Загрузка...
Прочность сварного шва гост
8. Требования к сварке и контролю качества сварных соединений ГОСТ 31385-2008
8.1 Общие требования
8.1.1 При изготовлении и монтаже резервуаров применяют следующие электродуговые способы сварки:
— механизированную дуговую сварку плавящимся электродом в защитном газе;
— автоматическую дуговую сварку плавящимся электродом под флюсом;
— механизированную дуговую сварку самозащитной порошковой проволокой;
— механизированную дуговую сварку самозащитной порошковой проволокой в среде защитного газа;
— ручную дуговую сварку.
8.1.2 Организации-подрядчики (изготовитель и монтажник) разрабатывают операционные технологические карты по сварке и контролю сварных соединений.
Технологические процессы заводской и монтажной сварки должны обеспечивать параметры сварных соединений в соответствии с требованиями проектов КМ и ППР и настоящего стандарта к физико-механическим характеристикам, геометрическим размерам, предельным параметрам и видам дефектов (см. 5.2.1.8, 5.2.3, 8.1.6, 8.1.7, 8.1.9.2, 8.2).
Руководство сварочными работами и сварку металлоконструкций резервуаров должны выполнять специалисты, аттестованные в соответствии с [16].
8.1.3 Заводскую сварку резервуарных конструкций следует выполнять в соответствии с утвержденным технологическим процессом, в котором должны быть предусмотрены:
— требования к форме и подготовке кромок свариваемых деталей;
— способы и режимы сварки, сварочные материалы, последовательность выполнения технологических операций;
— указания по подготовке и сборке деталей перед сваркой с использованием кондукторов.
8.1.4 Монтажную сварку конструкций выполняют в соответствии с указаниями ППР, в котором должны быть предусмотрены:
— наиболее эффективные способы сварки монтажных соединений;
— форма подготовки свариваемых элементов;
— технологические режимы сварки;
— необходимые технологическая оснастка и оборудование;
— указания по климатическим (температура, ветер, влажность) условиям выполнения сварочных работ.
8.1.5 Применяемые сварочные материалы, требования к условиям их хранения должны соответствовать стандартам или ТУ на поставку сварочных материалов.
Сварочные материалы и технологии сварки должны быть аттестованы по [17] — [19].
8.1.6 Способы и режимы сварки конструкций должны обеспечивать:
— уровень механических свойств и хладостойкости сварных соединений, предусмотренных проектной документацией;
— уровень дефектности, не превышающий требований настоящего стандарта (см. 8.2, 8.3).
8.1.7 Коэффициент формы наплавленного шва (прохода) должен быть в пределах от 1,3 до 2,0. Допускается выполнение прерывистых сварных швов за один проход в нерасчетных соединениях элементов резервуаров, не оказывающих влияния на их герметичность.
8.1.8 Временные технологические детали, привариваемые к резервуару при изготовлении элементов и монтаже и подлежащие удалению, должны быть удалены без ударного воздействия на элементы резервуара, а остатки сварных швов — зачищены заподлицо с основным металлом и проконтролированы.
8.1.9 Требования к механическим свойствам сварных соединений
8.1.9.1 Механические свойства (кроме твердости) металла угловых, нахлесточных и тавровых соединений определяют на образцах, вырезанных из стыковых сварных соединений-прототипов. Стыковые соединения-прототипы должны выполняться с использованием марок сталей, сварочных материалов и оборудования, предназначенных для сварки указанных выше типов соединений.
8.1.9.2 Требования к прочностным характеристикам
Металл сварных соединений должен быть равнопрочен основному металлу. Испытания следует проводить на трех образцах типа XII или XIII по ГОСТ 6996. К металлу сварного шва сопряжения стенки с днищем (уторного шва) предъявляют дополнительное требование равнопрочности с основным металлом по нормативному значению предела текучести.
8.1.9.3 Требования к ударной вязкости сварных соединений
Ударная вязкость при установленной температуре испытаний должна быть не менее значений, указанных в 5.2.3.
Температуру испытаний устанавливают в соответствии с требованиями 5.2.3.2.
Испытания на ударный изгиб (ударную вязкость) следует проводить для металла сварного шва и зоны термического влияния стыковых соединений элементов групп А и Б. При этом определяют ударную вязкость металла шва и зоны термического влияния (ЗТВ) на трех поперечных образцах (по шву — три образца; по ЗТВ — три образца) с острым надрезом типа IX (для толщины основного металла 11 мм и более) и типа X (для толщины основного металла 6-10 мм) по ГОСТ 6996.
8.1.9.4 Требования к технологическим испытаниям на изгиб сварных соединений
При испытаниях сварных соединений на статический изгиб среднеарифметическое значение угла изгиба шести поперечных образцов (тип XXVII по ГОСТ 6996) должно быть не менее 120°, а минимальное значение угла изгиба одного образца — не ниже 100°. При толщине основного металла до 12 мм включительно испытания проводят изгибом образца с корнем шва внутрь (на трех образцах) и корнем шва наружу (на трех образцах), а при толщине основного металла более 12 мм — изгибом образцов «на ребро» (на шести образцах).
8.2 Технические требования к сварным соединениям
8.2.1 Конструкция сварных соединений элементов резервуара должна соответствовать требованиям КМ и ППР.
8.2.2 По внешнему виду сварные швы должны соответствовать следующим требованиям:
— металл шва должен иметь плавное сопряжение с основным металлом;
— швы не должны иметь следующих дефектов: трещин любых видов и размеров, несплавлений, грубой чешуйчатости, наружных пор и цепочек пор, прожогов и свищей.
8.2.3 Значения подрезов основного металла не должны превышать указанных в таблице 16.
Таблица 16. Допускаемое значение подреза основного металла в стыковом шве
8.2.4 Выпуклость швов стыковых соединений элементов резервуара не должна превышать значений, указанных в таблице 17.
Таблица 17. Выпуклость стыковых сварных швов
8.2.5 Для стыковых соединений деталей резервуара одной толщины допускается смещение свариваемых кромок относительно друг друга не более:
— для деталей толщиной не более 10 мм — 1,0 мм;
— для деталей толщиной более 10 мм — 10 % толщины, но не более 3 мм.
8.2.6 Максимальные катеты угловых сварных швов не должны превышать 1,2 толщины более тонкой детали в соединении.
Для деталей толщиной 4-5 мм катет углового сварного шва должен быть равен 4 мм. Для деталей большей толщины катет углового шва должен определяться расчетом или конструктивно, но быть не менее 5 мм. Данное требование не распространяется на размер шва приварки настила легкосбрасываемой крыши к верхнему кольцевому элементу стенки.
8.2.7 Выпуклость или вогнутость углового шва не должна превышать более чем на 20 % величину катета шва.
8.2.8 Допускается уменьшение катета углового шва не более чем на 1 мм. Увеличение катета углового шва допускается не более чем на:
- 1,0 мм — для катетов до 5 мм;
- 2,0 мм — для катетов свыше 5 мм.
8.2.9 Нахлесточное соединение, сваренное сплошным швом с одной стороны, допускается только для соединений днища и настила стационарной каркасной крыши; величина нахлеста должна быть не менее 60 мм для соединений полотнищ днища и не менее 30 мм — для соединений листов крыши и днища, но не менее пяти толщин наиболее тонкого листа в соединении.
8.3 Контроль качества сварных соединений
8.3.1 Контроль качества сварных соединений в процессе строительства резервуаров должен предусматривать:
— применение способов сварки, методов и объемов контроля сварных швов, адекватных уровню ответственности резервуара;
— применение оптимальных технологических сварочных процедур и материалов в соответствии с требованиями проектов КМ и ППР;
— осуществление технического и авторского надзора.
8.3.2 Применяют следующие виды контроля качества сварных соединений:
— визуально-измерительный контроль всех сварных соединений резервуара по [20];
— контроль герметичности (непроницаемости) сварных швов;
— капиллярный метод (цветная дефектоскопия), магнитопорошковая дефектоскопия для выявления поверхностных дефектов с малым раскрытием;
— физические методы для выявления наличия внутренних дефектов: радиография или ультразвуковая дефектоскопия;
— механические испытания сварных соединений образцов;
— гидравлические и пневматические прочностные испытания конструкции резервуара.
8.3.3 Методы контроля сварных соединений конструкций резервуаров представлены в таблице 18.
1. ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Стандарт устанавливает методы определения механических свойств при следующих видах испытаний:
а) испытании металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на статическое (кратковременное) растяжение;
б) испытании металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на ударный изгиб (на надрезанных образцах);
в) испытании металла различных участков сварного соединения на стойкость против механического старения;
г) измерении твердости металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла;
д) испытании сварного соединения на статическое растяжение;
е) испытании сварного соединения на статический изгиб (загиб);
ж) испытании сварного соединения на ударный разрыв.
1.2. Стандарт распространяется на испытания, проводимые при определении качества продукции и сварочных материалов, пригодности способов и режимов сварки, при установлении квалификации сварщиков и показателей свариваемости металлов и сплавов.
1.3. Виды испытаний, типы образца и применение метода предусматривается в стандартах и технических условиях на продукцию, устанавливающих технические требования на нее.
(Измененная редакция, Изм. № 3).
1.4. Допускается применять образцы и методы испытаний по международным стандартам ИСО 4136, ИСО 5173, ИСО 5177, приведенным в приложениях 1, 2, 3 .
2. ОТБОР ОБРАЗЦОВ
2.1. Образцы для испытаний отбирают из проб, вырезанных непосредственно из контролируемой конструкции или от специально сваренных для проведения испытаний контрольных соединений.
2.2. Если форма сварного соединения исключает возможность изготовления образцов данного типа (детали сложной конфигурации, трубы и др.), то образцы могут быть отобраны от специально сваренных плоских контрольных соединений.
2.3. При выполнении контрольных соединений характер подготовки под сварку, марка и толщина основного металла, марки сварочных материалов, положение шва в пространстве, начальная температура основного металла, режим сварки и термической обработки должны полностью отвечать условиям изготовления контролируемого изделия или особому назначению испытания.
Сварку контрольных соединений, предназначенных для испытания сварочных материалов (электродов, сварочных проволок, присадочных прутков, флюсов и др.), если нет специальных требований, производят с остыванием между наложением отдельных слоев. Температура, до которой должен остывать металл, устанавливается стандартом или другой технической документацией.
(Измененная редакция, Изм. № 2, 3).
2.4. Размеры пластин для изготовления контрольных соединений определяются требованиями, указанными ниже.
2.4.1. Для контрольных соединений, выполняемых дуговой, электрошлаковой и газовой сваркой из плоских элементов, ширина каждой свариваемой пластины, если нет иных указаний в стандартах или другой технической документации, должна быть не менее:
50 мм — при толщине металла до 4 мм;
70 мм « « « св. 4 до 10 мм;
100 мм « « « « 10 « 20 мм;
150 мм « « « « 20 « 50 мм;
200 мм « « « « 50 « 100 мм;
250 мм « « « « 100 мм.
Ширина контрольного соединения, выполненного из круглого или фасонного проката, должна быть не менее двух диаметров или ширин элементов.
2.4.2. Длина свариваемых кромок пластин определяется размерами и количеством подлежащих изготовлению образцов с учетом повторных испытаний, припусков на ширину реза и последующую обработку и с добавлением длины неиспользуемых участков шва. Размеры неиспользуемых участков принимают равными:
— при ручной дуговой сварке покрытыми электродами и газовой сварке — не менее 20 мм в начале и не менее 30 мм в конце шва;
— при автоматической и полуавтоматической сварке с любым типом защиты, кроме флюса, при толщине металла до 10 мм — не менее 15 мм в начале и не менее 30 мм в конце шва, а при толщине металла более 10 мм — не менее 30 мм в начале и не менее 50 мм в конце шва;
— при автоматической и полуавтоматической дуговой сварке под флюсом на токе до 1000 А, при электрошлаковой сварке и дуговой сварке с принудительным формированием — не менее 40 мм в начале и не менее 70 мм в конце шва;
— при автоматической сварке под флюсом на токе более 1000 А — не менее 60 мм в начале шва. Длину неиспользуемого участка в конце шва для этого случая принимают равной длине кратера шва (участок, имеющий неполное сечение).
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.4.3. Размеры пластин для контрольных соединений, выполняемых способами сварки, не указанными в п. 2.4.1, устанавливаются соответствующими техническими условиями.
В случаях сварки пластин с применением приставных планок для вывода начала и конца шва можно отбирать образцы по всей длине контрольного соединения. Приставные планки изготавливают из того же материала, что и пластины.
Длина приставных планок должна быть не менее размера неиспользуемых участков шва (см. п. 2.4.2).
2.5. Размеры проб, вырезаемых из контролируемой конструкции, определяются количеством и размерами образцов.
При кислородной вырезке проб их размеры определяют с учетом припуска на последующую механическую обработку, обеспечивающую отсутствие металла, подвергшегося термическому влиянию при резке в рабочей части образцов.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
2.6. Вырезку заготовок для образцов из проб и контрольных соединений рекомендуется выполнять на металлорежущих станках. Допускается вырезать заготовки на ножницах, штампах, кислородной, плазменной, анодно-механической и другими методами резки.
Припуск на величину заготовки, при котором обеспечивается отсутствие в рабочей части образца металла с измененными в результате резки свойствами, назначают в зависимости от метода резки. Минимальное значение припуска должно быть:
— при толщине металла до 10 мм: кислородная и плазменная резка — 3 мм, механическая, в т. ч. анодно-механическая резка, — 2 мм;
— при толщине металла более 10 до 30 мм: кислородная резка — 4 мм, плазменная резка — 5 мм, механическая, в т. ч. и анодно-механическая резка, — 3 мм;
— при толщине металла более 30 до 50 мм: кислородная резка — 5 мм, плазменная резка — 7 мм, механическая, в т. ч. и анодно-механическая, — 3 мм;
— при толщине металла более 50 мм: кислородная резка — 6 мм, плазменная резка — 10 мм, механическая, в т. ч. и анодно-механическая, — 3 мм.
При вырезке заготовок для образцов из металла, в котором под воздействием резки не изменяются свойства в рабочей части образца, допускается уменьшение указанных выше припусков, но не более чем в два раза.
Величина припуска для способов резки, не перечисленных выше, должна быть указана в нормативно-технической документации (НТД) на данный вид продукции или на метод отбора проб.
При изготовлении образцов необходимо принимать меры, исключающие возможность изменения свойств металла в результате нагрева или наклепа, возникающих при механической обработке.
(Измененная редакция, Изм. № 2, 3).
2.7. На пробах, контрольных соединениях и заготовках из листового проката и труб следует указывать направление прокатки основного металла по отношению к шву.
(Измененная редакция, Изм. № 3).
2.8. Правка контрольного соединения или пробы, отбираемой от контролируемой конструкции, не допускается. Разрешается править готовые образцы вне их рабочей части. При испытании сварных соединений из труб допустимость правки образцов оговаривается стандартами или другой технической документацией.
Если нет иных указаний в стандартах или другой технической документации, то стрела прогиба f на длине 200 мм (черт. 1) не должна превышать 10 % от толщины металла, но не более 4 мм.
Несовпадение плоскости листов h в стыковых соединениях (черт. 2) не должно превышать 15 % от толщины листа, но не более 4 мм.
2.9. Термическую обработку, если она оговорена НТД, проводят до чистовой обработки образцов. Термической обработке могут подвергаться пробы, контрольные соединения или вырезанные из них заготовки для Образцов. В случае нормализации или закалки термическая обработка заготовок для образцов не допускается.
Термическую обработку контрольных соединений или заготовок для образцов предпочтительно совмещать с термической обработкой контролируемого изделия. Порядок проведения термической обработки при изготовлении образцов из материалов с s В более 1000 МПа (100 кгс/мм 2 ) оговаривается НТД.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
2.10. Клеймение проб, контрольных соединений заготовок и готовых образцов можно производить любым способом так, чтобы клеймо располагалось вне рабочей части образца и сохранялось на нем после испытания.
3. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ И ОЦЕНКА ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Образцы, имеющие отступления от чертежных размеров по чистоте обработки, а также механические повреждения в рабочей части, к испытаниям не допускаются и заменяются таким же числом новых образцов, изготовленных из той же пробы или контрольного соединения. Если размеры пробы или контрольного соединения исключают возможность изготовления новых образцов, производят вырезку новой пробы или сварку нового контрольного соединения.
При соответствии результатов механических испытаний требованиям стандартов или другой технической документации, во всех случаях, кроме арбитражных испытаний, допускается использование образцов с более низким классом шероховатости поверхности.
(Измененная редакция, Изм. № 3).
3.2. Если нет других указаний в стандартах или другой технической документации, то испытания по разд. 4 , 8 и 9 проводят не менее чем на двух образцах; по разд. 5 , 6 и 10 — не менее чем на трех образцах; по разд. 7 — не менее чем на четырех точках для каждого участка сварного соединения. Если размеры сварного соединения исключают возможность размещения четырех точек, то допускается уменьшить их количество в соответствии с реальными возможностями.
(Измененная редакция, Изм. № 3).
3.3. Результаты по всем видам испытаний определяют как среднее арифметическое результатов, полученных при испытании всех образцов. Если нет указаний в соответствующих стандартах или другой технической документации, то для всех видов испытаний, кроме испытаний на статический изгиб и измерения твердости, допускается снижение результатов испытаний для одного образца на 10 % ниже нормативного требования, если средний арифметический результат отвечает нормативным требованиям. Допускаемое снижение результатов испытания образцов на статический изгиб и при измерении твердости должно оговариваться в соответствующих стандартах или другой технической документации. При испытании на ударный изгиб допускаемое снижение ниже нормативных требований устанавливается не более 5 Дж/см 2 (0,5 кгс × м/см 2 ).
3.4. Испытания, предусмотренные разд. 7 — 10 , проводят при нормальной температуре, равной (20±10) ° С [(293 ± 10) К]. Температуру образца принимают равной температуре помещения, в котором проводят испытания. Испытания, предусмотренные разд. 4 — 6 , проводят при нормальной температуре или по требованию, оговоренному в соответствующих стандартах или другой технической документации, при повышенных или пониженных температурах. При испытании при пониженной или повышенной температурах температуру образца принимают равной температуре среды, в которой проводят нагрев или охлаждение. Допускается определение температуры на образцах-свидетелях.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
3.5. Результаты испытаний считают неудовлетворительными, если не выполняются требования п. 3.3 или в изломе образца, или на его поверхности выявлены кристаллизационные или холодные трещины (кроме случаев, когда наличие трещин допускается соответствующей НТД). При неудовлетворительных результатах испытания повторяют на удвоенном количестве образцов. Если в изломе образца, результаты испытания которого считают неудовлетворительными, обнаружены дефекты основного металла или сварного соединения (кроме трещин), его исключают из оценки и заменяют одним новым образцом.
Общие результаты испытаний определяют по показаниям, полученным при повторных испытаниях. Результаты повторных испытаний являются окончательными.
(Измененная редакция, Изм. № 2, 3).
3.6. Методика определения размеров образцов, требования, предъявляемые к оборудованию для испытаний, условия проведения испытаний и подсчет результатов должны соответствовать:
— при испытании на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температурах — ГОСТ 9454 ;
Другие требования к условиям проведения испытаний, определению размеров образцов, оборудованию для испытаний и подсчету результатов должны оговариваться стандартом иди другой технической документацией.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
3.7. Протокол при всех видах испытаний должен содержать: обозначение настоящего стандарта, толщину и марку основного металла, способ сварки, тип соединения, вид термической обработки (если она выполняется), индекс образца (по клейму), тип образца, место его отбора, результаты данного вида испытаний всех образцов, наличие дефектов в изломе образца, при испытании сварных соединений — место разрушения (по металлу шва, по металлу зоны термического влияния, по основному металлу). Для испытаний, проводимых по разд. 4 — 6 , дополнительно указывают температуру испытания; по разд. 5 и 6 — максимальную энергию копра; по разд. 7 — схему расположения точек замера твердости.
(Измененная редакция, Изм. № 2, 3).
4. ИСПЫТАНИЕ МЕТАЛЛА РАЗЛИЧНЫХ УЧАСТКОВ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ И НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА НА СТАТИЧЕСКОЕ (КРАТКОВРЕМЕННОЕ) РАСТЯЖЕНИЕ
4.1. При испытании металла на статическое (кратковременное) растяжение определяют следующие характеристики механических свойств:
— предел текучести физический s Т , МПа (кгс/мм 2 ) или предел текучести условный s 0,2 , МПа (кгс/мм 2 );
— временное сопротивление s В , МПа (кгс/мм 2 );
— относительное удлинение после разрыва (на пятикратных образцах) s 5 , %;
— относительное сужение после разрыва, j , %.
Испытания проводят для металла шва, металла различных участков зоны термического влияния наплавленного металла при всех видах сварки плавлением.
4.2. Форма и размеры образцов, применяемых для испытания, должны соответствовать черт. 3 или 4 и табл. 1 .
Допускается увеличение размера диаметра образца и его высоты.
