16.6. Механические испытания и металлографические исследования

16.6.1. Разрушающий контроль путем механических испытаний и металлографических исследований сварных соединений проводят в целях проверки соответствия прочностных и пластических свойств, характеристик макро- и микроструктуры, формы, размеров и сплошности различных участков сварного соединения требованиям настоящего РД и другой НТД. Механические испытания сварных соединений выполняются по ГОСТ 6996-66 и включают испытания на растяжение, на изгиб или сплющивание, на ударный изгиб. Металлографические исследования включают исследования макроструктуры, сплошности и формы шва, микроструктуры различных зон сварного соединения.

16.6.2. Механические испытания и металлографические исследования выполняют: при аттестации технологии сварки объектов, на которые распространяются правила Госгортехнадзора России, - в объеме, указанном в подразделе 3.5 настоящего РД; при контроле сварочных материалов - в случае и в объеме, регламентированных указаниями раздела 3 настоящего РД; при контроле квалификации сварщиков - во время их аттестации или допуска к работе; при контроле производственных сварных соединений.

Допускается совмещать механические и металлографические испытания при аттестации технологии сварки (кроме первичной), проверке сварочных материалов и испытаниях сварщиков.

16.6.3. Контроль качества производственных сварных соединений изделий, на которые распространяются правила Госгортехнадзора России, проводится: а) путем механических испытаний - стыковых сварных соединений, выполненных газовой и контактной сваркой; б) путем металлографических исследований - стыковых соединений, выполненных газовой и контактной сваркой; деталей из сталей разных структурных классов независимо от способа сварки; угловых и тавровых сварных соединений (в том числе соединений труб или штуцеров с коллекторами и трубопроводами), а также тройниковых соединений независимо от способа сварки.

Не являются обязательными испытания на растяжение и металлографические исследования контрольных сварных соединений, выполненных газовой сваркой, при условии контроля производственных стыков УЗД или радиографированием в объеме 100%, а также испытания на ударный изгиб для труб и деталей с толщиной стенки менее 12 мм, элементов котлов, работающих под давлением менее 8 МПа (80 кгс/см ) при расчетной температуре стенки не выше 450°С, трубопроводов пара и горячей воды II-IV категорий.

16.6.4. Контроль производственных сварных соединений трубопроводов, на которые не распространяются правила Госгортехнадзора России, проводится путем механических испытаний допускных (пробных) стыков, а для газопроводов, кроме того, путем механических испытаний контрольных стыков: надземных и внутренних газопроводов всех давлений диаметром менее 50 мм; надземных и внутренних газопроводов давлением до 0,005 МПа (0,05 кгс/см ) диаметром 50 мм и более; подземных (наземных) газопроводов всех давлений, сваренных газовой сваркой.

Допускные стыки свариваются в соответствии с требованиями п.3.1.3, а также в случае, если сварщик приступает к сварке новой группы однотипных стыков, которые он на данном объекте не сваривал.

Механические испытания проводятся в соответствии с требованиями п. 16.6.8.

16.6.5. Механические испытания и металлографические исследования проводят на образцах, изготавливаемых из:

сварных соединений, свариваемых для проведения производственной аттестации технологии сварки (см. подраздел 3.5);

сварных соединений, свариваемых для проверки качества сварочных материалов (см. пп. 3.4.14 и 3.4.19);

контрольных сварных соединений (стыков), вырезаемых из штатного изделия (либо из допускного стыка) или свариваемых одновременно со сваркой этого изделия для оценки качества готовых производственных сварных соединений в соответствии с требованиями настоящего подраздела.

Контрольные сварные соединения должны быть идентичны контролируемым производственным стыкам по марке стали, размерам труб (при контроле однотипных сварных соединений - по одному из типоразмеров), конструкции и виду соединения и выполнены по технологическому процессу, применяемому при изготовлении, монтаже или ремонте котлов и трубопроводов (тем же методом сварки, с использованием соответствующих сварочных материалов, на тех же режимах, с тем же подогревом и т.п.). Сварные соединения (или вырезанные из них образцы) должны быть термообработаны (если термообработке подвергаются производственные стыки) по режиму, регламентированному требованиями раздела 15.

16.6.6. Число контрольных сварных соединений, контролируемых в соответствии с п. 16.6.3 (для изделий, подконтрольных Госгортехнадзору России), должно быть не менее одного на все однотипные производственные сварные соединения, выполненные каждым сварщиком в течение 6 месяцев (в том числе для разных заказов).

После перерыва в работе сварщика более 3 месяцев следует выполнять новое контрольное сварное соединение. Из каждого контрольного сварного соединения изготавливается не менее:

двух образцов для испытания на статическое растяжение;

двух образцов для испытания на статический изгиб;

трех образцов для испытания на ударный изгиб;

одного образца (шлифа) для металлографических исследований при контроле сварных соединений из углеродистой и низколегированной стали и двух образцов - при контроле сварных соединений из высоколегированной стали.

В случае невозможности вырезки всех предусмотренных настоящим пунктом образцов из одного контрольного стыка образцы в требуемом количестве должны быть вырезаны из двух или нескольких контрольных стыков, при этом число выполняемых контрольных стыков должно быть соответственно увеличено.

16.6.7. Механические испытания контрольных стыков труб поверхностей нагрева котлов и трубопроводов пара и горячей воды наружным диаметром 108 мм и менее при толщине стенки менее 12 мм можно проводить как на отдельных образцах, вырезанных из контрольного стыка, так и на целых стыках со снятым усилением. В последнем случае испытание на изгиб заменяется испытанием на сплющивание, а минимальное число контрольных стыков должно быть не менее одного для каждого из предусмотренных видов испытаний.

16.6.8. Для механических испытаний сварных соединений трубопроводов, на которые не распространяются правила Госгортехнадзора России, отбираются стыки в следующем объеме:

для газопроводов - не менее 0,5% общего числа стыков, сваренных каждым сварщиком в течение календарного месяца при сооружении объекта;

для прочих трубопроводов - не менее 1% общего числа стыков, сваренных на данном объекте независимо от числа сварщиков.

В случае, если производственные стыки трубопроводов (кроме газопроводов) подвергаются неразрушающему контролю в объеме 100%, механические испытания не производятся.

По окончании изготовления контролируемого соединения, включая термическую обработку (если она предусмотрена), сварное соединение должно быть проверено теми же неразрушающими методами контроля (УЗД или радиографией), которые предусмотрены для производственных сварных соединений. При неудовлетворительных результатах контроля контрольные соединения должны быть изготовлены в удвоенном количестве. Если и при повторном неразрушающем контроле будут получены неудовлетворительные результаты, общий результат считается неудовлетворительным. В этом случае должны быть подвергнуты дополнительной проверке качество материала, оборудование и квалификация сварщика.

16.6.9. Из каждого контрольного стыка трубопроводов, на которые не распространяются правила Госгортехнадзора России, вырезаются:

из стыка газопровода (условным диаметром свыше 50 мм) - три образца для испытания на растяжение, три образца для испытания на изгиб;

из стыка прочих трубопроводов - два образца для испытания на растяжение, два образца для испытания на изгиб, три образца для испытания на ударный изгиб (для технологических трубопроводов Р более 10 МПа и I категории по СН 527-80 при толщине стенки 12 мм и более).

Стыки газопроводов условным диаметром до 50 мм включительно испытываются целыми стыками (с неснятым усилением) на растяжение и (со снятым усилением) на сплющивание. Таким же образом могут испытываться контрольные стыки прочих трубопроводов диаметром 108 мм и менее при толщине стенки менее 12 мм.

16.6.10. Заготовку из контрольных стыков для изготовления образцов вырезают механическим способом. Разрешается вырезать заготовки огневой резкой, кроме контрольных стыков из хромомолибденованадиевой стали. В этом случае заготовка должна быть сделана до термообработки (если она предусмотрена) и должен быть оставлен припуск не менее 5 мм на каждую сторону реза для образцов, подвергаемых механическим испытаниям, и 10 мм для образцов, предназначенных для металлографических исследований. Окончательная форма придается образцам путем механической обработки без применения предварительной правки.

16.6.11. Из вертикальных контрольных стыков, сваренных без поворота труб, заготовки образцов вырезают по схеме, приведенной на рис. 16.1. Для горизонтальных стыков можно применять любое расположение заготовок по окружности стыка.

Рис. 16.1. Схемы вырезки образцов из вертикальных неповоротных контрольных стыков:

а - стык труб котлов и трубопроводов пара и горячей воды, подведомственных Госгортехнадзору России, из углеродистых и низколегированных сталей; б - то же из высоколегированных сталей аустенитного или мартенситно-ферритного класса; в - то же из углеродистых и низколегированных сталей при контроле только корневого слоя шва, выполненного аргонодуговой сваркой; г - стык газопроводов и технологических трубопроводов; Р- заготовки под образцы для испытаний на растяжение; З - заготовки под образцы для испытаний на изгиб; У - заготовки под образцы для испытания на ударный изгиб; М - заготовки под образцы для металлографических исследований

16.6.12. Форма и размеры образцов для механических испытаний должны соответствовать ГОСТ 6996-66.

Размеры плоских образцов, вырезанных из стыков труб при толщине стенки 12 мм и более, и размеры образцов, вырезанных из стыков труб поверхностей нагрева, для испытания на растяжение должны составлять (рис. 16.2), мм:

........	До 6	7-10	11-25	26-50	51-75
....	15	20	25	30	35
..........	25	30	35	40	45
..........	50	60	100	160	200

Рис.16.2. Форма и размеры образцов для испытаний сварных соединений на растяжение:

а - для толстостенных труб; б - для тонкостенных труб

Длина захватной части образца устанавливается в зависимости от конструкции испытательной машины:

.

16.6.13. Образцы для испытания на растяжение и изгиб, вырезанные из контрольных стыков трубопроводов при толщине стенки до 30 мм включительно, необходимо изготовлять на всю толщину основного металла. Усиление шва и остатки подкладных колец следует снять заподлицо с основным металлом.

Состругивать усиление у образцов, предназначенных для испытания на растяжение, необходимо поперек шва, при этом основной металл можно снять на всей рабочей части образца на глубину до 1 мм с каждой стороны. При изготовлении плоских образцов (рис. 16.2, а и 16.3, а) состругивание корня шва должно быть минимальным, позволяющим придать образцу необходимую прямоугольную форму. Удаление корня шва при изготовлении образцов из стыков труб поверхностей нагрева не разрешается.

16.6.14. Испытание на изгиб производят по схеме, показанной на рис. 16.3, б.

Рис. 16.3. Испытание на изгиб: , но не менее 10 мм; ; ; ,

но не более 25 мм;

16.6.15. При толщине стенки трубопровода более 30 мм, если основной металл труб имеет временное сопротивление более 500 МПа (50 кгс/мм ) и мощность разрывной машины недостаточна для испытания стандартных образцов на растяжение, допускается состругивание образцов со стороны усиления шва до 25 мм (рис. 16.4).

Рис.16.4. Схема вырезки и размеры образца для испытания на растяжение сварных соединений

при размере > 30 мм (размер устанавливается в зависимости от конструкции испытательной машины)

16.6.16. Испытание на изгиб сварных соединений трубопроводов при толщине стенки более 30 мм следует производить на образцах, изготовленных во всю толщину стенки трубы, шириной = 20 мм, при этом испытания образцов проводят "на ребро". Размеры образца и схема испытания на изгиб "на ребро" приведены на рис. 16.5.

Рис. 16.5. Испытание на изгиб "на ребро" сварных образцов из толстостенных труб (при > 30 мм): а -схема вырезки и размеры образцов; б -схема испытаний; - диаметр пуансона;

+80 мм -длина образца; ; ; - сварной шов; грани образца на длине закруглить

Размеры образца и схема испытания на сплющивание даны на рис. 16.6.

Рис. 16.6. Испытание на сплющивание: а - размеры образца; б - схема испытания на сплющивание;

- наружный диаметр трубы; - длина образца; - толщина стенки трубы;

- просвет между сжимающими поверхностями в момент появления трещины

(Измененная редакция, Изм. № 1)

16.6.17. Для испытания сварного соединения на ударный изгиб образцы изготовляют из средней части шва с надрезом, расположенным по середине образца со стороны раскрытия шва.

16.6.18. Все механические испытания необходимо производить при комнатной температуре.

16.6.19. Результаты механических испытаний сварных соединений должны удовлетворять следующим требованиям:

а) временное сопротивление разрыву при испытании однородных сварных соединений на растяжение должно быть не ниже минимально допустимого для основного металла, а при испытании сварных соединений элементов с разными нормативными значениями временного сопротивления - не ниже минимально допустимого значения временного сопротивления разрыву менее прочной из свариваемых сталей. Для сварных соединений из стали 15ГС, подвергнутых термообработке, временное сопротивление разрыву должно быть не ниже 451 МПа (46 кгс/мм ). Для сварных соединений труб из стали 20, выполненных газовой сваркой, временное сопротивление разрыву должно быть не ниже 373 МПа (38 кгс/мм );

б) угол изгиба при испытании сварных соединений на изгиб должен отвечать требованиям табл. 16.12; просвет "b" между сжимающими поверхностями при испытании сварных стыков на сплющивание независимо от марки стали труб должен быть при появлении первой трещины не более величины, подсчитанной по формуле:

.

в) ударная вязкость при испытаниях на ударный изгиб сварных соединений на образцах типа VI по ГОСТ 6996-66 должна быть не менее 49 Дж/см (5 кгс·м/см ) для сварных соединений элементов из стали перлитного и мартенситно-ферритного классов и не менее 69 Дж/см (7 кгс·м/см ) для сварных соединений элементов из стали аустенитного класса.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

Таблица 16.12