Виды несплошностей в металле

Обновлено: 28.04.2024

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ДЕФЕКТЫ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ
МЕТАЛЛОВ ПЛАВЛЕНИЕМ
Классификация, обозначение и определения
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
Минск
Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Институтом электросварки им. Е.О. Патона Национальной Академии наук Украины; Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 72 «Сварка и родственные процессы»
ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации
2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 11 от 23 апреля 1997 г.)
За принятие проголосовали:

Наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Беларусь

3 Настоящий стандарт полностью соответствует ИСО 6520 - 82 «Классификация дефектов швов при сварке металлов плавлением (с пояснениями)»
4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 2 марта 2001 г. № 115 - ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30242 - 97 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2003 г.
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1 Область применения
2 Классификация дефектов
3 Наименование, определение и обозначение дефектов
Группа 1. Трещины
Группа 2. Поры
Группа 3. Твердые включения
Группа 4. Несплавление и непровар
Группа 5. Нарушение формы шва
Группа 6. Прочие дефекты

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ДЕФЕКТЫ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ МЕТАЛЛОВ ПЛАВЛЕНИЕМ
Классификация, обозначение и определения
Imperfections in metallic fusion welds.
Classification, designation and definitions
Дата введения 2003 - 01 - 01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает классификацию, определения и условные обозначения дефектов швов, зон термического влияния и основного металла при сварке металлов плавлением.

2 Классификация дефектов

2.1 Дефекты при сварке металлов плавлением образуются вследствие нарушения требований нормативных документов к сварочным материалам, подготовке, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом.
2.2 В настоящем стандарте дефекты классифицированы на шесть следующих групп:
1 - трещины;
2 - полости, поры;
3 - твердые включения;
4 - несплавления и непровары;
5 - нарушение формы шва;
6 - прочие дефекты, не включенные в вышеперечисленные группы.

3 Наименование, определение и обозначение дефектов

Наименование, определение и обозначение дефектов приведены в таблице 1.
В таблице приведены:
- в графе 1 - трехзначное цифровое обозначение каждого дефекта или четырехзначное цифровое обозначение его разновидностей;
- в графе 2 - буквенное обозначение дефекта, используемое в сборниках справочных радиограмм Международного института сварки (МИС);
- в графе 3 - наименование дефекта на русском, английском и французском языках;
- в графе 4 - определение и/или поясняющий текст;
- в графе 5 - рисунки, дополняющие определение при необходимости.
Таблица 1

Дефекты металлический изделий

Производство предметов из металла представляет собой сложный технологический цикл. Некоторые операции могут как исключаться из этой цепочки, так и проводиться повторно. В процессе обработки металл претерпевает изменения, на нем могут появляться изъяны. Далее вы узнаете, какие бывают дефекты металлических изделий, а также как их можно выявить.

Типы дефектов металлических изделий

Из-за дефектов ухудшаются физико-механические свойства металлов, такие как электропроводность, магнитная проницаемость, прочность, плотность, пластичность. Принято выделять изъяны тонкой структуры или атомарного масштаба, а именно дислокации, вакансии, пр., и более грубые. К последним относятся субмикроскопические трещины, появляющиеся на границах блоков кристалла и на его поверхности.

Еще более грубыми считаются микро- и макроскопические дефекты металлических изделий, предполагающие нарушение сплошности или однородности. Они появляются по двум причинам: из-за несовершенства используемой технологии и низкой технологичности многокомпонентных сплавов. Дело в том, что при работе с подобными сплавами необходимо особенно точно соблюдать режимы, установленные для всех этапов изготовления и обработки.

С точки зрения прикладного, технического понимания, дефектами называют отклонения от установленной нормы, при которых ухудшаются рабочие характеристики металла или металлического изделия, происходит снижение сортности или отбраковка продукции. Но нужно понимать, что не любой изъян металла распространяется на изделие. Если отклонения не влияют на работу металлической детали, они не воспринимаются в качестве недостатков.

Отклонения, признанные дефектами для изделий, эксплуатируемых в определенных условиях (допустим, при усталостном нагружении), могут не приниматься во внимание при других условиях работы (например, при статическом нагружении).

Литьевые дефекты металлических изделий

Сегодня в металлургии принято использовать несколько классификаций брака, получаемого при литье.

Дефекты делятся на типы по месту нахождения. Так, если брак выявлен внутри участка, его считают внутренним. Если же проблема проявилась при дальнейшей обработке, ее относят к внешнему браку.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

С точки зрения внешнего проявления, выделяют такие основные виды дефектов отливок, как пригар, при котором слой формовочных материалов, спекшихся с металлом, крепко присоединился к поверхности заготовки, и приливы, которые представляют собой отклонение размеров отливок от проекта в большую сторону.

Приливы делят на:

Заливы, которые образуются вдоль стыка частей формы. Причина их появления кроется в несоблюдении размеров моделей и плохом соединении элементов опок.
Подутость (распор) – возникает из-за давления расплава на рыхлую смесь.
Нарост, который появляется, когда поток расплава размывает форму при заливке.
Просечки (гребешки, заусенцы), образующиеся при затекании расплава в повреждения формы или стержня.

