Испытания сварных соединений по ГОСТ 6996-66: виды, образцы, обозначения

Методы определения механических свойств сварного соединения в целом, его отдельных участков и наплавленного металла при всех видах сварки металлов и сплавов устанавливает ГОСТ 6996-66 (вводная часть). Испытания по нему проводят при определении качества продукции и сварочных материалов, пригодности способов и режимов сварки, при установлении квалификации сварщиков и показателей свариваемости (п. 1.2). Какие именно испытания нужны и на каких образцах, указывают стандарты и технические условия на продукцию (п. 1.3).

Семь видов испытаний сварных соединений

Размеры образцов, оборудование, условия и подсчёт результатов берут из стандартов на сами методы: растяжение при комнатной температуре — по ГОСТ 1497, при пониженной — по ГОСТ 11150, при повышенной — по ГОСТ 9651; ударный изгиб — по ГОСТ 9454; твёрдость — по ГОСТ 2999, ГОСТ 9013 и ГОСТ 9012 (п. 3.6). Подробно об этих методах — в статьях об испытании на растяжение, об ударной вязкости и о твёрдости металла.

Отбор образцов и контрольные соединения

• Образцы отбирают из проб, вырезанных из самой контролируемой конструкции, или из специально сваренных контрольных соединений (п. 2.1). Подготовка под сварку, марка и толщина металла, сварочные материалы, положение шва, режимы сварки и термообработки у контрольного соединения должны полностью отвечать условиям изготовления изделия (п. 2.3).
• При вырезке заготовок оставляют припуск, чтобы в рабочую часть образца не попал металл, изменившийся от резки: например, при толщине до 10 мм — 3 мм при кислородной и плазменной резке и 2 мм при механической (п. 2.6).
• Править контрольное соединение или пробу нельзя; готовые образцы разрешается править вне рабочей части (п. 2.8).
• Если нет других указаний, испытания на растяжение металла, растяжение соединения и изгиб проводят не менее чем на двух образцах, на ударный изгиб, старение и ударный разрыв — не менее чем на трёх, твёрдость измеряют не менее чем в четырёх точках на каждом участке (п. 3.2).

Ударный изгиб сварного соединения: типы образцов и обозначение

Применяют образцы с U- или V-образным надрезом, предпочтительны V-образные (п. 5.2). Ширина образца — наибольшая, какую позволяет толщина: при толщине основного металла 11 мм и более — образцы типа VI или IX, при 6–10 мм — типа VII или X, при 2–5 мм — типа VIII или XI (п. 5.5). Надрез располагают по металлу шва, по зоне сплавления или в околошовной зоне на заданном расстоянии от границы сплавления (п. 5.6). Образцы различных типов дают несравнимые между собой результаты (п. 5.4).

Обозначение ударной вязкости по п. 5.3 включает символ KC (или K для работы удара), вид надреза U или V, температуру испытания (20 °C не проставляют), максимальную энергию маятника (300 Дж не проставляют), тип образца (типы VI и IX не проставляют) и место надреза: Ш — шов, ЗС — зона сплавления, ЗТВ — зона термического влияния; надрез поперёк шва или зоны отмечают буквой П в конце. Примеры из стандарта:

• KCUШ — образец типа VI, 20 °C, маятник 300 Дж, U-образный надрез по металлу шва;
• KCVШ П — образец типа IX, 20 °C, маятник 300 Дж, V-образный надрез поперёк металла шва.

Растяжение, изгиб и твёрдость сварного соединения

Статическое растяжение соединения. Определяют временное сопротивление наиболее слабого участка и место разрушения — по металлу шва, околошовной зоны или основному металлу (п. 8.2). Утолщение шва снимают механически до уровня основного металла (п. 8.6); без снятия испытывают, только если это оговорено в документации, и тогда в расчёт берут площадь сечения вне шва (п. 8.7).

Статический изгиб. Проводят для стыковых соединений; характеристика — угол изгиба, при котором в растянутой зоне образуется первая трещина, развивающаяся при испытании. Трещины длиной не более 20 % ширины образца, но не более 5 мм браковочным признаком не считаются (п. 9.1). Если нет особых указаний, в растянутой зоне располагают поверхность шва (п. 9.4).

Твёрдость. Измеряют в поперечном сечении соединения по Виккерсу, Бринеллю или Роквеллу по шкалам A, B и C, предпочтение отдают Виккерсу (пп. 7.1–7.2); соединения — толщиной не менее 1,5 мм (п. 7.3). По Виккерсу измеряют на микрошлифах или полированных образцах, по Бринеллю и Роквеллу — на макрошлифах или шлифованных образцах (п. 7.4). Как готовят шлифы — в статье «Макрошлиф и микрошлиф».

Оценка результатов и протокол

Результат каждого вида испытаний — среднее арифметическое по всем образцам. Если документация не требует иного, у одного образца результат может быть ниже нормы на 10 % при среднем, отвечающем норме, — кроме изгиба и твёрдости; для ударной вязкости снижение — не более 5 Дж/см² (п. 3.3). Результат неудовлетворителен и при кристаллизационных или холодных трещинах в изломе или на поверхности образца, если документация их не допускает; тогда испытание повторяют на удвоенном числе образцов, и результаты повторных испытаний окончательные (п. 3.5). Испытания по разделам 7–10 проводят при (20 ± 10) °C (п. 3.4).

В протоколе указывают обозначение стандарта, толщину и марку основного металла, способ сварки, тип соединения, термообработку, индекс, тип и место отбора образца, результаты всех образцов, дефекты в изломе и место разрушения; для растяжения металла, ударного изгиба и старения — температуру испытания, для ударного изгиба и старения — энергию копра, для твёрдости — схему расположения точек (п. 3.7).

Где провести испытания сварных соединений

Испытательная лаборатория SPECTR-LAB собрала испытания шва в разделе «Механические испытания сварных соединений»: растяжение, статический и ударный изгиб, твёрдость, сплющивание, макрошлиф и оценку строения сварного соединения. Стоимость — от 2 500 ₽ за одно испытание, срок — 1–3 рабочих дня с момента поступления образцов, результат — протокол испытаний.

Читайте также: Визуальный контроль качества сварных швов, Макрошлиф и микрошлиф: что это и чем они отличаются и Испытание металла на изгиб по ГОСТ 14019-2003: способы, образцы, оценка.

Нормативные документы

• ГОСТ 6996-66 «Сварные соединения. Методы определения механических свойств»
• ГОСТ 1497 «Металлы. Методы испытаний на растяжение»
• ГОСТ 9454 «Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах»
• ГОСТ 2999 «Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу»
• ГОСТ 9012 «Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю»
• ГОСТ 9013 «Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу»