Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением
Исследовано влияние механической неоднородности соединений, выполняемых контактной стыковой сваркой оплавлением, на показатели ударной вязкости KCV, а также естественных концентраторов напряжений, образующихся при нарушении технологии сварки в виде дефектов в зоне соединения, на энергию разрушения....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100015 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением / С.И. Кучук-Яценко, В.И. Кирьян, Б.И. Казымов, И.В. Мирзов, В.И. Хоменко // Автоматическая сварка. — 2008. — № 10 (666). — С. 5-11. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859776889765232640 |
|---|---|
| author | Кучук-Яценко, С.И. Кирьян, В.И. Казымов, Б.И. Мирзов, И.В. Хоменко, В.И. |
| author_facet | Кучук-Яценко, С.И. Кирьян, В.И. Казымов, Б.И. Мирзов, И.В. Хоменко, В.И. |
| citation_txt | Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением / С.И. Кучук-Яценко, В.И. Кирьян, Б.И. Казымов, И.В. Мирзов, В.И. Хоменко // Автоматическая сварка. — 2008. — № 10 (666). — С. 5-11. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Исследовано влияние механической неоднородности соединений, выполняемых контактной стыковой сваркой оплавлением, на показатели ударной вязкости KCV, а также естественных концентраторов напряжений, образующихся при нарушении технологии сварки в виде дефектов в зоне соединения, на энергию разрушения. Показано, что недопустимые дефекты сварки являются более мягкими концентраторами по сравнению со стандартным острым надрезом. Показано, что получаемые значения KCV качественных соединений в состоянии после сварки отражают уровень их служебных свойств и высокую эксплуатационную надежность.
The influence was studied of mechanical inhomogeneity of joints made by flash-butt welding on impact toughness values
KCV, as well as natural stress raisers formed at violation of welding technology in the form of defects in the joint zone,
on fracture energy. It is shown that inadmissible defects in welding are softer concentrators compared to a standard sharp
notch. It is also shown that the obtained KCV values of sound joints in as-welded condition reflect the level of their
service properties and high operational reliability.
|
| first_indexed | 2025-12-02T08:38:27Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791.052:539.86
ОСОБЕННОСТИ ИСПЫТАНИЙ НА УДАРНУЮ ВЯЗКОСТЬ
СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБ,
ВЫПОЛНЕННЫХ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОНТАКТНОЙ
СТЫКОВОЙ СВАРКОЙ ОПЛАВЛЕНИЕМ
Академик НАН Украины С. И. КУЧУК-ЯЦЕНКО, чл.-кор. НАН Украины В. И. КИРЬЯН,
Б. И. КАЗЫМОВ, канд. техн. наук, И. В. МИРЗОВ, инж. (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины),
В. И. ХОМЕНКО, канд. техн. наук (ОАО «Стройтрансгаз», г. Москва, РФ)
Исследовано влияние механической неоднородности соединений, выполняемых контактной стыковой сваркой оплав-
лением, на показатели ударной вязкости KCV, а также естественных концентраторов напряжений, образующихся
при нарушении технологии сварки в виде дефектов в зоне соединения, на энергию разрушения. Показано, что
недопустимые дефекты сварки являются более мягкими концентраторами по сравнению со стандартным острым
надрезом. Показано, что получаемые значения KCV качественных соединений в состоянии после сварки отражают
уровень их служебных свойств и высокую эксплуатационную надежность.
К л ю ч е в ы е с л о в а : автоматическая контактная сты-
ковая сварка оплавлением, трубопроводы, механическая не-
однородность, прочность, ударная вязкость, энергия
разрушения, механические надрезы, естественные концент-
раторы напряжений, изломы
Автоматическая контактная стыковая сварка оп-
лавлением (КСО) является одной из разновиднос-
тей сварки давлением и широко применяется в
различных отраслях промышленности [1–4], в том
числе в энергетике при строительстве трубопро-
водов [5–8]. Многолетняя (более 30 лет) практика
эксплуатации сварных трубопроводов различного
назначения, включая мощные газопроводы диа-
метром 1420 мм, показала высокую надежность
монтажных кольцевых стыков, выполненных спо-
собом КСО. Механические свойства соединений,
полученных КСО (табл. 1), отвечают требованиям
нормативных документов [9, 10], в соответствии
с которыми осуществляется крупномасштабное
строительство магистральных и промысловых га-
зо- и нефтепроводов.
В сварных соединениях, полученных способом
КСО (рис. 1, а) на установленном (оптимальном)
режиме, нет дефектов, которые могли бы отри-
цательно повлиять на их механические свойства
[11–13]. Как показано в работах [11, 14], высокая
работоспособность сварных соединений, получен-
ных КСО, в условиях эксплуатации гарантируется
существующей стабильной связью режим свар-
ки–качество соединений и поддержкой парамет-
ров режима на установленном уровне в течение
© С. И. Кучук-Яценко, В. И. Кирьян, Б. И. Казымов, И. В. Мирзов, В. И. Хоменко, 2008
Т а б л и ц а 1. Механические свойства сварных соедине-
ний трубных сталей, полученных КСО
Группа
прочности
стали
Место вырезки
образцов
Временное
сопротивление
σв
∗, МПа
Твердость
HV
Х70 Основной металл 606...616
610
196...205
197
Сварное соединение 600...612
604
194...200 ∗∗
196
Х80 Основной металл 612...626
620
201...212
209
Сварное соединение 604...623
608
195...203 ∗∗
202
* В числителе приведены минимальное и максимальное значе-
ния, в знаменателе — среднее. ** — зона соединения (ЗС).
Рис. 1. Макрошлифы сварных соединений трубных сталей,
полученных КСО, с различным содержанием сегрегацион-
ных включений: а — типичная структура современных труб-
ных сталей; б — структура с ярко выраженными сегре-
гационными полосами (показано стрелкой)
10/2008 5
всего процесса сварки с комплексной автомати-
зированной системой управления и контроля. В
результате специфических особенностей форми-
рования сварного соединения, главными из ко-
торых являются пластическая деформация при
осадке на конечной стадии сварки и отсутствие
литого металла в ЗС, в нем нет трещин и острых
концентраторов напряжений. Появляющиеся в ЗС
локальные участки с неметаллическими включе-
ниями, перешедшими из металла труб (рис. 1, б),
или с микрочастицами, которые могут образовы-
ваться при разрушении тонких оксидных пленок
в процессе осадки, не идентифицируются как де-
фекты. Они представляют собой структурную не-
однородность [11], которая практически не ока-
зывает влияния на прочностные свойства соеди-
нений, полученных способом КСО. Это подтвер-
ждено результатами испытаний в условиях ста-
тического нагружения стандартных (плоских) и
крупномасштабных образцов сварных соедине-
ний, полученных на режимах, принятых для свар-
ки труб при строительстве магистральных тру-
бопроводов [15]. Площадь участков со структур-
ной неоднородностью в реальных стыках совре-
менных трубных сталей обычно не превышает
20 мм2. Кроме того, всесторонняя оценка влияния
структурной неоднородности на свойства соеди-
нений была проведена на круглых образцах ди-
аметром 6 мм, изготовленных из сварных соеди-
нений труб из стали прочностью Х60 с большим
количеством сегрегационных включений (см.
рис. 1, б). Это позволило существенно увеличить
относительную площадь участков со структурной
неоднородностью в образце для испытаний. Ре-
зультаты испытаний приведены в табл. 2. Нес-
мотря на то что на поверхности изломов образцов,
разрушившихся по ЗС, обнаружены участки со
структурной неоднородностью, имеющей пло-
щадь от 30 до 70 % по отношению к площади
поперечного сечения образца, полученные значе-
ния напряжений при разрушении σр были выше
предела текучести металла труб σ0,2.
Все отмеченное выше предопределяет много-
летнюю безаварийную эксплуатацию сварных со-
единений, полученных КСО. В соответствии с об-
щепринятой мировой практикой для подтвержде-
ния гарантий неразрушимости сварных соедине-
ний в условиях эксплуатации (независимо от спо-
соба сварки) к ним предъявляются требования по
вязкости, которую определяли при испытании
стандартных ударных образцов с острым надре-
зом (КСV). Нормативные значения ударной вяз-
кости устанавливаются из условия предупрежде-
ния разрушений при наличии в сварном соеди-
нении наиболее вероятных дефектов различных
типов, включая трещиноподобные. Поэтому для
обоснования уровня ударной вязкости в последнее
время используются подходы и критерии меха-
ники разрушения [16], исходное положение ко-
торой базируется на том, что разрушение всегда
есть следствием инициирования и развития в эле-
ментах конструкций трещин. Как известно, об-
разование таких дефектов при сварке труб харак-
терно для электродуговых способов сварки.
Цель настоящей работы состоит в исследо-
вании особенностей разрушения ударных образ-
цов стандартного размера, вырезанных из сварных
соединений, полученных КСО, с различными ти-
пами искусственных (механические надрезы) и ес-
тественных концентраторов напряжений (свойс-
твенные технологии КСО дефекты сварки) и оп-
ределении их влияния на показатели энергии раз-
рушения соединений.
