Способ определения склонности к холодным трещинам

 

Изобретение относится к области сварки, а именно, к способам оценки склонности к холодным трещинам сварных соединений, обусловленной водородными явлениями. Сущность изобретения: образец "карандашной" пробы и образцы, заваренные различными способами, помещают в сосуд с запирающей жидкостью, например, глицерином, сравнивают величину диаметров пузырьков диффузионно-подвижного водорода, выделившихся на поверхности сварных швов, судят по ним о величине напряжений второго рода и делают вывод о склонности сварных соединений к холодным трещинам. 1 табл.

Настоящее изобретение относится к сварке, а именно к способам оценки склонности к холодным трещинам сварных соединений, обусловленной водородными явлениями.

При изучении проблемы технологической и эксплуатационной прочности металла сварных конструкций одним из важнейших аспектов является определение напряженного состояния металла.

Известны способы определения напряженного состояния сварного соединения с помощью тензорезисторов [1] Их применение связано с разрушением конструкции. Цикл испытания длителен, информация не является полной, так как тензорезисторы занимают определенную поверхность; поэтому, к примеру, получить данные о распределении напряжений вдоль шва невозможно.

Известны также способы определения напряженного состояния металла с помощью различного рода покрытий, например, муаровых [2] Но для этой цели необходимо готовить поверхность металла, цикл испытаний является длительным, требуется специальное оборудование, использующее поляризационный свет и др.

Наиболее близким к предлагаемому является способ [3] при котором методом рентгенографии определяют напряжения второго рода, влияющие на склонность к образованию холодных трещин, затем сравнивают их с заданной величиной и по результату судят о надежности сварного соединения.

Способ требует применения сложной аппаратуры, длительного времени съемки и обработки данных, специальной обработки поверхности.

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности и удешевление способа оценки склонности к холодным трещинам сварных соединений.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе определения склонности к холодным трещинам сварных соединений, содержащих диффузионно-подвижный водород, при котором за параметр, влияющий на склонность к трещинообразованию, принимают напряжения второго рода в сварном шве, определяют этот параметр и сравнивают с заданной величиной, новым является то, что образец "карандашной" пробы и сварные образцы, выполненные различными способами, помещают в сосуд с запирающей жидкостью, а диаметр пузырьков, выделившихся на поверхности сварных швов сравнивают с диаметром пузырьков диффузионно-подвижного водорода, выделившегося на поверхности образца "карандашной" пробы.

Анализ известных технических решений показал, что заявляемая совокупность признаков в технике не встречается и не следует для специалистов явным образом из уровня техники, что дает основание утверждать о соответствии предлагаемого изобретения требованиям новизны и изобретательского уровня.

Сущность изобретения заключается в следующем. Опытные образцы заваривались различными способами (валиками на проход в одном направлении, каскадом, поперечной горкой и др.) и помещались в коробку из оргстекла, заполненную глицерином или другой запирающей жидкостью. Было обнаружено, что диаметр пузырьков диффузионно-свободного водорода на поверхности сварных швов был неодинаков. Выполнили сварку "карандашной" пробы и также поместили образец в коробку с глицерином. Выделившиеся пузырьки были крупные, достаточно равномерно распределенные. Известно, что "карандашная" проба выполняется в медной, водоохлаждаемой изложнице, при этом происходит свободная усадка наплавленного металла и его кристаллическая решетка практически не искажается. Уровень напряжений в таком образце минимальный. Предположение, что имеется взаимосвязь между напряженным состоянием образца, искажением кристаллической решетки металла и диаметром выделившихся пузырьков диффузионно-свободного водорода, было подтверждено рентгенографическими исследованиями образцов и испытаниями проб ЦНИИТмаша на склонность к образованию трещин, см. таблицу. Пример, подтверждающий возможность осуществления способа.

Сварку опытных образцов осуществляли проволокой ПП-АН57, тип Э-70, диаметр 2,2 мм, сила тока 400-450 А, напряжение 34-35 В. Заготовки опытных образцов из стали 142ГМР имели размеры 4040150 мм, угол раскрытия 55^o.

Первоначально выполнили сварку "карандашной" пробы и поместили образец в эвдиометр, заполненный глицерином. Затем произвели сварку образцов различными способами: валиками на проход в одном направлении валиками на проход с чередованием направлений сварки ("горкой", "каскадом") "поперечной горкой" Образцы поместили также в сосуды с запирающей жидкостью (глицерином). Через три дня установили, что на поверхности "карандашной" пробы выделились пузырьки диффузионно-подвижного водорода с диаметром около 2 мм. На образцах, заваренных валиками на проход в одном направлении выделившиеся пузырьки были очень мелкие 0,06 мм в диаметре. Образцы, выполненные валиками на проход с чередованием направления сварки имели пузырьки диаметром около 0,1 мм. А на поверхности сварного шва, заваренного способом "поперечная горка", пузырьки диффузионно-подвижного водорода были около 1,5 мм в диаметре. Испытания образцов показали, что наименьшую склонность к образованию холодных трещин имеют образцы, выполненные "поперечной горкой".

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить надежность сварных изделий при их эксплуатации, обосновать необходимость отпуска сварных соединений на стадии их производства для удаления диффузионно-подвижного водорода.

Вышесказанное позволяет утверждать, что предлагаемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и исключает использование дорогостоящей аппаратуры для рентгеновских исследований, подготовку поверхности образцов, операции по замеру напряжений и обработке данных. Способ является простым, дешевым и производительным.

Формула изобретения

Способ определения склонности к холодным трещинам, при котором задают критерий склонности к образованию холодных трещин, сравнивают его с полученными параметрами в сварном соединении и по полученному результату делают вывод о надежности сварного соединения, отличающийся тем, что сварные соединения помещают в сосуд с запирающей жидкостью и определяют диаметр пузырьков диффузионно-подвижного водорода, в качестве эталона берут образец "карандашной" пробы, который также помещают в сосуд с запирающей жидкостью, а в качестве критерия склонности к образованию холодных трещин принимают диаметр пузырьков диффузионно-подвижного водорода, выделившегося на образце "карандашной пробы".

РИСУНКИ

Рисунок 1