с заданным термическим циклом они нагреваются проходяш,им током, а затем охлаждаются. Нагрев образца регулируется изменением величины тока, а охлаждение его - обрызгиванием водой или обдувом газом. Контроль за соответствием между заданным и действительным термическими циклами осуществляется путем записи на осциллографе значения э. д. с. термопары, приваренной к центральной части образца.

В любой заданной точке термического цикла можно автоматически прекратить нагрев образца и мгновенно его освободить. После этого образец или попадет в воду, или может быть быстро разорван с регистрацией диаграммы изменения усилия и удлинения его во времени. При быстром охлаждении образца в воде в нем фиксируется размер зерна, соответствующий данной температуре. Механические испытания позволяют установить значения предела прочности, текучести и относительного удлинения металла образца в условиях быстрого растяжения при заданной температуре.

Проба ИМЕТ позволяет изучить кинетику изменения фазового состава, структуры и механических свойств металла в процессе нагрева и охлаждения по заданному термическому циклу сварки. Испытания дают возможность установить интервал, в котором происходит резкое падение пластичности, судить о характере превращения аустенита в металле околошовной зоны и об опасности хрупкого разрушения в ней в условиях охлаждения при данном термическом цикле.

По результатам испытания можно определить режимы сварки, обеспечивающие получение в зоне термического влияния структур, стойких против перехода в хрупкое состояние и против образования трещин. Методика в основном применяется при разработке новых марок сталей и сплавов.

Определение служебных характеристик металла шва и сварного соединения. Для обеспечения нормальной работы конструкции металл шва и сварного соединения должен обладать необходимой и достаточной прочностью и пластичностью, коррозионной стойкостью и другими свойствами. При современном уровне развития сварочной техники это условие удовлетворяется в подавляющем большинстве случаев.

Для определения прочности и пластичности металла шва и сварного соединения применяют комплекс испытаний, в том числе при статических и ударных нагрузках. Испытания механических свойств металла шва и сварного соединения при статических и ударных нагрузках (ГОСТ 6996-66) проводят при текущем контроле качества продукции и при исследовательских работах. Аналогичные испытания механических свойств сварных соединений проводят и в большинстве зарубежных стран.

Испытания, регламентируемые ГОСТ 6996-66, предусматривают отбор образцов из реальных конструкций или из специальных образцов, сваренных в условиях, полностью повторяющих условия сварки реальной конструкции. Испытания обычно про-

водят при комнатной температуре. Однако по требованиям технических условий на данный вид продукции их можно проводить как при пониженных, так и при повышенных температурах. Выбор видов испытаний из числа предусмотренных стандартом, а также дополнительных, не вошедших в стандарт испытаний, устанавливается стандартами или техническими условиями на данный вид продукции. ГОСТ 6996-66 предусматривает:

а) испытание металла шва на растяжение. Целью его является определение физического или условного Сто, 2 предела текучести металла, его временного сопротивления при растяжении CTg, относительного удлинения 65 и сужения -ф. Для исследования отдельных участков металла шва и околошовной зоны применяют не предусмотренные стандартом малые образцы с диаметром рабочей части 0,8; 1,0 или 1,2 мм. Испытания подобных образцов ра растяжение проводят на специальных машинах с записью кривой усилие-деформация. Результаты испытаний малых образцов сравнивают с результатами испытаний аналогичных образцов, вырезанных из основного металла. Параллельно испытывают не менее двух образцов;

б) испытание сварного соединения на растяжение. Целью его является определение прочности сварного соединения в целом или прочности металла шва в сварном соединении. Полученные при испытании результаты сравнивают с результатами испытания основного металла;

в) испытание металла шва и металла отдельных участков околошовной зоны на ударный изгиб (на надрезанных образцах). Целью его является определение ударной вязкости испытуемого металла. Результаты, полученные при испытании, сравнивают со значением того же показателя для основного металла или с величиной, регламентированной стандартами или техническими условиями на данный вид продукции. Испытания, как правило, проводят при одной температуре и перед ними не ставится задача определения стойкости металла против перехода в хрупкое состояние. Они служат для текущего контроля правильности выбора технологии сварки и материалов. Для испытания применяют образец с полукруглым профилем надреза (надрез по Менаже) или с острым клиновидным надрезом (надрез по Изоду). Испытания образцов с надрезами различных типов дают несравнимые результаты.

Кроме приведенных видов испытаний ГОСТ 6996-66 предусматривает испытания на изгиб при продольном и поперечном расположении шва. Эти испытания не дают четких данных о пластических или прочностных свойствах сварного соединения и по существу относятся к разряду технологических проб.

Для определения изменения свойств в отдельных участках сварного соединения и степени неоднородности металла шва, околошовной зоны и основного металла замеряют твердость ме-

Талла на этих участках. Твердость сварного соединения определяют на макрошлифах поперечного сечения шва на приборах типа Виккерса или Роквела.

§ 4-4. Напряжения и деформации при сварке

Напряжения и деформации при сварке подробно эассмотрены в специальной литературе (труды Г. А. Николаева, i. О. Окерблома, В. А. Винокурова и др.). Ниже приведены лишь общие положения и некоторые данные по этим вопросам.

В результате местного (неравномерного) нагрева металла, обусловленного воздействием концентрированного источника теплоты, в сварной конструкции возникают временные и остаточные сварочные напряжения. Временные сварочные напряжения наблюдаются только в определенный момент сварки в процессе изменения температуры. Напряжения, существующие после окончания сварки конструкции и полного ее остывания, называют остаточными сварочными напряжениями или сварочными напряжениями. Они возникают в результате затруднений расширения и сжатия металла при его нагреве и остывании.

Затрудненность расширения и сжатия металла обусловлена тем, что нагретый участок со всех сторон окружен холодным металлом, размеры которого не претерпевают никаких изменений. Реактивные остаточные напряжения возникают в связи с дополнительным закреплением свариваемых деталей (в приспособлении, при жестком закреплении и т. п.), также препятствующим нормальному протеканию процессов расширения и сжатия. Реактивные напряжения характеризуются неуравновешенной эпюрой напряжений.

Структурные напряжения возникают в конструкции вследствие структурных превращений участков металла околошовной зоны, нагретых в процессе сварки до температуры выше критических точек. Значительные по величине структурные напряжения возникают при сварке закаливающихся сталей, при охлаждении которых после сварки в околошовной зоне образуются мартенсит-ные, имеющие наибольший удельный объем структуры.

Различают сварочные напряжения трех родов. В сварных конструкциях из низкоуглеродистых и низколегированных сталей в основном развиваются сварочные напряжения первого рода. Они действуют и уравновешиваются в значительных, соизмеримых с размерами конструкции или отдельных ее деталей, объемах. При определенных условиях возможно возникновение сварочных напряжений второго и третьего родов - действующих и уравновешивающихся в пределах отдельных зерен металла.

В зависимости от пространственного расположения и взаимодействия различают сварочные напряжения: линейные или одноосные, действующие только по одной оси в одном направлении (рис. 4-14, а), плоскостные или двухосные, действующие в двух