Твердость сварного шва и основного металла
Обновлено: 18.05.2024
Примечание. Линии измерения твердости во всех случаях, кроме позиции УП*, проходят через все участки сварного соединения. - от 2 до 4 мм, - от 10 до 15 мм; - толщина основного металла, мм; - толщина углового шва, мм; - подготовительный участок толщиной не менее пяти слоев; - участок измерения твердости толщиной не менее шести слоев. Для угловых швов, имеющих вогнутую или выпуклую поверхность, величину отсчитывают от места максимальной вогнутости или выпуклости.
7.2. Твердость измеряют по Виккерсу (НV), Бринеллю (НВ) и по Роквеллу - шкалам A, B и C (HRA, HRB и HRC), отдавая предпочтение замеру по Виккерсу.
Твердость по Виккерсу измеряют по ГОСТ 2999. Нагрузка на индентор в зависимости от прочности металла участков сварного соединения и ширины зоны термического влияния должна составлять 98 Н (НV10) или 49Н (НV50). При наличии в стандартах или другой технической документации соответствующих указаний, измеряют твердость по Виккерсу. Нагрузка на индентор при таких замерах может меняться от 0,04 до 4,9 Н.
Твердость по Бринеллю измеряют в соответствии с ГОСТ 9012, используя стальной шарик диаметром 2,5 или 5,0 мм.
Твердость по Роквеллу измеряют в соответствии с ГОСТ 9013 при сфероконическом алмазном инденторе (шкала А и С) или шариковом стальном наконечнике диаметром 1,5875 мм.
7.3. Твердость определяют для соединений, полученных сваркой плавлением или давлением из сталей различных марок и других металлических конструкционных материалов толщиной не менее 1,5 мм.
Твердость основного металла, различных участков зоны термического влияния и металла шва измеряют по одной или нескольким линиям, указанным на черт.18. Если соединение выполнено из металлов различных марок, то твердость измеряют для каждого из них.
При измерениях, выполняемых в непосредственной близости от границы сплавления, рекомендуется проводить 2-3 измерения в соответствии с позицией I черт.18а или дополнительные измерения по позиции II черт.18а.
7.4. Твердость по Виккерсу измеряют на микрошлифах или образцах с полированной поверхностью, если очертания шва видны без травления. Шероховатость поверхности таких образцов должна быть от 0,40 до 0,63 мкм. Твердость по Бринеллю или Роквеллу измеряют на макрошлифах или на образцах с шлифованной поверхностью, если очертания шва видны без травления. Шероховатость поверхности таких образцов должна быть от 1,25 до 2,00 мкм. В образцах должна быть соблюдена параллельность рабочей и опорной поверхностей.
7.5. Твердость стыковых и угловых соединений, выполненных дуговой сваркой, измеряют: при толщине основного металла или углового шва от 1,5 до 9 мм - в соответствии с позицией VIII черт.18 по одной пунктирной линии; при толщине от 9 до 25 мм - в соответствии с позициями I и III черт.18 по двум сплошным линиям; при толщине от 26 до 60 мм - в соответствии с позициями II или III черт.18 по двум сплошным и одной пунктирной линиям.
Схему измерения твердости при толщине основного металла или углового шва более 60 мм оговаривают в стандартах или другой технической документации.
Твердость сварных соединений, полученных электрошлаковой сваркой, измеряют в соответствии с позицией IV черт.18. Количество точек измерений в зоне термического влияния должно быть не менее 10.
Твердость сварных соединений, полученных сваркой давлением, измеряют в соответствии с позицией VI черт.18.
Твердость наплавленного металла при контроле качества сварочных материалов измеряют в соответствии с позицией VII черт.18.
8. ИСПЫТАНИЕ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ НА СТАТИЧЕСКОЕ РАСТЯЖЕНИЕ
8.1. При испытании определяют прочность наиболее слабого участка стыкового или нахлесточного соединения или прочность металла шва в стыковом соединении.
8.2. При испытании сварного соединения на статическое растяжение определяют временное сопротивление наиболее слабого участка. Временное сопротивление подсчитывают по ГОСТ 1497. При испытании определяют место разрушения образца (по металлу шва, по металлу околошовной зоны, по основному металлу).
8.3. Испытания проводят, как правило, на образцах, толщина или диаметр которых равны толщине или диаметру основного металла. При испытании сварного соединения или листов разной толщины более толстый лист путем механической обработки должен быть доведен до толщины более тонкого листа.
8.4. Форма и размер плоских образцов для испытания стыковых соединений должны соответствовать черт.20, 21 или 21а и табл.7. Допускается применение цилиндрических образцов типов I, II, III, IV и V. Металл шва в этих образцах должен располагаться по середине их рабочей части. Разрешается применение образца по ГОСТ 1497.
