ГОСТ Р 57180-2016. Национальный стандарт Российской Федерации. Соединения сварные. Методы определения механических свойств, макроструктуры и микроструктуры

6. Определение макроструктуры сварных соединений

 

Макроструктуру сварного соединения определяют на специально приготовленном макрошлифе (темплете) с целью выявления формы и размеров сварного шва, различных участков зоны термического влияния, макродефектов сварного соединения, а также для установления характера излома образца после механических испытаний или излома конструкции или детали в эксплуатации.

6.1 Отбор проб и изготовление макрошлифов (темплетов)

6.1.1 Образцы для анализа макроструктуры вырезают из сварных соединений в продольном или поперечном сечениях. Образцы должны охватывать все зоны сварного соединения: сварной шов, участки зоны термического влияния, до основного металла включительно.

6.1.2 Вырезку образцов выполняют любым способом механической обработки (фрезерованием, сверлением, строганием или резкой), при условии, что этот способ не влечет за собой изменения свойств металла. При резке абразивным инструментом образец охлаждают эмульсией, применяемой для холодной механической обработки. Температура в месте реза стальных образцов должна быть не выше 80 °C.

6.1.3 Выбирать место и направление реза для приготовления макрошлифа следует с учетом следующих факторов:

- для оценки формы и ориентации кристаллитов в металле сварного шва плоскость реза должна проходить перпендикулярно к оси сварного шва;

- при анализе макроструктуры излома сварных соединений оцениваемая поверхность образца должна содержать предполагаемые дефекты, послужившие причиной разрушения (трещины, шлаковые включения, поры, несплавления и т.п.).

6.1.4 Поверхность макрошлифов подвергают торцеванию, строганию или шлифованию. После механической обработки поверхность должна быть ровной и гладкой, не более 20 мкм в соответствии с требованиями ГОСТ 2789.

6.1.5 После подготовки и очистки образца проводят макротравление, режимы и реактивы травления определяют в зависимости от основного и присадочного материалов. Рекомендуемые реактивы и режимы травления должны соответствовать требованиям ГОСТ 10243 и ГОСТ 22838.

6.1.6 Травление следует проводить до получения четко выявленной макроструктуры, позволяющей оценивать геометрию и форму сварного шва, наплавленного металла, зоны сплавления, зоны термического влияния и всех примыкающих зон до основного металла, а также сравнивать полученную макроструктуру с фотоэталонами специальных шкал и изображениями (фотоснимками).

6.1.7 После травления образцы промывают в проточной воде и просушивают. При необходимости хранения образцы дополнительно обработать 10%-ным спиртовым раствором аммиака (нашатырный спирт) или промыть спиртом и покрыть бесцветным лаком.

6.2 Оборудование для макроанализа

6.2.1 Для выявления макродефектов сварных соединений, определения точного вида излома применяют лупы по ГОСТ 25706, стереомикроскопы с увеличением кратности от 20^x.

6.2.2 Геометрические параметры сварного соединения при оценке макроструктуры определяют с использованием различных средств измерения (линейки по ГОСТ 427, штангенциркули по ГОСТ 166, штангенглубиномеры по ГОСТ 162 и др.), измерительных микроскопов или систем анализа изображения.

6.3 Оценка макроструктуры

6.3.1 При оценке макроструктуры сварного шва определяют основные геометрические параметры (усиление сварного шва, катет сварного шва, глубину проплавления, величину перекрытия сварных швов/наплавленных валиков, толщину наплавленного металла, количество слоев, объем сварки/наплавки, форму и размеры зоны термического влияния и др.).

6.3.2 При макроанализе на темплетах выявляют макродефекты сварных соединений (усадочные раковины; газовые поры и полости; трещины; свищи; несплавления; непровары; твердые включения; химическую и структурную неоднородности и др.). Основные дефекты макроструктуры сварных соединений приведены в ГОСТ Р ИСО 6520-1 и в приложении Б.

6.3.3 При оценке свойств металла шва на этапе отработки технологии сварки, путем варьирования режимов рекомендуется проводить сравнительный анализ макроструктуры анализируемого образца с типизацией первичных макроструктур сварных швов, приведенной в приложении В:

I тип - характеризуется расположением вдоль оси шва столбчатого кристаллита и линий стыка с ним ведущих граней кристаллитов, растущих от линии сплавления. Образуется при малой скорости сварки.

II тип - макроструктура образуется столбчатыми кристаллитами, направление осей которых представляет ортогональные траектории к семейству фронтов кристаллизации. В центре шва кристаллиты плавно смыкаются под углом, равным нулю. Образуется при низкой скорости сварки и отличается низким сопротивлением зарождению и распространению трещин.

III тип - сформирован кристаллитами, которые в процессе кристаллизации прорастают через ось шва, и стык двух фронтов кристаллизации в центре шва образуется переплетением вершин кристаллитов. Макроструктура такого типа характеризуется повышенным сопротивлением разрушению.

IV тип - стык двух фронтов кристаллизации образует четкую поверхность смыкания ведущих граней дендритов. Такая макроструктура возникает при больших скоростях сварки и характеризуется низким сопротивлением разрушению.

V тип - для этого типа характерно расположение в центре шва области разориентированного строения. Эта область ограничена поверхностями срастания с ней ведущих граней кристаллитов, развивающихся от линии сплавления к центру шва.

6.3.4 Оценку макроструктуры излома сварных соединений проводят визуально на образцах после ударных испытаний (см. 5.4) или излома сварных соединений конструкций и деталей разрушившихся в эксплуатации. По виду изломы подразделяют на зернистые (кристаллические), волокнистые и аморфные.

6.3.5 Зернистый (кристаллический, хрупкий) излом характеризуется хрупким разрушением без существенной пластической деформации и наблюдаемой в изломе зернистой структурой, фасетки излома представляют собой плоскости скалывания отдельных зерен. Этот вид излома подразделяется на межкристаллические (интергранулярные) - происходящие по границам зерен, и транскристаллические (интрагранулярные) - пересекающие сами кристаллиты.

6.3.6 Волокнистый (вязкий) излом характеризуется отсутствием зернистой структуры, которая не наблюдается из-за предшествующей разрушению пластической деформации, искажающей форму зерна.

6.3.7 Аморфный (стекловидный, раковистый) излом имеет неровные поверхности, не имеет кристаллического строения.