Металл и сварные соединения

Методы определения твердости металлов делят на статические и динамические. В первом случае вдавливание стандартного наконечника осуществляют плавно, во втором — ударом. Наибольшее распространение из статических методов получили методы, основанные на вдавливании в тело испытываемого металла стального закаленного шарика, алмазного конуса или алмазной пирамиды. Из динамических методов испытания металлов на твердость наиболее широко применяют методы упругой отдачи алмазного наконечника и ударного вдавливания стального шарика. Определение твердости металла по методу Бринелля заключается в том, что стальной шарик определенного диаметра под действием заданной нагрузки вдавливают в испытываемый образец. Под этой нагрузкой образец выдерживают в течение определенного времени. После удаления нагрузки измеряют диаметр отпечатка на поверхности образца или изделия (рис. 9.15). Число твердости по Бринеллю определяют как отношение нагрузки к площади поверхности сферического отпечатка и вычисляют по формуле

где Р— нагрузка на шарик, Н; D — диаметр шарика, мм; d — диаметр отпечатка, мм.

Для ускорения процесса измерения диаметра отпечатка применяют угловой шаблон (рис. 9.16). Отпечаток должен быть вписан в угол, образованный двумя линиями на шаблоне. Наибольшее применение в строительной практике для оценки прочности металла имеет прибор Польди ударного действия (рис. 9.17). Наконечником прибора является шарик / диаметром 10 мм из твердой закаленной стали, дающий при ударе отпечаток одновременно на исследуемом металле 2 и на стальном эталонном бруске 3, твердость которого НВ должна быть заранее определена. Для получения отпечатков ударяют молотком по верхнему торцу стержня 5. Твердость исследуемого металла испытываемой конструкции определится из соотношения

В процессе диагностики зданий и сооружений часто приходится контролировать прочность сварных соединений арматуры, закладных деталей железобетонных конструкций и т. д. До испытаний наплавленный металл в сварных соединениях с целью выявления наружных дефектов обследуют с помощью лупы не менее чем пятикратного увеличения. Смещение от осей стержней в стыковых соединениях определяют с помощью рейки и линейки. 

Р и с. 9.17. Определение твердости прибором Польди: а — схема прибора; б — отпечатки, получаемые с помощью прибора; 7 — стальной шарик; 2 — исследуемый материал; 3 — эталонный брусок; 4 — обойма прибора; 5 — ударный стержень.

Осадку стержней в крестообразных соединениях, выполненных контактной точечной сваркой, измеряют в соответствии с указаниями прилож. 1, п. 66 — с погрешностью 0,1 мм. Контрольные образцы стыковых соединений стержней испытывают на растяжение при расстоянии между захватами разрывной машины не менее 10 диаметров стержня. При разных диаметрах соединенных встык стержней расстояние между захватами машины выбирают по стержню большего диаметра. Размеры контрольных образцов сварных крестообразных соединений приведены на рис. 9.18 и в табл. 9.6. Контрольные образцы сварных крестообразных соединений испытывают на срез в разрывных машинах (рис. 9.19, а, б). Сжимы 2 должны обеспечить прочное закрепление стержней, исключающее возможность их поворота.

Таблица 9.6. Размеры контрольных образцов сварных крестообразных соединений

Контрольные образцы сварных соединений арматурных стержней втавр с плоскими элементами закладных деталей испытывают на отрыв стержня .2 по схеме, приведенной на рис. 9.20. Образцы сварных нахлесточных соединений арматурных стержней с элементами закладных деталей из листового, полосового, сортового или фасонного проката испытывают на срез по схеме на рис. 9.21. Для проверки влияния сварных крестообразных соединений на прочность основного металла арматурных стержней вырезают из готовой продукции и испытывают на растяжение контрольные образцы (рис. 9.22). 

Определяют среднее значение разрушающих напряжений аср и размах значений напряжений ω = σ_max - σ_min Партия готовой продукции подлежит приемке при условии σ_min ≥ С₁; σ_ср ≥ С₂. Значения С₁ и С₂ при испытании образцов сварных соединений и при испытании стержней на растяжение после сварки крестообразных соединений соответствуют классу стали стержней, по оси которых действовала нагрузка.

Таблица 9.7. Методы контроля дефектов сварных соединений

* Выявление трещин и несплавдение кромок методом не гарантируется. 

** Метод определяет размер и место расположения дефекта; вид дефекта не устанавливает.

при испытании контрольных образцов. При несоблюдении первого условия партию бракуют. При несоблюдении второго условия повторно выбирают и испытывают шесть образцов. Если в результате повторного испытания не соблюдается хотя бы одно из условий, партию бракуют. Методы контроля дефектов сварных соединений приведены в табл. 9.7.