Нередко дефекты при литье проявляются в виде пороков поверхности. Сюда относятся:

Засоры. Массы зерен земли или шлаков. Эта проблема появляется из-за ошибок, допущенных при проектировании форм, непродуманного расположения литников, несоблюдения технологии складирования и перевозки.
Ужимины – образуются при сырой формовке, когда слой земли разрывается в месте конденсации жидкости и расплав заполняет образовавшуюся пустоту.
Спаи, или неслитины, возникают, когда происходит контакт между слоями охладившегося расплава. Поскольку не достигнута необходимая температура, потоки не могут правильно сплавиться.
Плены – появляются, когда окисляются легирующие добавки.
Морщинистость, или складчатость. Данный дефект выглядят как разнонаправленные складки на поверхности металлического изделия. Такой изъян связан со скоплением большого объема углерода в металле.
Выпот – провоцирует взрывообразное выделение скоплений графита, поэтому он похож на множество лопнувших пузырьков.
Корольки появляются и из-за разбрызгивания расплава при заливке. В этом случае шарик металла кристаллизуется отдельно от отливки, не соединяясь с ней.
Коробление отливки возникает по причине внутренних напряжений, провоцируемых неравномерным остыванием.

Также среди распространенных пороков литья стоит назвать трещины. Подобные дефекты металлических изделий также делятся на виды:

Горячие. Возникают, когда металл достигает температуры кристаллизации, обычно вызваны усадочным напряжением. Имеют неровные формы.
Холодные. Появляются при более низких температурах, чем горячие, при этом отличаются ровным, прямым профилем.
Межкристаллические. Образуются на металлических изделиях из легированных сталей в тех зонах, где имеются неметаллические включения.

Помимо прочего, нередко на предметах из металла появляются газовые дефекты:

Ситовидная пористость, то есть большое количество мелких пузырьков в теле детали.
Газовые раковины, которые представляют собой крупные каверны, возникшие после выхода и объединения мелких пузырьков.

Пластические дефекты металлических изделий

При отбраковке заготовок достаточно часто приходится сталкиваться с включениями инородных металлических или неметаллических тел, причем последние бывают различной величины, формы.

Надрыв представляет собой местные несквозные разрывы, находящиеся поперек или под углом к направлению обработки материла. Такие дефекты образуются из-за раскрытия внутренних несплошностей материала, а также несоблюдения норм, установленных для процесса обработки.

Сквозной разрыв отличается от предыдущего вида тем, что на металлическом изделии наблюдаются сквозные несплошности. Они образовываются при деформации плоской заготовки, имеющей неравномерную толщину, либо причиной появления сквозного разрыва могут стать вкатанные инородные тела.

Накол выглядит как несквозные единичные или групповые точечные углубления. Они появляются при использовании загрязненных смазочно-охлаждающих жидкостей, попадании на заготовку мелких металлических и инородных элементов. Еще одной причиной для образования накола могут стать выступы и налипшие частицы на валках.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Вмятинами называют отдельные единичные углубления различных размеров, форм, имеющие пологие края. Вмятины появляются из-за повреждения металла в процессе производства, перевозки, хранения.

Забоина представляет собой углубление неправильной формы. Обычно такой дефект имеет острые края, поскольку появляется при ударе металлического изделия.

Отпечаток – периодически повторяющиеся углубления, выступы, расположенные по всему металлическому изделию или на некоторых его участках. Отпечатки появляются под действием неровностей на прокатных и правильных валках.

Задир выглядит как широкое продольное углубление с неровным дном и краями. Причина его появления состоит в резком трении заготовки о детали оборудования, при помощи которого осуществляется обработка.

Риска – это продольное узкое углубление, дно которого может быть закругленным либо плоским. Образуется при царапании заготовки металлического изделия выступами на поверхности оборудования.

Царапина представляет собой углубление неправильной формы, имеющее произвольное направление. Появляется из-за механических повреждений, например, во время складирования, перевозки металлических изделий.

Потертостью называют нарушение блеска на отдельно взятом участке металлического изделия, а также скопление мелких разнонаправленных царапин. Такие дефекты появляются из-за трения металлических изделий между собой.

Налип появляется в результате прилипания к металлическому изделию частиц или слоя металла с инструмента.

Закат образуется за счет вдавливания в изделие частиц обрабатываемого металла, заусенцев, выступов и других дефектов, появившихся в процессе обработки.

Пережог проявляется в виде темных, оплавленных или окисленных пятен на металлическом изделии, которые образуются, если была превышена температура, время нагрева материала.

Расслоение выглядит как отделение слоя материала на торцах, кромках металлического изделия, заготовки. Причина для расслоения одна – изначально внутри металла были дефекты, такие как рыхлости, включения, внутренние разрывы, пережог.

Плена представляет собой расслоение, обычно имеет форму языка, идущего по направлению обработки и одним краем соединенного с основным металлом. Подобное расслоение появляется, если в металле изначально были надрывы, трещины, пузыри, либо при нагреве материала был допущен его пережог, оплавление.

Чешуйчатость представляет собой пластическую деформацию, вызванную пережогом или недостаточной пластичностью металла периферийной зоны. В соответствии с названием, такие разрывы на металлическом изделии больше всего похожи на чешую или сетку.

Рябизна выглядит как скопление углублений, появившихся на металлическом изделии во время проката или плавки.

Смятой поверхностью называют тип деформации, при котором на металлическом изделии появляются складки, изгибы, волны, при этом не вызывающие разрыва металла.

Излом представляет собой полосу поперек направления прокатки или под углом к нему. Изломы появляются из-за резкого перегиба в процессе сматывания, разматывания рулонов, либо при перекладке тонких листов.

Недотрав выглядит как пятна, полосы, появившиеся на металлическом изделии из-за неравномерного травления.

Перетрав – это местное или общее разъедание поверхности изделия, которое проявляется как точечные либо контурные углубления. Образуется, так же как и недотрав, при несоблюдении режима травления.

Пятна загрязнения могут иметь форму полос, натеков, разводов. Их оставляют на поверхности металлического изделия технологическая эмульсия, загрязненное масло, мазут.

Коррозионные пятна могут быть светлыми или темными, обычно имеют шероховатую текстуру, так как появляются под действием коррозии.

Цвета побежалости проявляются в виде окисленных участков, то есть пятен и полос различной окраски и формы. Такие пятна отличаются гладкой поверхностью, так как проявляются при нарушении норм термической обработки и травления.

Кольцеватость характерна только для круглых металлических заготовок – на их поверхности появляются повторяющиеся кольцеобразные выступы, углубления. Виной тому пластическая деформация, плавка.

Следы плавки несколько похожи на кольцеватость, они выглядят как повторяющиеся светлые и темные полосы. Однако в данном случае полосы идут по заготовке в любом направлении: могут быть продольными, поперечными либо спиралеобразными. Образуются при плавке.

Омеднение проявляется как покраснение некоторых участков поверхности металлического изделия. Такие пятна образуются после контактного выделения меди, что связано с нарушением режимов термической обработки и травления.

Серповидность полос и лент – это отклонение формы металлического изделия от поверочной линейки. Такой дефект измеряют в миллиметрах на метр длины полуфабриката.

Овальностью называют отклонение поперечного сечения изделия от формы круга. Если с – максимальный, d – минимальный и т – средний диаметр сечения, то по формуле c - d/m × 100 можно рассчитать отклонение от идеальной формы в процентах.

Разностенность – несовпадение толщины стенки по длине трубы с номинальной толщиной либо разница в толщине заготовки по ее площади.

Разнотолщинность – отклонение толщины плоского изделия по длине и ширине от установленных параметров либо разница толщины стенки вдоль длины металлической трубы.

Фестонистость представляет собой появление выступов по краю металлического изделия при глубокой штамповке листов и лент. Направление выступов соответствует направлению оси прокатки.

Способы обнаружения дефектов металлических изделий

Существует несколько уровней исследования, которые используются для разных глубин и размеров дефектов:

Субмикроскопическое исследование.
Микроанализ.
Макроанализ.

Под дефектами кристаллического строения металлов принято понимать отклонения от структуры идеального, то есть бездефектного, кристалла.

Дефекты кристаллической структуры делят на типы в соответствии с их формой и размерами:

Дислокации, то есть отсутствие полуплоскости кристаллической решетки.
Вакансии или пустоты в узлах кристаллической решетки.
Атомы внедрения, предполагающие присутствие в решетке дополнительных атомов между узлами.
Атомы замещения, то есть атомы другого элемента, находящиеся в узлах кристаллической решетки обрабатываемого металла.

1. Субмикроскопическое исследование.

Цель его состоит в выявлении дефектов на границах кристаллов или зерен. Дело в том, что из-за неравномерности кристаллизации или недостаточного питания зародышей жидким раствором появляются тонкие прослойки между блоками кристаллов. Либо причина может скрываться в выделении на поверхности кристаллов твердой фазы нерастворимых соединений и элементов. Так, фосфор и целый ряд тугоплавких металлов не способны образовывать соединения с железом в сталях, поэтому они откладываются на границах зерен.

В число субмикроскопических дефектов входят сколы в стали 38Х2МЮА. Причина их появления проста: во время легирования стали алюминием по границам зерен выделяются локальные плоскости, которые и становятся слабым местом металла во время дальнейшей обработки.

2. Микроанализ.

При подобном исследовании для выявления дефектов используют микроскопы с увеличением более 100 крат. Именно микроанализ применяется чаще всего при поиске литейных дефектов. Этот метод позволяет определить балл зерна, наличие и количество включений неметаллической природы, меди, серы и фосфора, структуру металла.

От доли углерода и легирующих элементов, содержащихся в стали, зависит, какие твердые фазы выделятся при кристаллизации. Отметим, что данные стадии имеют различную прочность, твердость и пластичность. В стойких к коррозии марках стали при разных температурных режимах охлаждения формируются фазы аустенита, мартенсита или ледобурита.

Также к ключевым характеристикам, определяющим качество металла, относится балл зерна. Дело в том, что при снижении данного показателя повышается пластичность металла, но снижается его прочность. Однако легирование карбидообразователями или тугоплавкими материалами позволяет добиться упрочнения стали, сохраняя при этом ее изначальную пластичность.

Одним из главных направлений исследования микроанализа считается определение доли вредных примесей и неметаллических включений (в процентах). Чаще всего роль вредной примеси играют сера и фосфор, из-за которых сталь приобретает такие свойства, как красноломкость и хладноломкость.

