по охвату шкала, твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность.

Измерение твёрдости металлов по Шору (твердомеры и склероскопы)

Данный метод крайне редко используется, твёрдость определяется по высоте отскока бойка от поверхности.

Измерение твёрдости металлов по Либу (твердомеры)

Это самый широко применяемый на сегодня метод в мире, твёрдость определяется как отношение скоростей до и после отскока бойка от поверхности.

4. Испытания на коррозионную стойкость

Проводят с использованием нескольких методов.

Сварные соединения из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей, работающие в условиях химически активной среды, подвержены коррозии (разъеданию). По своему действию на металл коррозию разделяют на химическую и электрохимическую.

Испытания на коррозионную стойкость

Дефекты сварных соединений.
Образование кристаллизационных трещин.
Влияние легирующих элементов на склонность наплавленного металла к образованию трещин.
Ультразвуковой контроль сварных соединений.
Аустенитные стали.
Классификация легированных сталей.

Химическая коррозия представляет собой процесс непосредственного химического взаимодействия между металлом и средой, как, например, окисление железа на воздухе при высоких темпера турах с образованием окалины.

Электрохимическая коррозия — это разрушение металла с участием электрического тока, который возникает при работе металла в воде, растворах кислот, солей и щелочей.

Различают два вида коррозии: общая и межкристаллитная.

При общей коррозии вся поверхность металла или часть его химически взаимодействует с агрессивной средой. С течением времени поверхность разъедается и толщина металла соответственно уменьшается.

При межкристаллитной коррозии происходит разрушение металла по границам зерен. Внешне металл не меняется, но связь между зернами значительно ослабевает, и при испытании на изгиб в растянутой зоне образца образуются трещины по границам зерен.

5. Методы технологических испытаний

Технологические испытания – вид разрушающих испытаний для оценки способности материала воспринимать определенную деформацию в условиях, максимально приближенных к производственным. К технологическим испытаниям относят испытания на сплющивание, загиб, раздачу, бортование и осадку. Оценка материала по результатам технологических испытаний носит качественный характер. Она необходима для определения пригодности материала для изготовления изделий по технологии, предусматривающей значительную и сложную пластическую деформацию.

6. Методы исследования структуры материалов

Металлографические исследования – это анализ структуры металлов и сплавов на специально подготовленных шлифах при помощи оптической микроскопии. Металлографические исследования важны в таких отраслях, как металлургия, атомная и аэрокосмическая промышленность, энергетика и автомобилестроение. Во время металлографических исследований определяют количество неметаллических включений, балл зерна, глубину обезуглероженного слоя, содержание ферритной фазы и другие параметры.

7. Методы определения содержания элементов

К методам определения содержания элементов относятся спектральный анализ и стилоскопирование. Спектральный анализ – это исследование, с помощью которого в результате измерения спектров исследуемого образца качественно или количественно определяют содержание в нем интересующих элементов. Стилоскопирование – качественный спектральный анализ на наличие легирующих элементов, основанный на получении с помощью электрической дуги раскаленных паров металлов на поверхности объекта контроля с последующим анализом их спектра. Методы определения содержания элементов позволяет производить классификацию сталей и сплавов по маркам, а также проводить проверку их химического состава. Они используется в таких отраслях, как металлургия, атомная и аэрокосмическая промышленность, энергетика и машиностроение.

9. Испытание строительных конструкций

Под испытанием строительных конструкций понимается проверка механических характеристик материалов фундаментов, стен, балок, перекрытий и прочих элементов зданий, определение наличия повреждений и дефектов, выявление трещин, ширины их раскрытия, глубины, а также определение армирования конструкций.

Подразделяются на следующие виды:

Смеси бетонные.
Растворы строительные.
Цементы.
Песок для строительных работ.
Щебень и гравий.
Грунты.
Бетоны, конструкции и изделия бетонные и железобетонные.
Кирпич и камни керамические и силикатные.
Заполнители пористые неорганические для строительных работ.
Здания и сооружения.
Материалы и изделия строительные.

9.12 Дороги автомобильные

Распространяется на вновь строящиеся, реконструируемые, капитально ремонтируемые и эксплуатируемые автомобильные дороги общего пользования и дорожные сооружения на них, включая элементы обустройства (для объектов дорожного и придорожного сервиса регулируется только их расположение), а также связанные с ними процессы проектирования, строительства, реконструкции, капитального ремонта и эксплуатации автомобильных дорог и дорожных сооружений и применяемые дорожно-строительные материалы и изделия.