Важно отметить одну специфическую особен-
ность сформированного сварного соединения, по-
лученного КСО, которая имеет принципиальное
значение для трактовки результатов испытаний.
Такое сварное соединение образуется в результате
взаимного сжатия свариваемых деталей, нагретых
до сварочных температур. Участок нагрева труб
вдоль их образующих имеет неоднородное тем-
пературное поле. На соединяемых кромках дос-
тигается температура плавления металла, которая
по мере удаления от поверхности оплавления пос-
тепенно понижается. Градиент температурного
поля в зоне нагрева определяется длительностью
и интенсивностью оплавления (рис. 2, кривая 1).
Поэтому в момент взаимного сжатия труб при
осадке металл зоны термического влияния под-
вергается обжатию различной степени. В резуль-
тате с обеих сторон ЗС образуется зона термо-
механического упрочнения (ЗТМУ) с различными
механическими свойствами на отдельных ее учас-
тках. Наибольшие значения твердости имеют
место на участках, непосредственно примыкаю-
щих к ЗС. Твердость металла ЗС существенно ни-
же (до 30 % в зависимости от свариваемой стали
и режима сварки), однако испытания стандартных
Т а б л и ц а 2. Результаты испытаний на статическое
растяжение круглых образцов из стали группы проч-
ности Х60 диаметром 6 мм с участками структурной не-
однородности в ЗС
№ об-
разца
Отношение пло-
щади структур-
ной неоднород-
ности на
поверхности изло-
ма образца к пло-
щади его попереч-
ного сечения, %
Отношение уровня разрушающих
напряжений к нормативным
механическим свойствам
основного металла, %
σ0,2 σв
1 50 110 85
2 70 128 99
3 40 123 95
4 50 130 100
5 30 114 88
6 10/2008
ударных образцов с острым надрезом в ЗС по-
казали, что значения КСV недостаточны по срав-
нению с нормативами, установленными для свар-
ных соединений, полученных электродуговыми
способами сварки, с учетом высокой вероятности
образования в них трещин. Так, значения КСV
качественных соединений трубных сталей конт-
ролируемой прокатки группы прочности Х70 при
температуре 20 °С составляют 14,3…56,3 Дж/см2
при среднем значении 29,8 Дж/см2. Заметим, что
значительное рассеяние показателей KCV свойст-
венно всем сварным соединениям независимо от
способа сварки. На понижение KCV существенно
влияет крупное зерно, образующееся под воздейс-
твием термического цикла сварки. Минимальное
требуемое значение для магистральных трубопро-
водов, эксплуатируемых при отрицательных тем-
пературах (Тисп = –20 °С), должно составлять не
менее 29,4 Дж/см2 (среднее значение не менее
34,4 Дж/см2) [9]. При 20 °С значение КСV металла
труб достигает 300 Дж/см2.
Возможными дефектами в сварных соедине-
ниях при недопустимых отклонениях от заданных
параметров режима КСО являются непровары, ко-
торые могут иметь вид незакрывшихся кратеров
и толстых оксидных пленок [8]. Эти дефекты по-
являются при чрезмерно малом припуске на осад-
ку. Образование толстых оксидных пленок про-
исходит в том случае, если при малом припуске
на осадку будет недопустимый перерыв в про-
цессе оплавления перед осадкой, в то время как
для получения качественного соединения требу-
ется повышенная стабильная интенсивность оп-
лавления. Если перед осадкой процесс оплавления
прерывался, то в ЗС появляются оксидные пленки.
При достаточной осадке тонкие пленки разрыва-
ются с образованием прочной металлической свя-
зи в местах разрыва. Исследования показали, что
в отличие от непроваров в виде толстых оксидных
пленок их нельзя идентифицировать как трещины,
поскольку сами фрагменты таких пленок также
являются связующим звеном между свариваемы-
ми трубами. В данном случае металлическая связь
происходит через пленку, что обусловлено ее сос-
тавом, в котором преобладают низшие оксиды, име-
ющие одинаковую по строению и близкую по раз-
мерам кристаллическую решетку с α-железом [17].
Испытаниями на растяжение крупномасштабных
образцов шириной 500 мм, вырезанных из сварных
соединений с такими дефектами, установлено, что
их критические размеры при Тисп = – 60 °С пре-
вышают 70 мм2 [11, 17]. Средние значения удар-
ной вязкости KCV стандартных образцов, выре-
занных из стыков с рассматриваемыми дефекта-
ми, практически не отличаются от качественных
соединений, но при этом наблюдается более зна-
чительный разброс результатов (7…60 Дж/см2). Не-
которые образцы показывают сравнительно высо-
кие значения КСV. Например, образец с такой ано-
мальной структурой площадью более 60 % площади
поперечного значения (рис. 3) имел ударную вяз-
кость 60 Дж/см2.
Здесь важно подчеркнуть, что непровары и ок-
сидные пленки со 100 % вероятностью обнару-
живаются по результатам контроля параметров
режима сварки. Достаточно высокую вероятность
выявления подобных дефектов имеет метод уль-
тразвукового контроля [18, 19] и широко расп-
ространенный при строительстве трубопроводов
рентгенконтроль (рис. 4). При этом одним из важ-
ных условий является качественное удаление гра-
та. В случае обнаружения указанных выше де-
фектов стыки подлежат удалению.
Приведенные данные стали основой для раз-
работки методики испытаний по оценке вязкости
металла соединений КСО и нормирования ее
уровня.
Снижение ударной вязкости отдельных зон
сварного соединения по сравнению с металлом
Рис. 2. Изменение температуры Т металла трубы в зоне
выполнения КСО (1) и ударной вязкости KCV сварного сое-
динения при расположении вершины концентратора на раз-
личном расстоянии L от центрального сечения ЗС (2)
Рис. 3. Вид типичной поверхности излома ударного образца
(KCV = 60 Дж/см2) с раздробленной оксидной пленкой (очер-
ченная область)
10/2008 7
труб наблюдается при всех способах сварки, соп-
ровождаемых высокотемпературными превраще-
ниями в металле соединения. При электродуговой
сварке продольных стыков труб из микролегиро-
ванных сталей контролируемой прокатки участок
перехода от наплавленного металла к металлу
труб представляет собой локальную хрупкую зо-
ну, которая в отдельных случаях является при-
чиной неудовлетворительной ударной вязкости.
С учетом высокой надежности указанных труб
в условиях эксплуатации применительно к свар-
ным соединениям с локальной хрупкой зоной раз-
работана специальная методика испытаний по
оценке вязкости разрушения [20].
Решение подобной задачи является весьма ак-
туальным для сварных соединений, полученных
КСО, при этом основой могут служить данные
об отсутствии в металле соединения трещин и
острых концентраторов напряжений.
Снижение значений KCV металла сварного со-
единения, полученного КСО, наблюдается только
в случае испытания стандартных образцов с над-
резом по ЗС (см. рис. 2, кривая 2). При этом,
как показали результаты решения методом конеч-
ных элементов упругопластической задачи о нап-
ряженно-деформированном состоянии рассматри-
ваемого образца, который испытывается в усло-
виях трехточечного изгиба, строго ориентирован-
ная поперек максимальных растягивающих нап-
ряжений кусочная разнородность металла соеди-
нения приводит к локализации развития области
пластических деформаций (рис. 5), предшеству-
ющих разрушению, в узкой ЗС с более низкими
механическими свойствами (σ0,2) по сравнению
с примыкающей к ней ЗТМУ. Границу зоны плас-
тических деформаций вблизи механического кон-
центратора (глубина 2 мм, радиус закругления
0,25 мм), расположенного по центру ЗС шириной
0,6 мм, определяли по условию Мизеса–Генки
σi = 1
√⎯⎯2
√⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯(σ1 – σ2)
2 + (σ2 – σ3)
2 + (σ3 – σ1)
2 = σт,
где σi — интенсивность напряжений; σ1…σ3 —
главные напряжения; σт — предел текучести.
В результате существенного снижения объема
пластически деформированного металла в облас-
ти разрушения и более низких механических
свойств ЗС (σ0,2) по сравнению с основным ме-
таллом (ОМ) и ЗТМУ разрушение становится
менее энергоемким, а следовательно, показатели
ударной вязкости снижаются.
В подобных условиях испытаний по ограни-
чению пластического деформирования металла
высокопластичная трубная сталь показала значе-
ния ударной вязкости в два раза более низкие
по сравнению со стандартными образцами. Из ста-
ли группы прочности Х70 были изготовлены и
испытаны на ударный изгиб три партии образцов
со стандартным V-образным механическим над-
резом глубиной 2 мм и радиусом вершины
0,25 мм. Партия № 1 (образцы размером
10 10 55 мм) имела площадь ослабленного се-
чения 0,8 см2 (табл. 3). В партии № 2 толщина
образца уменьшена до 5 мм (площадь попереч-
ного сечения 0,4 см2). В партии № 3 на образцы
партии № 1 были нанесены боковые выточки, по-
добные по конфигурации стандартному надрезу,
но имеющие глубину 2,5 мм, чтобы площадь ос-
Рис. 4. Излом сварного соединения, полученного с недопус-
тимыми отклонениями параметров режима сварки (а), и рен-
тгенограмма соединения до разрушения (б)
Рис. 5. Локализация зоны пластических деформаций (затем-
нена) в узкой (шириной 0,6 мм) ЗС при испытании в условиях
трехточечного изгиба стандартного образца размером
10 10 55 мм с острым механическим надрезом, располо-
женным в центральном сечении ЗС
8 10/2008
лабленного сечения соответствовала образцам
партии № 2 (рис. 6). Такие боковые механические
надрезы исключали образование утяжек на бо-
ковых поверхностях образца, создавая жесткое
напряженное деформационное состояние в зоне
разрушения. Уменьшение толщины образца с 10
(партия № 1) до 5 мм (партия № 2) привело к нез-
начительному повышению ударной вязкости за счет
некоторого уменьшения относительно толщины
объема металла в средних сечениях образца, на-
ходящегося в условиях плоского деформированного
состояния (εz = 0). В то же время перевод всего
сечения образца в указанных выше условиях за счет
нанесения боковых выточек (партия № 3) привел
к снижению ударной вязкости (табл. 3).
Важными для разработки методики испытаний
сварных соединений с целью контроля их соот-
ветствия назначению представляются данные об
энергии, затрачиваемой на разрушение стандар-
тных образцов с возможными при КСО концен-
траторами напряжений в виде недопустимых де-
фектов — непроваров (незакрывшихся кратеров
и оксидных пленок). Сначала на ударный изгиб
были испытаны образцы стандартного размера
(10 10 55 мм), вырезанные поперек качествен-
ного сварного соединения, полученного способом
КСО, с ЗС в средней его части без механического
надреза (рис. 7). Ни один из них не был разрушен
при запасе энергии бойка 300 Дж. Это указывает
на высокое сопротивление металла сварного со-
единения зарождению трещины и разрушению в
процессе эксплуатации.
Для выявления степени влияния дефектов
сварки на энергию разрушения были изготовлены
ударные образцы стандартного размера без иcкус-
ственных концентраторов напряжения из соеди-
нений, специально сваренных с допустимыми и
недопустимыми отклонениями основных пара-
метров режима сварки. В данном случае энергия
разрушения образца без механического надреза,
но с естественными дефектами, свойственными
применяемым способам сварки, обозначается как
KD по аналогии с символами KU и KV, отража-
ющими тип механического надреза.
Ударные образцы, у которых на поверхности
изломов обнаружены участки со структурной не-
однородностью площадью от 4 до 25 % относи-
тельно площади образца, расположенные непос-
редственно у его поверхности (некоторые из об-
разцов окончательно разрушались после ударных
испытаний), показали энергию удара 153…261 Дж
(рис. 8, а). Образцы со структурной неоднород-
ностью, не выходящей на поверхность даже при
относительно большой ее площади не разруша-
лись подобно качественным.
Наличие в ЗС внутренних (не выходящих на
поверхность образца) недопустимых дефектов-
непроваров (рис. 8, б) также приводит к разру-
шению при достаточно высоких значениях пог-
лощенной энергии. Несмотря на значительный
размер дефектов (площадью до 20 % площади по-
перечного сечения образца) энергия разрушения
составляла 202…278 Дж.
Роль недопустимых дефектов в понижении KD
возрастает, если они выходят на поверхность
(рис. 8, в, г). В данном случае энергия разрушения
зависит не столько от площади дефекта, сколько
от его линейного размера на поверхности. Нап-
ример, при линейном размере дефекта у повер-
хности, равном 2,3 мм, энергия удара составила
151 Дж, а при длине 4,4 мм — 96 Дж. Результаты
испытаний образцов с дефектами показали, что
Т а б л и ц а 3. Результаты ударных испытаний трех пар-
тий образцов из микролегированной трубной стали кон-
тролируемой прокатки группы прочности Х70 при ком-
натной температуре
№ партии
образцов КV, Дж KCV (среднее значение),
Дж/см2
1 217,8...266,4
248,4 310,5
2 124,2...133,4
129,2 323,0
3 46,8...83,4
62,6 156,5
Пр и м е ч а н и е . В числителе приведены минимальное и мак-
симальное значения, в знаменателе — среднее.