Чтобы металл мог применяться для производства изделий, доля этих двух элементов должна укладываться в установленные нормы. Благодаря контролю неметаллических включений удается установить содержание в стали оксидов, сульфидов, нитридов и других соединений. Отметим, что такие примеси могут влиять на металл как положительным, так и отрицательным образом.

3. Макроанализ.

Данный способ изучения представляет собой визуальное выявление дефектов металлических изделий, иными словами, с его помощью поверхность рассматривается при увеличении до 30 крат. Такое исследование позволяет обнаружить крупные дефекты поверхности или глубинных слоев металла. Нужно понимать, что макроскопические изъяны могут образовываться на любом этапе производства металлического изделия – от выплавки и до хранения. Чаще всего после выявления подобных деформаций металл забраковывают или возвращают на доработку.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Виды несплошностей в металле

Металлопродукция из стали и сплавов

Термины и определения

Steel and alloy metal products. Surface defects. Terms and definitions

Дата введения 2022-09-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им.И.П.Бардина")

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 120 "Чугун, сталь, прокат"

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

ЗАО "Национальный орган по стандартизации и метрологии" Республики Армения

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 марта 2022 г. N 182-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 21014-2022 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2022 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

Введение

Установленные в настоящем стандарте термины расположены в систематизированном порядке, отражающем систему понятий данной области знания.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.

Нерекомендуемые к применению термины-синонимы приведены в круглых скобках после стандартизованного термина и обозначены пометой "Нрк".

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, нерекомендуемые к применению термины-синонимы - курсивом.

Наличие квадратных скобок в терминологической статье означает, что в нее заключены два (три, четыре и т.д.) термина, имеющие общие терминоэлементы.

В алфавитном указателе данные термины приведены отдельно с указанием номера статьи.

Приведенные определения можно при необходимости изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в настоящем стандарте.

В стандарте приведены иноязычные эквиваленты стандартизованных терминов на немецком (de), английском (en) и французском (fr) языках. Если иноязычный эквивалент не указан, это означает его отсутствие в иностранных терминологических стандартах, а также соответствующих нормативных словарях.

Термины и определения с целью их пояснения и иллюстрации дополнены графическими (схематичными) изображениями дефектов, а также фотографиями дефектов (приложение Б). Внешний вид дефектов может отличаться от фотографий, приведенных в настоящем стандарте.

В стандарте приведен алфавитный указатель терминов на русском языке, а также алфавитные указатели иноязычных эквивалентов на немецком, английском и французском языках.

Дополнительные термины и определения, необходимые для понимания описания дефектов поверхности, приведены в приложении А.

Дефекты металлопродукции первичной стадии производства и заготовок металлургического производства при последующих прокатке или ковке могут развиваться в дефекты поверхности проката и кованой металлопродукции. При этом дефекты поверхности могут иметь схожий внешний вид, но различную природу происхождения.

Фотографические изображения внешнего вида дефектов поверхности и в отдельных случаях макро- и микроструктуры в зоне дефекта приведены в приложении Б.

Настоящий стандарт устанавливает термины и определения дефектов поверхности основных видов металлопродукции из стали и сплавов, формоизменение которых заканчивается в металлургическом производстве: непрерывнолитых заготовок, плоского проката (листов, полос, лент, рулонов), сортового проката, фасонного проката и кованой металлопродукции.

В Российской Федерации действует ГОСТ Р 58765-2019 "Металлопродукция из стали и сплавов. Термины и определения".

Термины и определения дефектов поверхности металлопродукции первичной стадии производства (отливок) приведены в ГОСТ 19200.

Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах нормативной и технической документации, входящей в сферу работ по стандартизации и (или) использующих результаты этих работ.

2 Нормативная ссылка

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий межгосударственный стандарт:

ГОСТ 19200 Отливки из чугуна и стали. Термины и определения дефектов

3 Термины и определения

3.1 Дефекты поверхности непрерывнолитых заготовок, обусловленные процессами выплавки, обработки и разливки

3.1.1 вдавленная окалина: Дефект поверхности в виде вкраплений первичной окалины или конгломерата окалины, налипших на элементах поддерживающей и направляющей арматуры тянуще-правильного аппарата машины непрерывного литья заготовок.

3.1.2 газовый пузырь (Нрк. пора, перфорированное отверстие): Дефект поверхности в виде единичных или групповых пустот, полостей округлой или вытянутой формы, возникающий из-за высокого уровня выделяющихся газов ( , , ) в стали при сгорании избыточного количества смазки в кристаллизаторе, из-за повышенного содержания влаги в масле, использования непросушенных промковшей, влажных ферросплавов и при разливке открытой струей (рисунок 1, рисунок Б.1).

Рисунок 1 - Газовые пузыри на поверхности заготовки

Примечание - Дефект может располагаться как на поверхности, так и в подповерхностном слое заготовки.

3.1.3 заворот корочки (Нрк. плена): Дефект поверхности в виде несплошности, образующейся в результате попадания окисленной или шлаковой корочки металла с мениска на поверхность заготовки (рисунок 2, рисунок Б.2).

Рисунок 2 - Завороты корочки

1 Дефект может иметь как локальный характер, так и поражать всю или значительную часть поверхности непрерывнолитой заготовки.

2 Дефект чаще возникает при разливке "холодного" металла, металла с пониженной жидкотекучестью, при недостаточно раскисленной стали, загрязненности металла неметаллическими включениями, резком изменении скорости вытягивания, неравномерной подаче смазки при открытой выплавке, внезапной остановке, некачественной шлакообразующей смеси.

3.1.4 наплыв (Нрк. заливина, нахлестка): Дефект поверхности в виде неравномерной и нерегулярной поверхностной волнистости, являющейся следствием залива металла за закристаллизовавшуюся и отошедшую от стенки кристаллизатора оболочку заготовки при колебаниях скорости разливки и уровня металла в кристаллизаторе, а также при прорывах кристаллизующейся корочки металла с последующим их "залечиванием" (рисунок 3, рисунок Б.3).

Рисунок 3 - Наплыв

1 Дефект может сопровождаться поперечными трещинами.

2 Дефект может образовываться из-за изношенной или деформированной гильзы, некачественной шлакообразующей смеси, неравномерной подачи смазки при открытой разливке, внезапной остановки вытягивания заготовки, обрызгивания стенок кристаллизатора вследствие неудовлетворительной организации струи при открытой разливке.

3.1.5 неметаллическое включение: Дефект поверхности в виде неметаллических частиц, образующихся в результате несоблюдения заданных режимов раскисления стали, температурных режимов, неравномерной подачи стали в кристаллизатор, применения эррозионнонестойких* огнеупорных материалов и т.д. (рисунок 4, рисунок Б.4).

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Рисунок 4 - Неметаллические включения

Примечание - Дефект может располагаться как на поверхности, так и в металле (в подповерхностном слое) заготовки.

3.1.6 поперечная трещина: Дефект поверхности в виде разрывов металла по ребрам или граням заготовки в поперечном направлении (перпендикулярно направлению разливки металла), возникших из-за увеличения сил трения между заготовкой и рабочей поверхностью кристаллизатора (избыточная конусность, деформация рабочей поверхности кристаллизатора, недостаточное количество смазки, отклонения в центровке кристаллизатора относительно технологической оси ручья и т.д.) (рисунок 5, рисунок Б.5).

а - поперечные трещины по ребрам и граням

б - поперечная трещина по ребру и грани заготовки

Рисунок 5 - Поперечные трещины

1 Дефект появляется при наличии растягивающих напряжений вдоль оси заготовки, а также в результате чрезмерного охлаждения кристаллизатора. Дефект располагается по межосевым пространствам дендритной структуры и заканчивается скоплением ликватов. "Залечивание" дефекта в кристаллизаторе приводит к образованию дефектов "наплывов", при значительном развитии - к прорыву корочки металла. Напряжения при выпрямлении заготовки могут также вызвать образование дефекта, особенно при разливке чувствительной к трещинам марки стали и низкой температуре заготовки. В этом случае дефект возникает сверху заготовки по малому радиусу.

2 Чаще всего дефект располагается по складкам от возвратно-поступательного движения механизма стола качания кристаллизатора.

3.1.7 поперечная ужимина (Нрк. поперечная вмятина): Дефект в виде поперечного углубления, размеры которого уменьшаются по направлению к оси кристаллизатора (рисунок 6).

Рисунок 6 - Поперечная ужимина

1 Дефект может проявляться через определенный интервал, при остановках разливки могут переходить в пояс.

2 Дефект может сопровождаться трещинами. Ужимины, не сопровождающиеся трещинами, не оказывают влияния на дальнейший передел.

3.1.8 пояс (Нрк. перехват): Дефект поверхности в виде разрыва, охватывающего часть или весь периметр заготовки, образовавшийся в результате длительного перерыва в подаче металла в кристаллизатор либо при чрезмерно резком понижении скорости разливки (рисунок 7, рисунок Б.6).

Рисунок 7 - Пояс

Примечание - Дефект, как правило, не подлежит зачистке, участки с поясами вырезают из непрерывнолитой заготовки, что обусловливает дополнительную потерю металла.

3.1.9 продольная трещина: Дефект поверхности в виде разрыва металла, наблюдающегося по ребрам и прилегающим к ним участкам или граням заготовки в продольном направлении (параллельно направлению разливки металла) и образующегося из-за неравномерности первичного охлаждения, неотцентрированной струи стали из промковша в кристаллизатор, изношенности гильзы, неравномерности охлаждения заготовки в зоне вторичного охлаждения, внутренних напряжений, возникающих в процессе формирования заготовки и обусловленных пониженной прочностью (рисунок 8, рисунок Б.7).

а - дефект по ребру заготовки

б - дефект на грани около ребра заготовки

Рисунок 8 - Продольные трещины

Примечание - Дефект обычно образуется в кристаллизаторе.

3.1.10 продольная ужимина (Нрк. продольная вмятина): Дефект в виде продольных углублений (впадин, канавок), который может сопровождаться грубыми наружными продольными или внутренними трещинами (в основном по месту расположения), а также искажением профиля заготовок (рисунок 9, рисунок Б.8).

Рисунок 9 - Продольные ужимины

3.1.11 риска (Нрк. задир): Дефект поверхности в виде продольного линейного углубления без выступающих кромок, представляющий собой повреждение поверхности заготовки приварами металла или шлака, находящимися на поверхности направляющих роликов, роликов правки или неподвижных направляющих (рисунок 10, рисунок Б.9).

Рисунок 10 - Риска

1 Дефект может быть непрерывным или периодически повторяющимся, единичным или групповым.

2 Стенки дефекта гладкие, полость обычно заполнена окалиной, могут присутствовать частицы налипшей шлакообразующей смеси. При последующих операциях края дефекта могут прикатываться.

3 Дефект не сопровождается изменением микроструктуры и неметаллическими включениями.

3.1.12 сетчатые [паукообразные] трещины: Дефект, представляющий собой взаимно пересекающиеся небольшие извилистые трещины в виде сетки, локализованной вокруг центра зарождения [расходящихся лучей из центров зарождения], распространяющиеся вдоль и поперек поверхности непрерывнолитой заготовки и представляющие собой межзеренное разрушение поверхности непрерывнолитой заготовки и слитка (рисунок 11, рисунок Б.10).

а - сетчатые трещины

б - паукообразные трещины

Рисунок 11 - Сетчатые [паукообразные] трещины

1 Дефект образуется из-за нарушения теплоотвода, работы шлакообразующей смеси, дефектов и износа конструкции кристаллизатора (например, неудовлетворительная конусность, износ стенок).

2 Выявляются только после удаления окалины с поверхности непрерывнолитой заготовки.

3 Сетчатые трещины образуются при температурах ниже температур начала плавления (солидус) в зоне вторичного охлаждения и по границам зерен, ослабленным неметаллическими включениями.

Паукообразные трещины возникают при температурах окончания плавления (ликвидус) и проходят по границам первичных зерен, ослабленным жидкими пленками сульфидов, цветных металлов или их легкоплавкими оксидами.

4 Сетчатые трещины располагаются как в межосных участках, так и пересекают оси дендритов и идут по границам первичного зерна аустенита, распространяются на глубину до 20 мм.

5 В микроструктуре дефект имеет вид тонких извилистых трещин как вышедших, так и не вышедших на поверхность. Трещины располагаются в основном по ферритной составляющей феррито-перлитной структуры.

При горячей деформации непрерывнолитых заготовок с сетчатыми трещинами на прокате могут образовываться рванины.

3.1.13 складчатость (Нрк. глубокие метки качания, следы качания кристаллизатора): Дефект поверхности, представляющий собой поперечные впадины и обусловленный неверным соотношением между частотой качания кристаллизатора, амплитудой и скоростью разливки, нарушением технологии разливки и охлаждения (рисунок 12, рисунок Б.11).

Рисунок 12 - Складчатость

3.1.14 трещина напряжения (Нрк. термическая трещина): Дефект поверхности, представляющий собой разрыв металла, направленный вглубь, и образующийся на поверхности из-за неравномерного охлаждения непрерывнолитой заготовки (рисунок Б.12).

1 Дефект располагается как по всей длине непрерывнолитой заготовки, так и локально.

2 В поперечном сечении макротемплета дефект имеет ступенчатый характер.

3 На образование дефекта влияет несколько факторов:

- профиль заготовки (чем больше масса заготовки, тем больше при охлаждении градиент температур по сечению и склонность к трещинообразованию);

- химический состав стали;

- скорость охлаждения непрерывнолитой заготовки.

4 Дефект, как правило, не подлежит исправлению и приводит к разрушению при дальнейшей деформации.

ГОСТ Р 50.05.21-2019 Система оценки соответствия в области использования атомной энергии. Нормы допустимых несплошностей основного металла, сварных соединений и наплавленных поверхностей оборудования и трубопроводов атомных станций. Порядок разработки

Система оценки соответствия в области использования атомной энергии. Нормы допустимых несплошностей основного металла, сварных соединений и наплавленных поверхностей оборудования и трубопроводов атомных станций. Порядок разработки

Текст ГОСТ Р 50.05.21-2019 Система оценки соответствия в области использования атомной энергии. Нормы допустимых несплошностей основного металла, сварных соединений и наплавленных поверхностей оборудования и трубопроводов атомных станций. Порядок разработки

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ГОСТР 50.05.21— 2019

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Система оценки соответствия в области использования атомной энергии

НОРМЫ ДОПУСТИМЫХ НЕСПЛОШНОСТЕЙ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА, СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И НАПЛАВЛЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

Москва Стандартинформ 2019

ГОСТ Р 50.05.21—2019

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом «Российский концерн по производству электрической и тепловой энергии на атомных станциях» (АО «Концерн Росэнергоатом»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 322 «Атомная техника»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому ре* гулированию и метрологии от 9 апреля 2019 г. Na 123*ст

4 ВВЕДЕН 8ПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Содержание

1 Область применения. 1

2 Нормативные ссылки. 1

3 Термины и определения.

4 Обозначения и сокращения.

5 Общие положения.

6 Исходные данные для разработки Норм.

7 Порядок разработки Норм.

8 Расчет допустимых размеров несолошностей.

Приложение А (рекомендуемое) Вид норм допустимых размеров несллошностей.

Приложение Б (рекомендуемое) Процедура определения остаточных напряжений.