Методы разрушающего контроля сварных соединений. Механические и металлографические исследования

Разрушающий контроль – исследование качества сварного соединения по воздействию на материал, при котором происходит разрушение контрольного образца. Испытания чаще всего проводят на образцах-свидетелях, сваренных из того же материала, как у изделия, и по такой же технологии.

Результатом проведения разрушающего контроля является получение числовых данных, характеризующих прочность и надежность сварного соединения. Разрушающий контроль регламентируется государственными нормативами и подразделяется на виды контроля.

Методы контроля

Разрушающие исследования включают методы испытания сварных образцов:

Механические испытания

Контроль предназначен для определения механических свойств материалов. Цель – проверка соответствия механических качеств конструкции запросам технических условий или проекта. Для проведения эксперимента из изделия вырезают контрольный образец или вместе с основной конструкцией сваривают контрольную пластину.

Механические испытания сварных соединений, согласно ГОСТ 6996-66, включают проверку:

Контроль также предусматривает определение твердости металла различных участков сварного шва и исследование соединения на стойкость против механического старения.

По характеру приложения нагрузки механические испытания разделяют на виды:

статические — для них характерна малая скорость деформации контрольного образца в результате воздействия статической нагрузки (растяжение, сжатие);
динамические – проверка воздействия на испытуемый предмет нагрузки, изменяемой с большой скоростью (ударный изгиб);
на усталость – выявление способности металла сопротивляться воздействию много раз повторяющихся переменных нагрузок, изменяющихся по направлению, времени и величине (изгиб, растяжение, кручение).

Статическое растяжение

Испытание проводится способом растяжения (разрыва) образцов и заключается в определении следующих механических свойств исследуемого материала:

пределов пропорциональности, текучести и упругости;
предела прочности (временного сопротивления);
истинного сопротивления разрыву;
относительных удлинения и сужения после разрыва.

Работа выполняется на специальных машинах, оборудованных приборами автоматической записи диаграммы растяжения. Проверяют образцы прямоугольного или круглого сечения (диаметр 3-10 мм).

Ударный изгиб

Для проведения испытаний применяют прямоугольные или квадратные образцы с односторонним надрезом. Надрез в зависимости от назначения контрольного эксперимента может располагаться:

Цель испытания – определение ударной вязкости исследуемого металла при заданной температуре в зоне соединения.

Ударная вязкость надрезанного образца определяется отношением работы, затраченной на излом контрольного элемента (в Дж), к площади его поперечного сечения в зоне надреза до проведения испытания (в м 2 ).

После проведения испытания выполняется исследование структуры излома. Цель – определение наличия дефектов сварного шва и степени кристалличности на изломе.

Металлографические исследования

Цель – определение структуры материала сварного соединения. Исследованием устанавливают:

правильность выбора всех факторов, влияющих на качество сварного шва;
дефекты шва и причины их возникновения.

Металлографический анализ включает макроструктурное и микроструктурное исследования материала сварного шва.

Макроструктурный метод

Служит для предварительной оценки качества сварного соединения. Макроструктуру шва на поверхности образца (шлифе и изломе сварного шва) можно наблюдать визуально или при двадцатикратном увеличении. Вырезанные темплеты для шлифов шлифуют и травят реактивами, подбираемыми в зависимости от типа металла и цели исследования.

строение, размеры и форму шва;
наличие дефектов (трещины, непровары, газовые поры, шлаковые включения, усадочные рыхлости).

Макроструктуру материала также изучают по излому, внешний вид которого говорит о характере разрушения металла. Излом крупнозернистый с характерным блеском указывает на хрупкость металла. Серый волокнистый излом, имеющий матовую поверхность, свидетельствует о хорошей пластичности материала.

Микроструктурный метод

Предполагает исследование микроструктуры металла – строения металла, видимого под микроскопом. Анализ проводят на шлифах с отполированной и отшлифованной до блеска поверхностью, протравленной специальными растворами.

Исследование проводится с применением оптического микроскопа при увеличениях от 50 до 2000 раз. Микроструктурным методом устанавливаются:

качество обработки шлифа;
наличие газовых пор и окисных пленок;
наличие микротрещин;
степень загрязнения металла сварного шва неметаллическими включениями.

Неметаллические включения могут быть разной формы и проявляются на белом фоне шлифа темными пятнами. Микротрещины выглядят тонкими извилистыми кривыми. Газовые поры – черными пятнами.

Проверка сварочных соединений механическими методами воздействия. Разновидности испытаний сварочных соединений

Тесты сварных соединений механическим методом используются для выявления их характеристик. Механические исследования чаще всего проводят на специально сделанных для этого образцах, которые изготавливаются по той же технологии, что и сварочное соединение. Иногда испытания проводятся на фрагментах, вырезанных из самого сварочного соединения. Размеры и форма взятых для испытания элементов должны соответствовать ГОСТ 6996-66.

Механические методы контроля сварочных соединений

При выполнении контроля сварочных соединений способы его осуществления делятся на две группы:

(когда испытуемый фрагмент подвергается уничтожению); (сварочное соединение остается целым).

Чаще всего на практике стараются проводить неразрушающие опыты, но в некоторых случаях для получения достоверной информации о характеристиках сварного шва необходимо подвергнуть испытуемый образец разрушению. В зависимости от характера действующих на образец сил испытания делятся на следующие:

статические, когда нагрузка на фрагмент плавно возрастает или в течение длительного времени остается неизменной (испытания на прочность и пластичность);
динамические, когда нагрузка происходит мгновенно (удар) и действует короткое время (испытание на ударную вязкость);
испытание на выносливость, когда нагрузка постоянно меняется по ходу испытания.

Испытания металла на пластичность путём растяжения

Пластичность — это способность материала принимать новую форму и оставаться в ней, не разрушаясь под воздействием нагрузок. Для испытания металла на пластичность образец помещается в специальную испытательную машину, которая будет его загибать. Такие машины называют разрывными, они обеспечивают небольшую скорость при растяжении образца для определения пластичности.

Требования к образцам и испытанию определяет ГОСТ 1497-84, требования к оборудованию — ГОСТ 7855-84.

Показателем пластичности при этом тестировании служит относительное удлинение: чем оно больше, тем больше пластичность. Для проверки на пластичность сварочных соединений берутся плоские образцы, вырезанные поперек шва, и испытываются на загиб.

Чем больше угол загиба при испытании, тем выше пластичность соединения: угол в 180° говорит о хорошей пластичности. Образец при этом загибается до образования трещины. При данном контроле качества сварного шва временное сопротивление на разрыв должно составлять не меньше 38 кгс/мм, угол загиба — не менее 100°.

Прочность. Определение прочности металла

Прочность — это способность материала выдерживать внешние нагрузки, не разрушаясь. Считается основным свойством, которым должен обладать любой металл либо металлоконструкция. Мерой прочности считается та нагрузка, которую выдерживает каждый миллиметр сечения детали.

Для проверки сварных узлов на прочность также используются разрывные машины, которые растягивают подготовленные образцы. При этом площадь поперечного сечения образца постепенно становится меньше, его длина увеличивается, и он становится тоньше. Затем образец прекращает растягиваться по всей длине и продолжает растягиваться только в одном месте, которое называется «шейка», потом образец разрывается.

Существенное удлинение происходит только у вязких металлов, у хрупких (чугун, твердая сталь) процесс происходит значительно быстрее.

Максимальную нагрузку, которую образец выдержал до разрушения, измеряют прибором — силоизмерителем, встроенным в испытательную машину. Эту нагрузку затем делят на прочность поперечного сечения до растяжения и в итоге получают величину, называемую пределом прочности (σ_в).

Для проведения испытаний при повышенных температурах в испытательную машину обычно встраивается муфельная электрическая печь, которая равномерно нагревает испытуемый узел в течение 30 минут.

Определение ударной вязкости образцов сварных соединений

Ударная вязкость — это способность материала поглощать энергию, которая выделилась при разрушении и деформации вследствие ударной нагрузки. При испытании на ударную вязкость используют специальный квадратный образец с надрезом со стороны раскрытия кромок, который устанавливают на маятниковый копер в сторону, противоположную удару ножа маятника. Таким образом при испытании на удар оценивают работоспособность металла в сложных условиях и оценивают его склонность к разрушению.

Надежность работы металла в критических условиях, при которых проявляется концентрация напряжения, напрямую зависит от ударной вязкости. Концентрацию напряжений вызывают: понижение температуры, скорость нагружения и геометрические концентраторы.

Ударная вязкость падает при снижении температуры, поэтому часто проводятся опыты с предварительным охлаждением образцов да -40°С и -80°С.

Читайте также: