Разрушающая нагрузка при растяжении сварного шва
При испытании определяют:
- • прочность наиболее слабого участка стыкового или нахлес- точного соединения;
- • прочность металла шва в стыковом соединении.
Определение прочности наиболее слабого участка стыкового и нахлесточного соединения. При испытании сварного соединения на статическое растяжение определяют временное сопротивление наиболее слабого участка.
Испытания проводят, как правило, на образцах, толщина или диаметр которых равен толщине или диаметру основного металла. При испытании сварного соединения из листов разной толщины более толстый лист путем механической обработки должен быть доведен до толщины более тонкого листа.
Форма и размеры плоских образцов для испытания стыковых соединений должны соответствовать рис. 6.14 или 6.15 и табл. 6.2.
Рис. 6.14. Форма и размеры плоских образцов для испытаний стыковых соединений на статическое растяжение
Рис. 6.15. Форма и размеры плоских образцов с рабочей частью для испытаний стыковых соединений на статическое растяжение
Допускается применение цилиндрических образцов типов I, II, III, IV и V. Разрешается применение образцов по приложению 3 к ГОСТ 1497-84.
При испытании материалов высокой прочности разрешается изменять конструкцию захватной части образцов.
Форма и размеры образцов для испытания стыковых соединений стержней должны соответствовать рис. 6.16 и табл. 6.3.
Утолщение шва должно быть снято механическим способом до уровня основного металла. При удалении утолщения разрешается снимать основной металл по всей поверхности образца на глубину
Таблица 6.2
Размеры образцов в мм
Толщина основного металла а | Ширина рабочей части b | Ширина захватной части образца Ь | Длина рабочей части образца/ | Общая длина образца L |
До 6 | 15 ± 0,5 | 25 | 50 | L=l+2h |
Более 6 до 10 | 20±0,5 | 30 | 60 | |
Более 10 до 25 | 25 ±0,5 | 35 | 100 | |
Более 25 до 50 | 30 ±0,5 | 40 | 160 | |
Более 50 до 75 | 35 ±0,5 | 45 | 200 |
Примечания: 1. Длину захватной части образца И устанавливают в зависимости от конструкции испытательной машины.
2. Размеры образца по толщине металла более 75 мм устанавливаются соответствующими техническими условиями.
Таблица 6.3
Размеры образцов в мм
Диаметр стержня d | Длина рабочей части образца/ | Общая длина образца L |
До 10 | 60 | L=l+2h |
Более 10 до 25 | 100 | |
Более 25 до 50 | 160 | |
Более 50 до 75 | 200 |
Примечания: 1. Длину захватной части образца L устанавливают в зависимости от конструкции испытательной машины.
2. Размеры образца по толщине металла более 75 мм устанавливаются соответствующими техническими условиями.
до 15 % от толщины металла или диаметра стержня, но не более 4 мм. Удаление основного металла с поверхности образца производят только с той стороны, с которой снимают утолщение шва или имеется уступ. Строгать утолщение следует поперек шва. Острые кромки плоских образцов должны быть закруглены радиусом не более 1,0 мм путем сглаживания напильником вдоль кромки.
Разрешается строгать утолщение вдоль шва с последующим удалением рисок.
По требованию, оговоренному в стандартах или другой технической документации, разрешается производить испытание образцов типов XII, XIII и XIV без снятия утолщения. В этом случае в формулу подсчета временного сопротивления (п. 34 ГОСТ 1497—84) вводят значение площади сечения образца вне шва.
Рис. 6.16. Форма и размеры плоских образцов для испытаний стыковых соединений на статическое растяжение при недостаточной мощности разрывной машины
При недостаточной мощности разрывной машины разрешается испытывать плоские (рис. 6.17) или цилиндрические (рис. 6.18, 6.19) образцы. Величину захватной части образцов h устанавливают в зависимости от конструкции испытательной машины.
Разрешается применение цилиндрических образцов с другими рабочими диаметрами и другим типом захватной части в соответствии с приложением 1 к ГОСТ 1497—84. Допускается проведение испытаний на образцах типов XII—XVII с более низким классом чистоты обработки при условии соответствия характеристик механических свойств испытываемого металла всем установленным требованиям.
Рис. 6.17. Форма и размеры плоских образцов с рабочей частью для испытаний стыковых соединений на статическое растяжение при недостаточной мощности разрывной машины: а — толщина основного металла, мм
Рис. 6.18. Форма и размеры цилиндрических образцов для испытаний стыковых соединений на статическое растяжение при недостаточной мощности разрывной машины
Рис. 6.19. Форма и размеры цилиндрических образцов с рабочей частью для испытаний стыковых соединений на статическое растяжение при недостаточной мощности разрывной машины
Рис. 6.20. Образцы для контроля прочности сварных соединений труб
Для контроля прочности сварных соединений труб применяют образцы, приведенные на рис. 6.20. В этом случае в формулу подсчета временного сопротивления (п. 34 ГОСТ 1497—84) вводят значение площади сечения трубы вне шва. В случае сплющивания концов трубы, если этого требует конструкция разрывной машины, расстояние от оси шва до начала сплющиваемого участка должно быть не менее 2D.
По требованию, оговоренному в стандартах или другой технической документации, испытание образцов типа XVIII проводится со снятым утолщением шва.
Максимальный диаметр трубы при испытании образцов типов XVIII и IX определяется мощностью оборудования для испытаний.
При недостаточной мощности разрывных машин разрешается при диаметре трубы более 60 мм производить испытание стыкового соединения труб на образцах типов XII и XIII. Образец не выправляют. Для этой же цели разрешается применение образцов типов I—V. Металл шва располагают посередине рабочей части образца (рис. 6.21).
Сварные соединения, выполненные точечной сваркой и электрозаклепками, испытывают на срез путем растяжения образца, приведенного на рис. 6.22, или на отрыв растяжением образца, приведенного на рис. 6.23. При испытании электрозаклепок ширина образца во всех случаях равна 50 мм.
Размеры образца должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 6.4.
Рис. 6.21. Образцы для контроля прочности сварных соединений груб диаметром более 60 мм при недостаточной мощности разрывной машины
Рис. 6.22. Форма и размеры образца с одной сварной точкой, выполненной точечной сваркой или электрозаклепками для испытания на срез:
а — толщина основного металла в мм; h — в зависимости от конструкции испытательных машин; / — длина рабочей части образца
Рис. 6.23. Форма и размеры образца с одной сварной точкой, выполненной точечной сваркой или электрозаклепками для испытания на отрыв растяжением образца
При испытании определяют разрушающую нагрузку на точку в килограммах (ньютонах).
Для предотвращения изгиба образцы типа XXI закрепляют в специальном приспособлении. Приспособление должно обеспечивать жесткость образца и возможность испытания его на разрывных машинах.
Таблица 6.4
Размеры образцов в мм
Толщина основного металла а | Ширина образца Ь, не менее |
До 1 | 20 |
Более 1 до 2 | 25 |
Более 2 до 3 | 30 |
Более 3 до 4 | 35 |
Более 4 до 5 | 40 |
Более 5 | 45 |
Рис. 6.24. Форма и размеры образцов соединения, выполненного шовной сваркой, для испытания на срез путем растяжения образцов
Сварные соединения листов, выполненные шовной сваркой, испытывают на срез путем растяжения образцов, приведенных на рис. 6.24.
При толщине металла до 1,0 мм испытывают образцы типа XXIII. При толщине металла более 1,0 мм выбор типа образца не устанавливается. При испытании определяют разрушающую нагрузку на образец в килограммах (ньютонах).
Вырезку образцов типов XX, XXII и XXIII из контрольных сварных соединений, сваренных точечной или шовной сваркой, производят согласно рис. 6.25. Шаг точек должен обеспечивать возможность вырезки образцов заданных размеров.
Разрешается сваривать образцы с одной точкой в соответствии с рис. 6.25.
Рис. 6.25. Контрольное сварное соединение, выполненное контактной точечной или шовной сваркой, для вырезки образцов типов XX, XXII и XXIII
Источник
Прочность сварных соединений — это возможность в определенных условиях выдерживать нагрузки, не разрушаясь от силовых воздействий. Нагрузки при этом учитываются не только рабочие, но и предельные.
Рабочие состоят из внешних нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации от собственного веса и образующихся при сваривании напряжений. К предельным относят те, которые образуются при текучести в основном сечении и в при этом возникают максимально допустимые деформации и повреждения. Чтобы стыки были надежными и качественными, то перед процессом сваривания необходимо выполнить расчет на прочность сварного шва.
От чего зависит прочность сварочного стыка
Чтобы правильно вычислить прочность сварного шва, необходимо знать какие факторы влияют на прочностные характеристики. Главное условие для создания прочных соединений — соблюдение сварочной технологии.
Но есть также ряд других факторов, от которых зависит насколько качественным будут стыки:
- качество используемых материалов. Коэффициент прочности сварного шва напрямую зависит от того, насколько правильно подобран окружающий металл и какими характеристиками он обладает;
- расходные материалы. Неверно подобранные присадки или электроды не способны сформировать надежное соединение;
- сварочное оборудование должно отвечать требуемой мощности и технологии сварки;
- надежность и качество провара зависит от режима сварки, в частности от силы тока и полярности;
- качество заготовок. На кромочных стыках не должно быть никаких изъянов и вкраплений, поскольку это нарушает форму и прочность шва.
Каждый из этих параметров должен учитываться при планировании сварочных работ и от каждого из них зависит насколько точно будет произведен расчет на прочность сварных соединений.
Как рассчитать на прочность сварочные швы
В зависимости от того, как размещены при сваривании соединяющие элементы, выделяют разные типы швов: угловые, стыковые, тавровые, нахлесточные. На фото ниже можно посмотреть разные способы соединения между собой свариваемых деталей.
Для каждого вида соединений расчет сварных швов на прочность проводится индивидуально и с учетом разных параметров. Прочностные значения стыковых швов определяются по номинальному сечению проваренного участка, на котором отсутствуют наплывы. Для угловых соединений прочностные показатели определяет катет.
В любом случае прежде чем осуществлять расчет прочности сварного шва, необходимо вычислить площадь его поперечного сечения. Установить сечение можно при умножении длины и толщины сварочного соединения.
Определить допускаемое усилие в стыке при растяжении можно по формуле: Р = σp × S × I
При сжатии формула несколько другая: Р = σсж × S × I
Условные обозначения в формулах следующие:
- S — толщина элементов, которые соединяются техникой сваривания;
- I — длина сварочного соединения;
- σp — допустимое напряжение при растяжении;
- σсж — допустимое напряжение при сжатии.
Вычислить какой прочностью будет обладать нахлесточный шов можно по формуле: Р = τср × 0,7К × I, в которой:
- Р — допустимо возможное усилие;
- τср — показатель допускаемого напряжения металла, наплавленного при срезе;
- К — длина катета, которая в формуле проставляется с коэффициентом 0,7;
- I — протяжность соединительного стыка.
Вычисляя несущие возможности стыкового шва необходимо ориентироваться на напряжение, которое является допустимым в самом опасном сечении (s), а также на напряжение, зависящее от предела текучести (HSЭ). Выдерживание соотношений этих двух показателей является обязательным и только при полном их соответствии элемент металлоконструкции будет удовлетворять все выдвигаемые к прочностным характеристикам требования.
Основная задача при подготовке к свариванию металлоконструкций — не превысить максимально допускаемые напряжения рассчитывая прочность сварного шва на разрыв, таблица коэффициентов которого есть на специализированных сайтах в интернете в свободном доступе.
Онлайн расчет прочности стыков
Проведение предварительных расчетов прочности перед свариванием металлоизделий позволяет предотвратить неточности и браки, приводящие к разрушению конструкций. Чтобы безошибочно провести расчет сварных швов на прочность примеры готовых вычислений могут послужить в качестве инструкций правильности выполнения всех действий. А исчислять прочностные свойства лучше всего в онлайн режиме, воспользовавшись специальными программами «Калькулятор прочности».
С помощью программы не составить сложности без погрешностей вычислить несущую способность швов по длине и катету, подобрать диаметр арматуры согласно требуемой на разрыв нагрузки, установить площадь поперечного сечения и рассчитать другие значения, от которых зависит прочность и надежность сварных конструкций.
Интересное видео
Источник
ГОСТ Р ИСО 5178-2010
Группа В09
ОКС 25.160.40
Дата введения 2012-01-01
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным учреждением «Научно-учебный центр «Сварка и контроль» при МГТУ им. Н.Э.Баумана (ФГУ НУЦСК при МГТУ им. Н.Э.Баумана), Национальным агентством контроля и сварки (НАКС) на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 364 «Сварка и родственные процессы»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2010 г. N 606-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 5178:2001* «Испытания разрушающие сварных швов металлических материалов. Испытание на продольное растяжение металла шва сварных соединений, выполненных сваркой плавлением» (ISO 5178:2001 «Destructive tests on welds in metallic materials — Longitudinal tensile test on weld metal in fusion welded joints»).
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом 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
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает размеры образцов для испытаний и порядок проведения испытаний на растяжение для определения механических свойств наплавленного металла сварных швов.
Настоящий стандарт распространяется на все металлические сварные конструкции, изготовляемые с применением сварки плавлением и имеющие сварные швы, размер которых позволяет изготовить цилиндрические образцы для испытаний с размерами согласно ИСО 6892.
Если по отдельным пунктам стандарта не указаны требования, то следует руководствоваться требованиями, изложенными в стандарте ИСО 6892.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий международный стандарт:
ИСО 6892 Материалы металлические. Испытания на растяжение при температуре окружающей среды (ISO 6892 Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature).
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 ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Метод испытаний
Испытание проводят на цилиндрических образцах, вырезанных из наплавленного металла вдоль сварного шва, приложением плавно нарастающей нагрузки до полного разрушения.
Если нет других указаний в стандартах или другой технической документации, то испытания проводят при нормальной температуре (23±5) °С.
4 Символы и их значения
При испытаниях применяют символы и их значения, указанные в ИСО 6892.
5 Отбор образцов для испытаний
5.1 Местоположение
Образцы для испытаний могут быть взяты в виде пробы из продольного сварного шва готового изделия или из специально сваренного контрольного сварного соединения. После механической обработки образец для испытаний по всей длине должен состоять только из наплавленного металла (см. рисунки 1 и 2).
Рисунок 1 — Пример расположения образца для испытаний вдоль шва
Рисунок 1 — Пример расположения образца для испытаний вдоль шва
Рисунок 2 — Примеры расположения образцов для испытаний в поперечном сечении шва
а — для всех сварных швов, согласно принятой классификации | b — для односторонних сварных швов | с — для двусторонних сварных швов |
Рисунок 2 — Примеры расположения образцов для испытаний в поперечном сечении шва
Чтобы обеспечить точность расположения образца на шве, необходимо сделать макротравление поперечного сечения обоих торцов сварного шва.
5.2 Маркировка
Каждая проба должна быть промаркирована согласно своему расположению в конструкции или в шве, из которого она вырезана.
Каждый образец для испытания при вырезке должен быть промаркирован согласно расположению его в испытываемой пробе или контрольном соединении, из которого он вырезан.
5.3 Термообработка и/или старение
Термообработку сварных соединений или образцов для испытания проводят только в тех случаях, если она предусмотрена технической документацией на контролируемое сварное соединение. Сведения о проведении любой термической обработки заносят в протокол испытаний.
При испытаниях сварных соединений из алюминиевых сплавов, склонных к естественному старению, в протокол испытаний заносят время между сваркой и испытаниями.
Примечание — Если при испытании сварных соединений сплавов на основе железа требуется исключить влияние водорода на результаты испытаний, то проводят дегазацию сварных соединений или образцов для испытаний.
5.4 Требования к вырезке образцов для испытаний
5.4.1 Общие требования
Механические или термические процессы, применяемые при изготовлении образцов, не должны оказывать влияния на механические свойства металла.
5.4.2 Сталь
Рубка на ножницах допускается при толщине не более 8 мм. При использовании термической резки или других методов вырезки образцов, которые могут повлиять на результаты испытаний, вырезку производят на расстоянии не менее 8 мм от окончательной поверхности образца.
Термическая резка по толщине сварного соединения параллельно свариваемым поверхностям не допускается.
5.4.3 Другие металлические материалы
Термическая резка не допускается, используют только механическую обработку (например, резка пилой, фрезерование, точение).
5.5 Механическая обработка образцов для испытаний
5.5.1 Место вырезки образцов
Если нет других указаний в стандартах на испытание конкретных сварных швов, то образцы вырезают из середины металла шва: вдоль шва, как показано на рисунке 1, и в поперечном сечении шва, как показано на рисунке 2. В случае, когда образец для испытания берут не из середины шва, размер от лицевой поверхности заносят в протокол испытаний (см. рисунок 2,b). При испытании сварных швов больших толщин или двусторонних сварных швов вырезают несколько образцов по сечению шва (см. рисунок 2,с), в этом случае в протокол испытаний заносят размеры и для каждого образца.
5.6 Размеры
Образец для испытаний должен иметь круглое поперечное сечение, а его размеры по длине определяют как функцию диаметра в соответствии с ИСО 6892.
Стандартный диаметр равен 10 мм. Если это невозможно выполнить, диаметр должен быть насколько возможно большим, но не менее 4 мм. Фактический размер заносят в протокол испытаний.
Захватная часть образца для испытаний должна соответствовать техническим характеристикам разрывной машины.
5.7 Качество изготовления
Допуски на изготовление должны соответствовать ИСО 6892.
Следует избегать деформации материала при закалке или высоком нагреве.
6 Условия испытаний
При испытании образец подвергают возрастающей нагрузке в соответствии с ИСО 6892.
7 Результаты испытаний
7.1 Общие требования
Результаты испытаний следует определять в соответствии с ИСО 6892.
7.2 Контроль поверхности разрушения
Поверхность разрушения после испытаний образца должна быть исследована на наличие каких-либо дефектов, которые могли неблагоприятно повлиять на результаты испытаний. Вид дефектов, их размер и количество должны быть указаны в протоколе испытаний. В случае если присутствуют «рыбьи глаза», они должны быть описаны и только их центральные области следует рассматривать как дефект.
8 Протокол испытаний
Протокол испытаний должен включать следующую информацию дополнительно к той, которая указана в ИСО 6892:
a) ссылку на настоящий стандарт;
b) местоположение образца для испытаний, эскиз, если требуется (рисунки 1 и 2);
c) температура испытаний, если отличается от нормальной температуры;
d) типы и размеры обнаруженных дефектов;
e) диаметр .
Форма протокола испытаний приведена в приложении А.
Приложение А (рекомендуемое). Форма протокола испытаний
Приложение А
(рекомендуемое)
N | ||||||
Согласно WPS | ||||||
Результаты испытаний | ||||||
Производитель: | ||||||
Цель испытаний: | ||||||
Форма конструкции: | ||||||
Основной металл: | ||||||
Присадочный металл: | ||||||
Таблица А.1 — Результаты испытания на растяжение согласно ГОСТ Р ИСО 5178
Образец для испытаний N/положение | Размер/ диаметр | , Н | , H | , Н/мм | , Н/мм | , мм | , % | , % | Темпе- | Приме- |
Исполнитель или группа исполнителей | Утверждаю |
фамилия, дата, подпись | фамилия, дата, подпись |
Приложение ДА (справочное). Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов ссылочным национальным стандартам Российской Федерации (и действующим в этом качестве межгосударственным стандартам)
Приложение ДА
(справочное)
Таблица ДА.1
Обозначение ссылочного международного стандарта | Степень соответствия | Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта |
ИСО 6892 | — | * |
* Соответствующий национальный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. Перевод данного международного стандарта находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов. | ||
Электронный текст документа
подготовлен ЗАО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2011
Источник