Требования к изготовлению и испытанию образцов при контроле производственных сварных соединений и аттестации технологии сварки

18.6.11. Заготовку из контрольных стыков для изготовления образцов вырезают механическим способом. Разрешается вырезать заготовки огневой резкой, кроме контрольных стыков из хромомолибденованадиевой стали и стали мартенситного и мартенситно-ферритного классов. 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.

18.6.12. Форма и размеры образцов для механических испытаний должны соответствовать ГОСТ 6996.

Размеры плоских образцов, вырезанных из стыков труб для испытания на растяжение, должны составлять (рис. 18.2), мм:

L = l + 2h.

Длина захватной части образца h устанавливается в зависимости от конструкции испытательной машины.

18.6.13. Образцы для испытания на растяжение и изгиб, вырезанные из контрольных стыковых соединений труб при толщине стенки до 30 мм включительно, необходимо изготавливать на всю толщину основного металла. Выпуклость (усиление) шва и остатки подкладных колец следует снять заподлицо с основным металлом.

Состругивать выпуклость (усиление) шва 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. 18.2, а и 18.3, а) состругивание корня шва должно быть минимальным, позволяющим придать образцу необходимую прямоугольную форму. Удаление корня шва при изготовлении образцов из стыков труб малых диаметров не разрешается.

Рис. 18.2. Форма и размеры образцов для испытаний

сварных соединений на растяжение:

а - для толстостенных труб (S 12 мм);

б - для тонкостенных труб (S 12 мм)

18.6.14. Испытание на изгиб производят по схеме, показанной на рис. 18.3, б.

18.6.15. При толщине стенки труб более 30 мм, если основной металл имеет временное сопротивление более 500 МПа (50 кгс/мм²) и мощность разрывной машины недостаточна для испытания стандартных образцов на растяжение, допускается состругивать образцы со стороны выпуклости шва до 25 мм (рис. 18.4).

18.6.16. Испытание на изгиб контрольных сварных соединений труб при толщине стенки более 30 мм следует производить на образцах, изготовленных во всю толщину стенки трубы, шириной h = 20 мм, при этом испытания образцов проводят "на ребро". Размеры образцов и схема испытания на изгиб "на ребро" приведены на рис. 18.5.

Размеры образца и схема испытания на сплющивание даны на рис. 18.6.

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

Рис. 18.3. Испытание на изгиб:

b = 1,5S, но не менее 10 мм; l = L/3; D = 2S; r = S,

но не более 25 мм; k = 2,5D

Рис. 18.4. Схема вырезки и размеры образца для испытания

на растяжение сварных соединений при размере S > 30 мм

(размер h устанавливается в зависимости от конструкции

испытательной машины)

18.6.18. Все механические испытания необходимо производить при комнатной температуре.

18.6.19. 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 сваренных сталей. Для сварных соединений из стали 15ГС, подвергнутых термообработке, временное сопротивление разрыву должно быть не ниже 451 МПа (46 кгс/мм²). Для сварных соединений труб из стали 20, выполненных газовой сваркой, временное сопротивление разрыву должно быть не ниже 373 МПа (38 кгс/мм²);

Рис. 18.5. Испытание на изгиб "на ребро" сварных

образцов из толстостенных труб (при S > 30 мм):

а - схема вырезки и размеры образца;

б - схема испытаний; D = 2h - диаметр пуансона;

L = D + 2,5h + 80 мм - длина образца; h = r, l = L/3;

l - сварной шов; грани образца на длине l закруглить

Рис. 18.6. Испытание на сплющивание:

а - размеры образца; б - схема испытания;

D_H - наружный диаметр трубы; L - длина образца;

S - толщина стенки трубы; b - просвет между сжимающими

поверхностями в момент появления трещины

б) угол изгиба при испытании сварных образцов на изгиб должен отвечать требованиям табл. 18.12;

Таблица 18.12

Требования к результатам испытаний сварных соединений

на изгиб

------------------------------------

<*1> Значения угла изгиба при испытании сварных соединений технологических трубопроводов из углеродистой стали при толщине свыше 20 мм и из стали аустенитного класса независимо от толщины сваренных деталей должны быть не менее 100°.

<*2> В скобках указаны значения угла изгиба для сварных соединений, выполненных газовой сваркой.

в) просвет "b" (рис. 18.6, б) между сжимающими поверхностями при испытании на сплющивание должен быть:

для газопроводов независимо от марки стали труб - равным или менее 5S;

для остальных трубопроводов:

где а = 0,08 для углеродистых и легированных сталей;

0,09 - для аустенитных сталей;

для труб размером 32 x 5 и 32 x 6 мм из стали 12Х11В2МФ просвет "b" должен быть не более 5,6S и 5,0S соответственно;

г) ударная вязкость при испытаниях на ударный изгиб сварных соединений на образцах типа VI по ГОСТ 6996 должна быть не менее 49 Дж/см² (5 кгс · м/см²) для сварных соединений элементов из стали перлитного, мартенситного и мартенситно-ферритного классов и не менее 69 Дж/см² (7 кгс · м/см²) - для сварных соединений элементов из стали аустенитного класса.

18.6.20. Показатели механических свойств определяются как среднее арифметическое результатов, полученных на заданном числе образцов (по каждому виду испытаний для каждого контрольного сварного стыка). Общий результат испытаний считается неудовлетворительным, если результаты испытаний хотя бы одного из образцов ниже норм: по временному сопротивлению разрыву и углу изгиба - более чем на 10%; по ударной вязкости - более чем на 10 Дж/см² (1 кгс · м/см²).

18.6.21. При получении неудовлетворительных результатов по какому-либо виду испытаний допускаются повторные испытания на удвоенном числе образцов, вырезанных из тех же контрольных сварных соединений, взамен каждого образца, показавшего неудовлетворительные результаты. Если при повторном испытании хотя бы на одном из образцов (кроме образцов газопроводов) получены результаты, не отвечающие установленным нормам, то общий результат механических испытаний считается неудовлетворительным.

В случае получения при повторной проверке неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы на одном стыке газопровода, все стыки, сваренные данным сварщиком газовой сваркой в течение календарного месяца на данном объекте, должны быть удалены, а стыки, сваренные дуговой сваркой, должны быть проверены радиографией.

18.6.22. Изломы образцов, которые получены при механических испытаниях, следует просматривать и обнаруженные крупные дефекты заносить в протоколы механических испытаний. При выявлении хотя бы на одном образце трещин или других дефектов, выходящих за пределы норм, установленных настоящим РД, даже при удовлетворительных результатах механических испытаний и приемлемых результатах металлографического исследования, образцы необходимо забраковывать.

18.6.23. Образцы (шлифы) для металлографического исследования сварных соединений нужно вырезать поперек шва. Образцы для макроисследования всех сварных соединений и для микроисследования сварных соединений элементов при толщине стенки менее 25 мм должны включать все сечение шва, обе зоны термического влияния, прилегающие к ним участки основного металла, а также подкладное кольцо, если оно применялось и не подлежит удалению на производственных стыках. Образцы для микроисследования сварных соединений элементов с толщиной стенки 25 мм и более могут включать лишь часть сечения соединения. При этом расстояние от линии сплавления до краев образца должно быть не менее 12 мм, а площадь контролируемого сечения - не менее 25 x 25 мм. При изготовлении образцов для металлографического исследования угловых и тавровых сварных соединений, выполненных на трубных элементах, контролируемые сечения необходимо разрезать вдоль оси штуцера (привариваемой трубы).

18.6.24. Сварные соединения бракуют, если при металлографическом исследовании макроструктуры хотя бы на одном поперечном шлифе, вырезанном из контрольного сварного соединения, выявлены следующие дефекты:

а) трещины любых размеров и всех видов и направлений, расположенные в металле шва, по линии сплавления и в околошовной зоне основного металла. В стыках труб из стали аустенитного класса допускаются отдельные надрывы протяженностью не более 0,3 мм в пределах одного слоя шва, вызванные усадкой металла при обрыве дуги (один надрыв в данном сечении шва);

б) непровары (несплавления), расположенные у поверхности и по сечению сварного соединения (между основным металлом и металлом шва, а также между отдельными валиками и слоями шва);

в) поры, расположенные в виде сплошной сетки, незаваренные (или не полностью заваренные) прожоги, свищи, смещения внутренних кромок состыкованных труб (деталей), превышающие нормы;

г) местные непровары, вогнутость или выпуклость корня шва (рис. 18.7), превышающие нормы (см. табл. 18.6 - 18.9);

Рис. 18.7. Дефекты корня шва:

а - выпуклость корня шва на участке стыка, сваренного

в нижнем положении; б - вогнутость корня шва на участке

стыка, сваренного в потолочном положении; в - непровар

в корне шва

д) поры, шлаковые и вольфрамовые включения, превышающие нормы, приведенные в табл. 18.13. Показатель концентрации дефектов Кд определяется как сумма наибольших линейных размеров (по высоте шва) всех допустимых дефектов (объемных включений, непровара, смещения кромок и др.), выявленных на любой полосе шириной 10 мм, проходящей по высоте шва или параллельно линии сплавления. Схема подсчета приведена на рис. 18.8.

18.6.25. В околошовной зоне сварных соединений элементов из стали аустенитного класса, выполненных ручной дуговой сваркой, не допускается действительное зерно крупнее номера 1 по шкале ГОСТ 5639 для основного металла.

18.6.26. При микроисследовании сварных соединений, выполненных газовой сваркой на элементах из стали перлитного класса, не допускаются в металле шва и околошовной зоне зерна номер 1 и крупнее по шкале ГОСТ 5639, участки с мартенситной структурой.

18.6.27. При микроисследовании сварных соединений труб из аустенитных сталей структура металла шва должна быть аустенитной с незначительным количеством карбидов, равномерно расположенных по полю и границам зерен, и феррита в случае применения аустенитно-ферритных электродов. Зона термического влияния должна иметь аустенитную структуру с небольшим количеством карбидов, равномерно распределенных по сечению зоны.

18.6.28. При микроисследовании сварных соединений труб из сталей мартенситно-ферритного класса, выполненных ручной дуговой сваркой аустенитным присадочным материалом, типичными структурами являются: для наплавленного металла - аустенит с ферритными прослойками по границам зерен и единичными выделениями карбидов, для высокотемпературной зоны термического влияния - ферритно-аустенитная. Допускается наличие ферритной полосы вдоль линии сплавления со стороны основного металла.

Таблица 18.13

Допустимые размеры включений, выявляемых

при металлографическом исследовании

Примечания. 1. Включения (скопления) с максимальным размером до 0,2 мм включительно не учитываются.

2. Расстояние между любыми двумя включениями и скоплениями должно составлять не менее трехкратного наибольшего размера любого из двух рассматриваемых включений или скоплений.

Рис. 18.8. Схема подсчета показателя концентрации дефектов

(К_Д): К_Д = h₁ + h₂ + h₃ + h₄

18.6.29. Если при металлографическом исследовании контрольных сварных стыков в соответствии с п. 18.6.4, б, проверенных ультразвуком или радиографией, обнаружены недопустимые внутренние дефекты, которые по нормам этих методов контроля должны и могли быть выявлены примененным методом неразрушающего контроля, то все производственные сварные соединения, контролируемые дефектным стыком, подлежат 100%-ной проверке тем же методом дефектоскопии независимо от предусмотренного и выполненного объема неразрушающего контроля. Эту проверку должен осуществлять наиболее опытный и квалифицированный дефектоскопист. Дефектоскописту, проверявшему контрольный стык и пропустившему в нем дефект, выполнять указанный контроль производственных стыков не разрешается.