Рис. 6. Схема образца для испытания на ударную вязкость
KCV стандартного размера с дополнительными двумя боко-
выми выточками, подобными стандартному надрезу, глуби-
ной 2,5 мм
Рис. 7. Вид образца без механического надреза, вырезанного
из качественного сварного соединения, полученного КСО,
после испытания в условиях трехточечного ударного изгиба
10/2008 9
решающим фактором, понижающим энергию раз-
рушения, является относительное значение линей-
ного размера дефекта у поверхности. В то же вре-
мя вполне очевидно, что недопустимые дефекты
в ЗС, которые в промышленных стыках отсутс-
твуют, представляют собой более мягкие концен-
траторы напряжения по сравнению со стандартным
механическим надрезом глубиной 2 мм. Этот факт
важно учитывать при оценке соответствия назна-
чению кольцевых сварных соединений КСО, для
которых характерны специфические особенности:
с одной стороны, значительная механическая ку-
сочная разнородность в зоне сварки, а с другой,
отсутствие трещиноподобных дефектов и достаточ-
но низкий уровень остаточных напряжений.
Таким образом, стандартная методика испы-
таний на ударную вязкость сварных соединений
труб не учитывает специфические особенности
соединений, выполняемых автоматической КСО.
Эти особенности заключались в заметной меха-
нической, строго ориентированной по отношению
к ЗС, кусочной разнородности металла и отсут-
ствии предпосылок для образования трещин, что
приводит к неадекватной оценке эксплуатацион-
ных свойств соединений. В связи с этим совер-
шенствование методики испытаний таких соеди-
нений с целью оценки их соответствия назначе-
нию может быть направлено на снижение коэф-
фициента концентрации напряжений по сравне-
нию со стандартными образцами и обеспечение
пластического деформирования в процессе их раз-
рушения не только в узкой ЗС, но и в ЗТМУ.
Исследование особенностей разрушения удар-
ных образцов стандартного размера с различными
искусственными и естественными концентратора-
ми напряжения в ЗС показали, что металл сое-
динений, полученных КСО, отличается доста-
точно высоким сопротивлением хрупкому разру-
шению. Возможные дефекты в таких соединениях
в виде структурной неоднородности практически не
оказывают влияния на энергию разрушения образцов
без механического надреза, а непровары являются
более мягкими концентраторами напряжений по
сравнению со стандартным V-образным надрезом.
Отсюда очевидно, что получаемое среднее значение
ударной вязкости (KCV = 29,8 Дж/см2) качественных
сварных соединений в состоянии после сварки
отражает уровень служебных свойств, обеспечи-
вающих неразрушаемость стыков в условиях эк-
сплуатации. Это подтверждается многолетней
(более 30 лет) успешной работой трубопроводов,
в частности газопроводов диаметром 1420 мм, вы-
полненных автоматической КСО.
1. Кучук-Яценко С. И. Сварка рельсов непрерывным оплав-
лением // Автомат. сварка. — 1964. — № 4. — С. 55–62.
2. Контактная стыковая сварка рельсов. Опыт примене-
ния и перспективы совершенствования / С. И. Кучук-
Яценко, А. В. Дидковский, В. Г. Кривенко, А. В. Гудков
// Путь и путевое хоз-во. — 2004. — № 9. — С. 5–8.
3. Контактная стыковая сварка железнодорожных кресто-
вин с рельсовыми окончаниями через промежуточную
вставку / С. И. Кучук-Яценко, Ю. В. Швец, Е. В. Думчев
и др. // Автомат. сварка. — 2005. — № 1. — С. 6–9.
4. Механизированная линия сборки и сварки картеров бло-
ков мощных транспортных дизелей / В. К. Лебедев, В. И.
Тишура, И. А. Черненко и др. // Там же. — 1975. —
№ 5. — С. 41–44.
5. Контактная стыковая сварка оплавлением котельных
труб / Б. И. Казымов, С. И. Кучук-Яценко, В. М. Кор-
сунов, Е. И. Едемский // Там же. — 1972. — № 9. —
С. 52–55.
6. Скульский Ю. В., Казымов Б. И. Контактная стыковая
сварка бурильных труб повышенной прочности // Там
же. — 1981. — № 2. — С. 59–61.
7. Патон Б. Е., Лебедев В. К., Кучук-Яценко С. И. Комп-
лекс «Север-1» для контактной стыковой сварки непово-
ротных стыков труб больших диаметров // Там же. —
1979. — № 11. — С. 41–45.