Твердость сварного шва и основного металла
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:
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.
ГОСТ ISO 22826-2017
ИСПЫТАНИЯ РАЗРУШАЮЩИЕ СВАРНЫХ ШВОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Испытания на твердость узких сварных соединений, выполненных лазерной и электронно-лучевой сваркой (определение твердости по Виккерсу и Кнупу)
Destructive tests on welds in metallic materials. Hardness testing of narrow joints welded by laser and electron beam (Vickers and Knoop hardness tests)
Дата введения 2019-03-01
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью "Национальная экспертно-диагностическая компания" (ООО "НЭДК") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 364 "Сварка и родственные процессы"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 ноября 2017 г. N 52)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны
по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
Институт стандартизации Молдовы
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 октября 2018 г. N 822-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 22826-2017 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2019 г.
5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 22826:2005* "Испытания разрушающие сварных швов металлических материалов. Испытания на твердость узких сварных соединений, выполненных лазерной и электронно-лучевой сваркой (определение твердости по Виккерсу и Кнупу)" ["Destructive tests on welds in metallic materials - Hardness testing of narrow joints welded by laser and electron beam (Vickers and Knoop hardness tests)", IDT].
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
Международный стандарт разработан Техническим комитетом по стандартизации ISO/TC 44 "Сварка и родственные процессы", подкомитетом SC 5.
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает специальные требования к определению твердости поперечных сечений узких сварных соединений металлических материалов, выполненных лазерной и электронно-лучевой сваркой. Настоящий стандарт распространяется на методы измерения твердости по шкалам Виккерса и Кнупа в соответствии с ISO 6507-1 и ISO 4545 при нагрузках от 0,098 до 98 Н (от HV 0,01 до HV 10) для испытания твердости по Виккерсу и при нагрузке до 9,8 Н (только до НК 1) для испытания твердости по Кнупу.
Настоящий стандарт распространяется на сварные швы, выполненные с присадочной проволокой или без присадочной проволоки. Настоящий стандарт не относится к испытаниям сварных соединений, полученных с помощью гибридной лазерно-дуговой сварки.
Для определения твердости сечений неузких сварных соединений применяют ISO 9015-1 и ISO 9015-2.
2 Нормативные ссылки
Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы*. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все изменения к нему):
* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.
ISO 4545 Metallic materials - Hardness test - Knoop test (Материалы металлические. Испытание на твердость. Определение твердости по Кнупу)
В настоящее время действует ISO 4545-1 "Материалы металлические. Определение твердости по Кнупу. Часть 1. Метод испытаний".
ISO 4546 ISO 4547ISO 6507-1 Metallic materials - Vickers hardness test - Part 1: Test method (Металлы и сплавы. Испытания на твердость по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения)
ISO 6507-2 Metallic materials - Vickers hardness test - Part 2: Verification and calibration of testing machines (Материалы металлические. Определение твердости по Виккерсу. Часть 2. Поверка и калибровка испытательных машин)
ISO 6507-3 Metallic materials - Vickers hardness test - Part 3: Calibration of reference blocks (Металлические материалы. Определение твердости по Виккерсу. Часть 3. Калибровка контрольных образцов)
ISO 10250 Metallic materials - Hardness testing - Tables of Knoop hardness values for use in tests made on flat surfaces (Материалы металлические. Определение твердости. Таблицы значений твердости по Кнупу для испытаний на плоских поверхностях)
В настоящее время действует ISO 4545-4 "Материалы металлические. Определение твердости. Часть 4. Таблица значений твердости по Кнупу для испытаний на плоских поверхностях".
ISO/ТR 16060 Destructive tests on welds in metallic materials - Etchants for macroscopic and microscopic examination (Испытания разрушающие сварных швов металлических материалов. Реактивы для травления при макро- и микроскопическом исследовании)
3 Общие положения
Испытания на твердость по Виккерсу проводят в соответствии с ISO 6507-1, ISO 6507-2 и ISO 6507-3, испытания на твердость по Кнупу проводят в соответствии с ISO 4545, ISO 4546 и ISO 4547.
Испытания на твердость проводят для определения диапазона значений твердости в основном металле (или в двух металлах для разнородного соединения металлов), в зоне термического влияния и в металле сварного шва. Измеряют твердость по отдельным отпечаткам или по группам отпечатков (испытания типа Е) и по ряду расположенных отпечатков (испытания типа R).
Испытания проводят при температуре (23±5)°C. Если испытания проводят при температуре за пределами этого диапазона, то это должно быть оговорено в протоколе испытаний.
На результаты измерения микротвердости влияет вибрация, поэтому измерения следует проводить в месте, свободном от вибрации.
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.
Читайте также: