- •Конспект лекций по курсу Металловедение и сварка Для специальности
- •Введение
- •1. Основы металловедения
- •1.1. Общие представления о строении металлов
- •1.1.1. Общие сведения
- •1.1.2. Понятие о плавлении и кристаллизации металлов и сплавов
- •1.1.3. Строение слитка
- •1.2. Структурное строение металлов
- •1.3. Полиморфизм (аллотропия)
- •1.4. Реальное строение металлов
- •1.4.1.Точечные дефекты
- •1.4.2. Линейные дефекты
- •1.5 Диаграмма прочность – плотность дефектов
- •1.6 Строение сплавов
- •1.7 Твердые растворы
- •1.8 Химические соединения
- •1.9 Механические смеси
- •1.10 Правило фаз (закон Гиббса)
- •1.11 Правило обрезков или правило рычага
- •1.12 Диаграмма состояния 1-го рода для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов
- •1.13 Диаграмма состояния 2-го рода для сплавов с полной растворимостью компонентов в твердом и жидком состоянии
- •1.14 Диаграмма состояния 3 рода для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии
- •1.15 Диаграмма состояния 4 рода сплавов образующих химические соединения
- •1.16 Диаграммы состояния системы с наличием полиморфного превращения
- •1.17 Связь между типом диаграммы состояния и свойствами сплавов
- •2. Железо и его соединение с углеродом
- •2.1 Диаграмма состояния Fe – цементит (метастабильная)
- •2.2 Классификация сталей
- •3 Физико-механические свойства материалов
- •3.1 Общие сведения
- •3.2 Определение механических свойств при растяжении
- •3.3 Ударная вязкость
- •3.4 Твердость материалов
- •3.4.1 Статические методы определения твердости
- •3.4.2 Динамические методы определения твердости
- •4. Сварка
- •4.1 Классификация способов сварки
- •4.2 Сварные соединения
- •4.2.1 Основные типы сварных соединений
- •4.2.2 Условные изображения и обозначения швов сварных соединений
- •4.3 Расчет сварных соединений на прочность
- •4.4 Понятие о свариваемости
- •4.5 Сварочные материалы
- •4.5.1 Проволока стальная сварочная
- •4.5.2 Порошковая проволока
- •4.5.3 Стальные покрытые электроды
- •4.54 Сварочные флюсы
- •4.5.5 Газы для сварки
- •4.5.6 Сварочные материалы для сварки арматурных и закладных изделий
- •4.6 Источники питания сварочной дуги
- •4.6.1 Свойства электрической сварочной дуги
- •4.6.2 Электрические характеристики источников питания
- •4.6.4 Требования к источникам питания
- •4.6.5 Классификация источников питания
- •4.6.6 Обозначение источников питания
- •4.6.7 Сварочные трансформаторы
- •4.6.3 Регулирование силы сварочного тока в трансформаторе
- •4.6.8 Сварочные генераторы
- •4.6.9 Сварочные выпрямители
- •4.6.10 Классификация сварочных полуавтоматов
- •4.6.12 Конструктивные особенности основных узлов сварочных полуавтоматов
- •4.6.13 Инструменты и приспособления сварщика
- •4.6.14 Обслуживание сварочного оборудования
- •5. Контроль сварных соединений
- •5.1 Дефекты сварных соединений
- •5.2 Методы контроля сварных швов
- •5.2.1 Внешний осмотр и измерения
- •5.2.2 Контроль аммиаком
- •5.2.3 Капиллярная дефектоскопия
- •5.2.4 Радиационная дефектоскопия
- •5.2.5 Ультразвуковой метод контроля
- •5.2.6 Магнитный метод дефектоскопии
- •5.2.7 Магнитографический метод контроля
- •5.2.8 Контроль плотности соединений
- •5.2.9 Методы контроля с разрушением сварных соединений
- •5.3 Устранение дефектов сварки
- •5.4 Последствия дефектов сварки
- •Литература
- •Приложение а – Выбор электродов
- •Приложение б – Выбор проволоки при сварке закладных изделий
- •Приложение в – Выбор проволоки для монтажных соединений
5.2.9 Методы контроля с разрушением сварных соединений
К этим методам контроля качества сварных соединений относятся механические испытания, металлографические исследования, специальные испытания с целью получения характеристик сварных соединений. Эти испытания проводят на сварных образцах, вырезаемых из изделия или из специально сваренных контрольных соединений — технологических проб, выполненных в соответствии с требованиями и технологией на сварку изделия в условиях, соответствующих сварке основного изделия.
Целью испытаний является: оценка прочности и надежности сварных соединений и конструкций; оценка качества основного и присадочного металла; оценка правильности выбранной технологии и оборудования; оценка квалификации сварщиков. Свойства сварного соединения сопоставляют со свойствами основного металла. Результаты считаются неудовлетворительными, если они не соответствуют заданному уровню.
Механические испытания проводятся по ГОСТ 6996-66, предусматривающему следующие виды испытаний сварных соединений и металла шва: испытание сварного соединения в целом и металла разных его участков (наплавленного металла, зоны термического влияния, основного металла) на статическое растяжение, статический изгиб, ударный изгиб, стойкость против старения, измерение твердости. Контрольные образцы для механических испытаний выполняют определенных ГОСТом размеров и формы.
Испытаниями на статическое растяжение определяют прочность сварных соединений. Испытаниями на статический изгиб определяют пластичность соединения по величине угла изгиба до образования первой трещины в растянутой зоне. Испытания на статический изгиб проводят на образцах с продольными и поперечными швами со снятым усилением шва заподлицо с основным металлом. Испытаниями на ударный изгиб, а также разрыв определяют ударную вязкость сварного соединения. По результатам определения твердости судят о структурных изменениях и степени подкалки металла при охлаждении после сварки.
Основной задачей металлографических исследований являются установление структуры металла и качества сварного соединения, выявление наличия и характера дефектов. Металлографические исследования включают в себя макро- и микроструктурный методы анализа металлов.
При макроструктурном методе изучают макрошлифы и изломы металла невооруженным глазом или с помощью лупы. Макроисследование позволяет определить характер и расположений видимых дефектов в разных зонах сварных соединений.
При микроструктурном анализе исследуется структура металла при увеличении в 50—2000 раз с помощью оптических микроскопов. Микроисследование позволяет установить качество металла, в том числе обнаружить пережог металла, наличие оксидов, засоренность металла шва неметаллическими включениями, величину зерен металла, изменение состава его, микроскопические трещины, поры и некоторые другие дефекты структуры. Методика изготовления шлифов для металлографических исследований заключается в вырезке образцов из сварных соединений, шлифовке, полировке и травлении поверхности металла специальными травителями. Металлографические исследования дополняются измерением твердости и при необходимости химическим анализом металла сварных соединений. Специальные испытания проводят с целью получения характеристик сварных соединений, учитывающих условия эксплуатации сварных конструкций: определение коррозионной стойкости для конструкций, работающих в различных агрессивных средах; усталостной прочности при циклических нагружениях; ползучести при эксплуатации в условиях повышенных температур и др. Применяют также и методы контроля с разрушением изделия. В ходе таких испытаний устанавливают способность конструкций выдерживать заданные расчетные нагрузки и определяют разрушающие нагружения, т.е. фактический запас прочности. При испытаниях изделий с разрушением схема нагружения их должна соответствовать условиям работы изделия при эксплуатации. Количество изделий, подвергающихся испытаниям с разрушением, устанавливается техническими условиями и зависит от степени их ответственности, системы организации производства и технологической отработанности конструкции.