Приложение В (рекомендуемое) Расчет кинетики несллошностей. 1

ГОСТ Р 50.05.21—2019

НОРМЫ ДОПУСТИМЫХ НЕСПЛОШНОСТЕЙ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА. СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И НАПЛАВЛЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

Conformity assessment system for the use of nuclear energy. Norms of allowable discontinuities of the base metal, welded joints and deposited surfaces of equipment, pipetines of nuclear power plants. Development procedure

Дата введения — 2019—08—01

1.1 Настоящий стандарт устанавливает порядок разработки и применения норм допустимых не-сплошностей в основном металле, сварных соединениях и наплавленных поверхностях (далее — металле) оборудования, трубопроводов и других элементов атомных станций при проведении оценки соответствия в форме контроля при эксплуатации, проводимого в соответствии с федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии [1]. устанавливающими правила контроля металла при эксплуатации.

1.2 Настоящий стандарт предназначен для разработки норм допустимых несплошностей в металле оборудования, трубопроводов и других элементов атомных станций, для которых в (1] не установлены нормы оценки их качества.

1.3 Настоящий стандарт распространяется на оборудование, трубопроводы и другие элементы атомных станций (за исключением корпуса реактора) с реакторными установками типа водо-водяной энергетический реактор, реактор большой мощности канальный и энергетический гетерогенный петлевой реактор с шестью петлями циркуляции теплоносителя.

1.4 Настоящий стандарт может применяться для исследовательских ядерных установок, при условии его включения в состав проектной или конструкторской документации.

1.5 Настоящий стандарт не применяется для разработки норм толщин стенок с механизмами деградации, которые приводят к изменению толщины стенки оборудования, трубопроводов и других элементов атомных станций в процессе эксплуатации (например, эрозионно-коррозионный износ, кавитация. эрозия и т. д.).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт;

ГОСТ Р 50.05.15 Система оценки соответствия в области использования атомной энергии. Оценка соответствия в форме контроля. Неразрушающий контроль. Термины и определения.

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных 8 данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом

утверждения. Если после утверждения настоящего стандарта s ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 50.05.15. [1]. а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 доминирующий механизм деградации: Один из нескольких механизмов деградации, старения. повреждений металла, приводящий к наиболее быстрому росту несплошности.

3.2 критический размер несплошности: Геометрические размеры несплошности. которые определены без коэффициентов запаса прочности.

3.3 нормы допустимой несплошности: Допустимые геометрические размеры несплошности металла оборудования, трубопроводов и других элементов атомных станций.

3.4 расчетная несплошность: Используемая в расчете несллошность. представленная в виде трещины.

4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

АС — атомная станция;

ГИ — гидравлические испытания;

КИН — коэффициент интенсивности напряжений:

МГИ —металлографические исследования;

МКЭ — метод конечных элементов;

MP3 — максимальное расчетное землетрясение;

НДС — напряженно-деформированное состояние;

НУЭ — нормальные условия эксплуатации;

ПКД — проектная и конструкторская документация.

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

а — высота поверхностной расчетной несплошности. м:

с — лолудлина расчетной несплошности. м;

s — толщина стенки, м;

— допускаемое значение коэффициента интенсивности напряжений. МПа м ш ;

К, — коэффициент интенсивности напряжений для трещины нормального отрыва. МПа м 1 ' 2 ;

Т_к — критическая температура хрупкости материала. ’С;

Т — температура, *С;

K_fC — критический коэффициент интенсивности напряжений для трещины нормального отрыва. МПа м ш :

л_к— коэффициент запаса для коэффициента интенсивности напряжений;

ДТ — температурный запас для коэффициента интенсивности напряжений. ’С; J— значение J-мнтеграла, Н/мм;

[J] — допускаемое значение J-интеграла. Н/мм;

J_e — критическое значение J-интеграла. Н/мм;

п_/ — коэффициент запаса для ./-интеграла;

ОД. 1 с )а — максимально допустимые размеры расчетной несплошности. м;

Да. Дс — увеличение размеров расчетной несплошности при циклическом и статическом нагружении. м:

R — радиус трубопровода, м;

— общие мембранные напряжения, МПа;

ст_ь — общие иэгибные напряжения. МПа;

2 ~~ п Р е Дв л текучести при расчетной температуре. МПа;

R T _m — предел прочности при расчетной температуре. МПа:

л_а. л _с ~* коэффициенты запаса для методики по предельным пластическим состояниям;

а™ — мембранные напряжения, вызванные гидравлическими испытаниями;

(о™)^, — остаточные напряжения после проведения гидравлических испытаний. МПа;

₂ — фактическое значение предела текучести. МПа;

— остаточные напряжения в основном металле, МПа;

s*, — толщина шва. м;

х — координата по нормали к поверхности, м;

Я — коэффициент асимметрии цикла напряжений;

N — количество циклов нагружения элемента конструкции в эксплуатации;

t — длительность статического нагружения, с;

— I — I — скорость роста трещины для статического нагружения, м/с;

K_sl — значение коэффициента интенсивности напряжений при статическом нагружении. МПа м 1 ' 2 ;

C_sj. л — характеристики диаграммы коррозионно-статического разрушения:

—— “ттт — скорость роста трещины для циклического нагружения, м/с;

ЛК — размах коэффициента интенсивности напряжений. МПа м 1/2 ;

С_о. т — характеристики кинетической диаграммы усталостного разрушения;

X_mjn. “ минимальное и максимальное значения коэффициента интенсивности напряжений. МПа - м ,/2 ;

п аЫ' n cN — коэффициенты запаса на прирост размеров трещины а и с соответственно при циклическом нагружении;

n_aS. n_cS — коэффициенты запаса на прирост размеров трещины а и с соответственно при статическом нагружении.

5 Общие положения

5.1 Нормы допустимых размеров несплошностей металла оборудования, трубопроводов и других элементов АС (далее — Нормы) применяются при проведении эксплуатационного неразрушающего контроля для оценки результатов контроля.

5.2 При разработке Норм должны быть проанализированы механизмы образования и развития дефектов с учетом норм и правил [2].

5.3 Нормы необходимо определять по доминирующему механизму повреждения (деградации) с учетом опыта эксплуатации на основании критериев прочности с учетом скорости развития несплош-ностей. Нормы могут определяться как на весь срок службы, так и на межконтрольный период.

5.4 При сравнении Норм с результатами неразрушающего контроля необходимо учитывать погрешности измерений, установленные для методик контроля, входящих в систему неразрушающего контроля.

5.5 При разработке Норм должны использоваться значения механических и физических свойств, характеристики статической и циклической трещиностойкости основного металла, металлов сварных соединений и металла наплавленных поверхностей с учетом их прогнозируемого состояния до следующего контроля или на весь срок эксплуатации.

6 Исходные данные для разработки Норм

Исходными данными для разработки Норм являются:

- наименование контролируемого элемента;

- данные проектно-конструкторских чертежей и фактические геометрические размеры оборудования. трубопровода или другого элемента АС;

-фактические значения механических и физических свойств, характеристики статической и циклической трещиностойкости сталей для основного металла, металлов сварных соединений и металла наплавленных поверхностей, при их отсутствии — данные документов по стандартизации с учетом деградации свойств основного металла;

- способ изготовления сварного соединения и способ нанесения наплавленных поверхностей (при их наличии);

- условия проведения термической обработки после изготовления сварного соединения и/или нанесения наплавленной поверхности;

- условия эксплуатации элемента (температура, давление, весовые нагрузки, параметры среды);

- срок службы с момента ввода в эксплуатацию, с момента замены или ремонта оборудования, трубопровода или другого элемента АС;

- данные предэксллуатационного и эксплуатационного контроля исследуемого контролируемого элемента;

-опыт эксплуатации сварных соединений (наличие, особенности и размеры обнаруженных не-сплошностей), данные МГИ (при наличии).

7 Порядок разработки Норм

7.1 Порядок разработки Норм должен включать.

- определение расчетной эоны оборудования или трубопровода;

-определение расчетных значений геометрических размеров рассчитываемого элемента. При этом необходимо учитывать влияние коррозии, эрозии или их сочетание на весь период планируемой эксплуатации, а при использовании фактических значений необходимо еще учитывать погрешности измерений;

-определение расчетных значений механических и физических свойств, характеристик статической и циклической трещиностойкости с учетом возможных и/или фактических механизмов деградации металла, металла сварного соединения и металла наплавленных поверхностей на период планируемой эксплуатации;

- определение НДС для расчетной зоны оборудования, трубопровода для режимов эксплуатации НУЭ. ГИ и НУЭ в сочетании с MP3 с указанием граничных условий;

- определение расчетных значений остаточных напряжений в основном металле, металле сварного соединения и металле наплавленных поверхностей;

- расчет допустимых размеров несплошностей на прогнозируемый момент времени.

7.2 Нормы рекомендуется оформлять в виде, представленном в приложении А.

8 Расчет допустимых размеров несплошностей

8.1 Общие положения

8.1.1 Расчеты допустимых размеров несплошностей необходимо проводить с использованием:

- КИН — только для элементов, которые находятся в хрупком/квазихрупком состоянии в процессе эксплуатации;

- критериев предельно-пластических состояний — только для элементов, которые находятся в вязком состоянии в процессе эксплуатации;

- J-интеграла — для элементов, которые находятся в хрупком (квазихрупком) или вязком состоянии в процессе эксплуатации.

8.1.2 Расчеты допустимых размеров несплошностей необходимо проводить для поверхностных и подповерхностных несплошностей. ориентированных в продольном и поперечном направлении.

8.1.3 Для случая поверхностной несллошности в качестве расчетной принимается лолуэллилти-ческая трещина с полуосями а и с. выходящая на поверхность рассматриваемой зоны.

Для случая подповерхностной несллошности в качестве расчетной принимается поднаплавочная полуэллиптическая трещина, локализованная в основном металле (или в сварном шве), малая ось которой перпендикулярна поверхности стенки рассматриваемой эоны и контур трещины (берега) соприкасается с поверхностью раздела «основной металл (или сварной шов) — антикоррозионная наплавка».

8.2 Расчет допустимых размеров несплошностей по критериям сопротивления разрушению

8.2.1 Допустимые размеры расчетной несплошности определяются из соотношения сопротивления хрупкому разрушению с использованием КИН

8.2.2 Зависимость (KJ от [Г- Т_к] получают как огибающую двух кривых, определяемых по исходной температурной зависимости К^. Одна из этих кривых получается делением ординат исходной кривой на коэффициент запаса л_к. другая — смещением исходной кривой вдоль оси абсцисс на значение температурного запаса ДТ.

Значения коэффициентов запаса п_к и температурного запаса ДТ для различных режимов нагружения элемента (компонента) приведены в таблице 1.

Читайте также: