BADANIA NISZCZĄCE

ZŁĄCZY SPAWANYCH

BADANIE WŁAŚCIWOŚCI

MECHANICZNYCH

STATYCZNA PRÓBA

ROZCIĄGANIA MATERIAŁÓW,

STOPIW I SPOIN

Statyczną

próbę

rozciągania

stosuje

się

do

określenia

wytrzymałości materiałów podstawowych, materiałów podstawowych,

stopiw i spoin.

Podstawową próbą rozciągania stosowaną w badaniach wła sności

materiałów podstawowych, spoin i stopiw jest statyczna próba

rozciągania w temperaturze otoczenia przeprowadzona według

wymagań normy PN-EN 10002-1. Przeprowadza się ją na próbkach

okrągłych, kwadratowych, prostokątnych lub pierścieniowych w

zależności od kształtu i wymiarów wyrobów metalowych, spoin i

stopiw w temperaturze otoczenia zwykle (23 ±5)°C. Próbki do badań

wykonuje się przez obróbkę mechaniczną odcinka próbnego

pobranego z materiału podstawowego, stopiwa lub spoiny. Na

rysunku przedstawiono próbki do badań na rozciąganie o kształcie

okrągłym, prostokątnym i pierścieniowym oraz próbkę do badań na

rozciąganie wyciętą z rury. Wymiary próbek określają załączniki do

wyżej wymienionej normy.

Za pomocą badań na rozciąganie określa się następujące

właściwości mechaniczne:

•wytrzymałość na rozciąganie - R

m

[MPa];

•granicę plastyczności (R

eH

- górną granicę plastyczności lub R

eL

-

dolną granicę plastyczności, R

p

- umowną granicę plastyczności przy

wydłużeniu nieproporcjonalnym, R

r

-umowną granicę plastyczności

przy wydłużeniu trwałym, R

t

- umowną granicę plastyczności przy

wydłużeniu całkowitym) [MPa];

•wydłużenie procentowe po rozerwaniu - A [%];
•przewężenie procentowe przekroju po rozerwaniu - Z [%].

Próbki do badania na rozciąganie:

1 - grubość próbki do badań lub grubość ścianki rury, 2 — szerokość równoległej części próbki do badań próbki

płaskiej lub średnia szerokość próbki wyciętej z rury w postaci paska lub szerokość drutu płaskiego, 3 - średnica

części równoległej próbki okrą głej, średnica drutu okrągłego lub wewnętrzna średnica rury, 4 - średnica zewnętrzna

rury, 5 - początkowa długość pomiarowa, 6 — długość części równoległej, 7 - długość całkowita próbki, 9 -

początkowe pole przekroju poprzecznego części równoległej próbki, 12 - część uchwytowa próbki

Próbka do badań na rozciąganie wycięta z rury:

1 - grubość ścianki rury, 2 - średnia szerokość próbki wyciętej z rury w postaci

paska, 5 - początkowa długość pomiarowa, 6 - długość części równoległej, 7 -

długość całkowita próbki, 9 - początkowe pole przekroju poprzecznego części

równoległej próbki, 12 - część uchwytowa próbki

Metody badania oraz zasady pobierania próbek do

badania stopiwa ze stali, niklu i stopów niklu podaje seria

norm PN-EN ISO 15792. Próbki do badania wycina się z

jednostronnie spawanego złącza próbnego doczołowego

przygotowanego na V z podkładką według normy PN-EN ISO

15972-1 (rys. 3.3). Próbki na rozciąganie usytuowane w

środku złącza (rys. 3.4) mogą być wycinane mechanicznie

lub termicznie, przy czym krawędź cięcia termicznego

powinna znajdować się co najmniej 10 mm od brzegu

spoiny.

Złącze próbne do badania właściwości mechanicznych stopiwa:

t-12 do 25 mm, a ≥ 80 do 150 mm, β = 10

o+2,5

, b = 10 do 24 mm, l ≥ 150

mm, u ≥ 6mm

Usytuowanie próbki do badania stopiwa na

rozciąganie

Próbę

rozciągania

stosowaną

w

badaniach

materiałów

podstawowych, spoin i stopiw w temperaturze otoczenia można

stosować także do określania właściwości mechanicznych w

temperaturaturze podwyższonej

, zgodnie z normą PN-EN 10002-

5. Podczas próby, najczęściej w zadanej temperaturze badania,

wyznacza się wytrzymałość na rozciąganie (R

m

), górną i dolną

granicę plastyczności, wydłużenie procentowe po rozerwaniu (A) i

przewężenie procentowe po rozerwaniu (Z). Kształt i wymiary

próbek zależą od kształtu i wymiarów wyrobów metalowych,

których własności mają być określone. Przekrój poprzeczny próbki

powinien być okrągły, kwadratowy, prostokątny lub pierścieniowy.

Kształty i wymiary próbek podają załączniki normy PN-EN 10002-

5. Urządzenie do nagrzewania próbki powinno być tak wykonane,

aby próbka mogła osiągnąć zadaną temperaturę i zachować

wymagane tolerancje temperatury badania.

Dopuszczalne odchyłki między zadaną i mierzoną temperaturą

powinny wynosić:

•± 3°C przy 0 < 600°C,
•± 4°C przy 600°C < 0 < 800°C,
•±5°Cprzy 800°C < 0 < 1000°C.

Próbka powinna być nagrzana do określonej temperatury i przed

przyłożeniem siły utrzymywana w tej temperaturze przez co najmniej

10 minut.

Próbę rozciągania w podwyższonych temperaturach przeprowadza

się dla materiałów podstawowych, stopiw materiałów dodatkowych

do spawania i spoin przeznaczonych do pracy w warunkach

podwyższonej temperatury.

STATYCZNA PRÓBA POPRZECZNEGO

ROZCIĄGANIA DOCZOŁOWYCH ZŁĄCZY

SPAWANYCH

Podstawową

próbą

rozciągania

stosowaną

w

badaniach

właściwości złączy spawanych jest próba rozciągania próbek

poprzecznych według normy PN-EN 895. Przeprowadza się ją w

celu określenia wytrzymałości na rozciąganie i położenia przełomu

w spawanych złączach doczołowych.

Ponieważ złącze spawane jest

niejednorodne pod względem własności, nie określa się granicy

plastyczności i wydłużenia próbki, lecz jedynie wytrzymałość na

rozciąganie.

Jeśli w odpowiedniej normie dotyczącej zastosowania

podano takie wymaganie, to należy zaznaczyć kierunek przeróbki

plastycznej materiału podstawowego, to jest kierunek walcowania

czy wytłaczania, w stosunku do kierunku wycinania próbki do

badania.

Próbkę pobraną ze złącza spawanego poprzecznie do spoiny poddaje

się rozciąganiu w sposób ciągły aż do zerwania, zwykle w

temperaturze pokojowej (23 ±5)°C. Próbka pobierana jest w ten

sposób, aby po obróbce mechanicznej oś spoiny znajdowała się w

środku długości pomiarowej próbki. W przypadku rur małej średnicy, a

za takie zwykle uważa się rury o średnicy < 18 mm, badanie można

przeprowadzić na wycinku całej rury. Zwykle grubość próbki „a"

powinna być równa grubości materiału podstawowego w pobliżu

spoiny. Jeśli wymagane jest badanie całej grubości złącza, ale

większej niż 30 mm, można pobrać kilka próbek, aby objąć nimi całą

grubość złącza

b

Przykłady rozmieszczenia próbek
poprzecznych na rozciąganie w złączach
spawanych:
a)badanie pełnego przekroju,
b)badanie całego przekroju za pomocą kilku
próbek;
a - grubość próbki,
b - szerokość pomiarowej części równoległej
próbki,
t - grubość złącza spawanego

Próbka poprzeczna na rozciąganie - badanie blach:

L

t

-długość całkowita, b

}

- szerokość główki próbki, b - szerokość pomiarowej

równoległej części próbki, L

Q

-pierwotna długość pomiarowa, L

c

- długość

równoległej części próbki, L

s

- największa szerokość spoiny po obróbce

mechanicznej, r - promień główki

I

-c

A

Próbka do

rozciągania całego

przekroju rury

Próbkę poprzeczną na rozciąganie złącza spawanego nie zawsze

uważa się za wystarczającą dla określenia wytrzymałości złącza.

Czasami wymagane jest określenie własności mechanicznych samych

spoin. Dotyczy to na przykład kwalifikowania technologii spawania

zbiorników ciśnieniowych przez badanie opisane w normie PN-EN EN

13455 - Część 4. W rozdziale 7.3 „Kwalifikowanie technologii

spawania (WPAR)" tej normy podano, że dla doczołowych złączy o

grubości równej lub większej niż 20 mm oprócz prób poprzecznego

rozciągania należy przeprowadzić dodatkowo próby wzdłużnego

rozciągania spoiny dla określenia Ret, R

m

i A

5

, które to własności

powinny odpowiadać materiałowi podstawowemu

.

Sposób przeprowadzenia prób rozciągania próbek wzdłużnych

okrągłych w celu określenia własności mechanicznych spoin podaje

norma PN-EN 876. Próbkę do badań należy wyciąć ze środka spoiny i

na przekroju poprzecznym. W przypadku dużych grubości spoin lub

złączy dwustronnych można wycinać więcej niż jedną próbkę, różnie

usytuowanych na grubości. Każda próbka powinna mieć okrągły

przekrój i wymiary zgodne z normą PN-EN 10002-1. Średnica próbki

„d" powinna wynosić 10 mm. Jeśli nie jest to możliwe, średnica

powinna być jak największa - jednak nie mniejsza niż 4 mm.

Przykład usytuowania próbek do badań - przekrój

wzdłużny

Przykłady usytuowania próbek - przekrój
poprzeczny

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

ZŁĄCZY SPAWANYCH KRZYŻOWYCH I

ZAKŁADKOWYCH

Wytrzymałość na rozciąganie krzyżowych i zakładkowych złączy

spawanych oraz miejsce zerwania złączy określa się w oparciu o

próbę rozciągania według normy PN-EN ISO 9016. Próba stosowana

jest najczęściej podczas kwalifikowania technologii spawania przez

badanie technologii według serii norm PN-EN ISO 15614 lub podczas

badania prób roboczych. Na próbkę do badań wyciętą ze złącza

spawanego jest przykładane w sposób ciągły w kierunku

poprzecznym do osi spoiny rosnące obciążenie rozciągające aż do

wystąpienia zerwania. Badania przeprowadza się w temperaturze (23

±5)°C. Usytuowanie próbek w złączach krzyżowych lub zakładkowych

przedstawiają rysunki.

Usytuowanie próbek w złączu krzyżowym (końce złącza są

odpadami)

Usytuowanie próbek w złączu zakładkowym (końce złącza są

odpadami)

Próbka do badań złącza krzyżowego

Wymiary
t dla próby roboczej: grubość wyrobu,
t dla kwalifikowania technologii: t1 = t2 = t3
d>150
30 ≤b ≤50; 3t ≤b ≤50; c ≥2b;
,, a " dla kwalifikowania technologii:
zgodnie z wymaganiami normy dotyczącej zastosowania lub kiedy nie występuje: a ≈ 0,5 x t,;
a1≈a

2

≈a

3 ≈

a

4

„ a " dla próby roboczej: jak dostarczono Lt = 2 x d + t

2

Próbka do badań złącza zakładkowego

Wymiary
t dla próby roboczej: grubość wyrobu, t dla kwalifikowania technologii: t1 = t

2 ;

d ≥50

30 ≤b ≤50; 3t ≤b ≤50; c≥2b;
„ a " dla kwalifikowania technologii:
zgodnie z wymaganiami normy dotyczącej zastosowania lub kiedy nie występuje: a ≈0,5 x t;
a1≈a2≈a3≈a4
„a" dla próby roboczej: jak dostarczono Lt= 2 xd +f

Wytrzymałość na rozciąganie, R

m

, wyrażona w N/mm

2

, obliczona

jako stosunek największej siły, F

m

, którą próbka przeniosła podczas

badania, do powierzchni przełomu A

r

w mm

2

.

Norma PN-EN ISO 9018, zakładając, że zerwanie nastąpi w spoinach,

podaje sposób określenia szerokości powierzchni przełomu.

W tym przypadku powierzchnia przełomu: A

r

= w

t

x b [mm

2

]

Określenie szerokości powierzchni przełomu

gdzie:
w

t

- szerokość powierzchni przełomu [mm],

b - szerokość próbki do badań równa długości powierzchni przełomu [mm].

Kryteria akceptacji dla wyników badania, zarówno wtedy kiedy

próbka do badań zerwie się w spoinach, jak i w częstych przypadkach

zerwania próbek w materiale podstawowym, z dala od spoiny i strefy

wpływu ciepła, podają przepisy, wytyczne, a także normy dotyczące

zastosowania. Dla przykładu w Wytycznych DVS 1702 Niemieckiego

Towarzystwa Spajania i Procesów Pokrewnych (Deutscher Verband für

Schweißen und verwandte Verfahren - DVS) dotyczących

kwalifikowania technologii spawania zostały podane następujące

kryteria oceny wyników badania na rozciąganie złączy krzyżowych.

„Oceniane mogą być tylko próbki ze spoinami pachwinowymi o

grubości a ≤ 0,5 • t (t = grubość części rozciąganej próbki). Jeśli

zerwanie nastąpi w materiale podstawowym, musi być uzyskana

wytrzymałość na rozciąganie równa co najmniej minimalnej

wytrzymałości na rozciąganie materiału podstawowego (R

m

). Jeśli

zerwanie nastąpi w spoinach, należy określić naprężenie niszczące,

uwzględniając rzeczywisty przekrój przełomu spoin pachwinowych. W

danym przypadku dla określenia przekroju przełomu uwzględnia się

rzeczywistą głębokość wtopienia, przekraczającą zwykle teoretyczny

punkt graniowy spoiny pachwinowej. Określone podczas próby

naprężenie niszczące powinno wynosić minimum 0,8 • R

m

materiału

podstawowego rozciąganej próbki."

Dziękuję !!!