8. Кучук-Яценко С. И., Кривенко В. Г., Сахарнов В. А. Кон-
тактная стыковая сварка трубопроводов. — Киев: Наук.
думка, 1986. — 189 с.
Рис. 8. Поверхности изломов ударных образцов со свойственными технологии КСО дефектами (очерченные области): а —
структурная неоднородность у поверхности образца (KD = 261 Дж); б — непровар (недопустимый дефект) внутри ЗС
(KD = 278 Дж); в, г — то же у поверхности образца соответственно при KD =151 и 96 Дж
10 10/2008
9. СП 105-34-96. Свод правил. Производство сварочных
работ и контроль качества сварных соединений. — Введ.
01.06.96.
10. API 1104. Welding of pipelines and related factilities ASME
boiler and pressure vessel. — Publ. 1999.
11. К методологии контроля соответствия назначению свар-
ных соединений трубопроводов, полученных контакт-
ной сваркой оплавлением / С. И. Кучук-Яценко, В. И.
Кирьян, Б. И. Казымов, В. И. Хоменко // Автомат. свар-
ка. — 2006. — № 10. — С. 3–9.
12. Мазур И. И., Серафин О. М., Карпенко М. П. Электрокон-
тактная сварка трубопроводов: пути совершенствования //
Стр-во трубопроводов. — 1989. — № 4. — С. 8–11.
13. Макаренко В. Д., Извеков Ю. Г., Шатило С. П. Сопро-
тивляемость хрупкому разрушению соединений, выпол-
ненных контактной сваркой // Там же. — 1987. — № 7.
— С. 25–29.
14. Кучук-Яценко С. И. Контактная стыковая сварка непре-
рывным оплавлением. — Киев: Наук. думка, 1976. —
212 с.
15. Влияние некоторых дефектов на прочность стыковых со-
единений, выполненных контактной сваркой / В. И. Тру-
фяков, В. Г. Мазур, Г. В. Жемчужников и др. // Автомат.
сварка. — 1987. — № 2. — С. 7–9.
16. Гиренко В. С., Дядин В. П. Зависимости между ударной
вязкостью и критериями механики разрушения конс-
трукционных материалов и их сварных соединений //
Там же. — 1986. — № 10. — С. 61–62.
17. Кучук-Яценко С. И. Контактная стыковая сварка оплав-
лением. — Киев: Наук. думка, 1992. — 236 с.
18. Ультразвуковой контроль качества соединений, выпол-
ненных контактной стыковой сваркой / В. А. Троицкий,
В. П. Радько, П. Т. Ющак и др. // Автомат. сварка. —
1981. — № 4. — С. 38–40.
19. Кучук-Яценко С. И., Казымов Б. И., Радько В. П. Комп-
лексный контроль соединений, выполненных автомати-
ческой стыковой сваркой оплавлением // Техн. диагнос-
тика и неразрушающий контроль. — 1996. — № 4. —
С. 46–50.
20. Кирьян В. И., Семенов С. Е. Оценка соответствия целе-
вому назначению сварных соединений магистральных
трубопроводов из микролегированных сталей // Авто-
мат. сварка. — 1995. — № 3. — С. 4–9.
The influence was studied of mechanical inhomogeneity of joints made by flash-butt welding on impact toughness values
KCV, as well as natural stress raisers formed at violation of welding technology in the form of defects in the joint zone,
on fracture energy. It is shown that inadmissible defects in welding are softer concentrators compared to a standard sharp
notch. It is also shown that the obtained KCV values of sound joints in as-welded condition reflect the level of their
service properties and high operational reliability.
Поступила в редакцию 23.07.2008
МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ ВЫСТАВКА
«МЕТАЛЛ-ЭКСПО 2008»
11—14 ноября 2008 г. Москва МВЦ «Крокус Экспо»
14 специальных салонов по всем направлениям металлургии и смежных отраслей про-
мышленности:
• Черные металлы: производство и продукция черной металлургии (заготовки,
сортовой и листовой прокат, трубы).
• Цветные металлы: производство и продукция цветной металлургии (сырье, вторичные
металлы, полуфабрикаты, прокат, профили).
• Продукция высоких переделов: трубы, лист с покрытием, металлоизделия, спецстали,
спецсплавы и др.
• Металлургмаш: оборудование и технологии для металлургической и горнодобывающей
промышленности.
• Сырье и материалы для металлургии (ЖРС, ферросплавы, руды цветных металлов,
кокс и др.).
• Сбор и переработка ломов черных и цветных металлов.
• Транспорт, логистика, склады в металлургии и металлоторговле, оборудование для складов
и сервисных металлоцентров.
• Листо- и сортообработка: резка, профилирование, гибка, сварка.
• Сварочные материалы, оборудование и технологии.
• Огнеупоры, техническая керамика для металлургии и литейного производства.
• Фундаментальные и прикладные научные разработки в области черной и цветной
металлургии и нанотехнологий.
• СМИ, ИТ-технологии, интернет-коммерция, автоматизация производственных
и бизнес-процессов для металлургии и металлопереработки.
• Экология в металлургии, охрана труда и техника безопасности.
• Финансы, инвестиции, страхование, лизинг.
Оргкомитет выставки: тел./факс: (495) 901-99-66
http://www.metal-expo.ru
10/2008 11
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100015 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T08:38:27Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кучук-Яценко, С.И. Кирьян, В.И. Казымов, Б.И. Мирзов, И.В. Хоменко, В.И. 2016-05-14T19:13:49Z 2016-05-14T19:13:49Z 2008 Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением / С.И. Кучук-Яценко, В.И. Кирьян, Б.И. Казымов, И.В. Мирзов, В.И. Хоменко // Автоматическая сварка. — 2008. — № 10 (666). — С. 5-11. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100015 621.791.052:539.86 Исследовано влияние механической неоднородности соединений, выполняемых контактной стыковой сваркой оплавлением, на показатели ударной вязкости KCV, а также естественных концентраторов напряжений, образующихся при нарушении технологии сварки в виде дефектов в зоне соединения, на энергию разрушения. Показано, что недопустимые дефекты сварки являются более мягкими концентраторами по сравнению со стандартным острым надрезом. Показано, что получаемые значения KCV качественных соединений в состоянии после сварки отражают уровень их служебных свойств и высокую эксплуатационную надежность. The influence was studied of mechanical inhomogeneity of joints made by flash-butt welding on impact toughness values KCV, as well as natural stress raisers formed at violation of welding technology in the form of defects in the joint zone, on fracture energy. It is shown that inadmissible defects in welding are softer concentrators compared to a standard sharp notch. It is also shown that the obtained KCV values of sound joints in as-welded condition reflect the level of their service properties and high operational reliability. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Научно-технический раздел Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением Peculiarities of impact toughness tests of automatic flash butt welded joints on pipes Article published earlier |
| spellingShingle | Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением Кучук-Яценко, С.И. Кирьян, В.И. Казымов, Б.И. Мирзов, И.В. Хоменко, В.И. Научно-технический раздел |
| title | Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением |
| title_alt | Peculiarities of impact toughness tests of automatic flash butt welded joints on pipes |
| title_full | Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением |
| title_fullStr | Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением |
| title_full_unstemmed | Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением |
| title_short | Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением |
| title_sort | особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100015 |
| work_keys_str_mv | AT kučukâcenkosi osobennostiispytaniinaudarnuûvâzkostʹsvarnyhsoedineniitrubvypolnennyhavtomatičeskoikontaktnoistykovoisvarkoioplavleniem AT kirʹânvi osobennostiispytaniinaudarnuûvâzkostʹsvarnyhsoedineniitrubvypolnennyhavtomatičeskoikontaktnoistykovoisvarkoioplavleniem AT kazymovbi osobennostiispytaniinaudarnuûvâzkostʹsvarnyhsoedineniitrubvypolnennyhavtomatičeskoikontaktnoistykovoisvarkoioplavleniem AT mirzoviv osobennostiispytaniinaudarnuûvâzkostʹsvarnyhsoedineniitrubvypolnennyhavtomatičeskoikontaktnoistykovoisvarkoioplavleniem AT homenkovi osobennostiispytaniinaudarnuûvâzkostʹsvarnyhsoedineniitrubvypolnennyhavtomatičeskoikontaktnoistykovoisvarkoioplavleniem AT kučukâcenkosi peculiaritiesofimpacttoughnesstestsofautomaticflashbuttweldedjointsonpipes AT kirʹânvi peculiaritiesofimpacttoughnesstestsofautomaticflashbuttweldedjointsonpipes AT kazymovbi peculiaritiesofimpacttoughnesstestsofautomaticflashbuttweldedjointsonpipes AT mirzoviv peculiaritiesofimpacttoughnesstestsofautomaticflashbuttweldedjointsonpipes AT homenkovi peculiaritiesofimpacttoughnesstestsofautomaticflashbuttweldedjointsonpipes |