Исследование физико-механических свойств металла контрольных проб, вырезанных при техническом диагностировании оборудования
16.1. Образцы для проведения исследований физико-механических свойств изготавливаются из металла контрольных вырезок.
16.2. Из металла контрольной вырезки размером ~ 600×600 мм изготавливаются образцы для проведения следующих исследований:
- образцы (стружка) для оценки химического состава металла;
- образцы-шлифы для проведения металлографических исследований металла и измерения его твердости;
- образцы-шлифы сварного соединения для проведения металлографических исследований и измерения твердости;
- образцы для испытания металла на растяжение при 20 °С;
- образцы для испытания металла на растяжение при повышенных температурах (при необходимости);
- образцы для испытания металла на ударный изгиб при 20 °С;
- образцы для испытания металла на ударный изгиб при пониженных и, при необходимости, при повышенных температурах;
- образцы для испытания металла на механическое старение по ударной вязкости;
- образцы для испытания металла на изгиб при 20 °С;
- образцы сварного соединения для испытания на растяжение при 20 °С;
- образцы сварного соединения для испытания на изгиб при 20 °С;
- образцы сварного соединения для испытания на растяжение при повышенных температурах (при необходимости);
- образцы сварного соединения для испытания на ударный изгиб при пониженных и, при необходимости, - повышенных температурах;
- образцы для испытания на МКК (для аустенитных сталей), если этот вид контроля предусмотрен конструкторской документацией;
- образцы сварного соединения для испытания на ударный изгиб при 20 °С;
- образцы металла для испытаний на малоцикловую усталость;
- образцы для специальных исследований (при необходимости).
16.3. В случае, если контрольная вырезка сделана из биметаллической конструкции, необходимо выполнить испытания на растяжение, изгиб и усталость (при необходимости) биметаллических образцов. Образцы на ударный изгиб должны изготавливаться из металла основного слоя биметалла и биметалла.
Образцы для специальных исследований должны изготавливаться из биметалла.
16.4. Схема раскроя контрольной вырезки на образцы должна обеспечивать изготовление образцов на растяжение и ударный изгиб, ось которых, по возможности, должна быть поперек направления оси сосуда (аппарата).
Количество образцов для каждого вида испытаний должно быть не менее 3 шт., а для испытания на малоцикловую усталость - не менее 10 шт.
Необходимость выполнения каждого из вышеуказанных испытаний определяется экспертом, проводящим техническое диагностирование.
16.5. Из металла контрольной вырезки в виде круга диаметром ~ 250 мм изготавливаются образцы для проведения следующих исследований:
- образцы-шлифы для проведения металлографических исследований металла и замера его твердости;
- образцы для испытания металла на растяжение при 20 °С;
- образцы для испытания металла на растяжение при повышенных температурах (при необходимости);
- образцы для испытания металла на ударный изгиб при 20 °С и пониженных температурах;
- образцы (стружка) для оценки химического состава металла.
Схема раскроя контрольной вырезки на образцы должна обеспечивать изготовление образцов на растяжение и ударный изгиб, ось которых, по возможности, должна быть поперек направления оси сосуда (аппарата).
Необходимость выполнения каждого из вышеуказанных испытаний определяется экспертом, проводящим техническое диагностирование.
16.6. Из металла контрольной вырезки в виде пробки диаметром 30-50 мм изготавливаются образцы для проведения следующих исследований:
- образцы-шлифы для проведения металлографических исследований металла и измерения его твердости;
- образцы (стружка) для оценки химического состава металла.
16.7. Из металла контрольных вырезок, дополнительно к указанным, возможно изготовление образцов для проведения специальных исследований. Необходимость проведения специальных исследований определяется экспертом, проводящим техническое диагностирование.
16.8. Рекомендуются следующие типы образцов.
Для испытаний на растяжение при 20 °С:
- пропорциональные плоские образцы, тип I по ГОСТ 1497-84;
- гладкие цилиндрические образцы диаметром 10 мм, расчетной длиной 100 (50) мм, тип I-V по ГОСТ 1497-84.
Для испытаний на растяжение при повышенных температурах:
- гладкие цилиндрические образцы диаметром 10 мм, расчетной длиной 100 (50) мм по ГОСТ 9651-84;
- плоские образцы толщиной 10 мм по ГОСТ 9651-84.
При изготовлении образцов на растяжение предпочтение следует отдавать пропорциональным плоским образцам натурной толщины, а в случае невозможности испытаний образцов натурной толщины необходимо утонять толщину образцов механическим путем со стороны, минимально подверженной эксплуатационным повреждениям.
16.9. В случае изготовления образцов из биметалла и невозможности проведения испытаний образцов натурной толщины, выполняется пропорциональное утонение основного и плакирующего слоев биметалла (при этом отношение hf / hо не должно изменяться, где hf - толщина плакирующего слоя биметалла, hо - суммарная толщина основного и плакирующего слоев биметалла).
16.10. Образцы для испытания на изгиб изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 14019-03. Испытываются образцы натурной толщины. Рекомендуется одну из торцевых поверхностей образцов на изгиб подготавливать как металлографический макрошлиф, что позволяет более точно проследить за развитием деформации и разрушением образца.
16.11. Измерение твердости выполняется на образцах, вырезанных из контрольных вырезок и изготовленных в соответствии с ГОСТ 9012-59, ГОСТ 9013-59, ГОСТ 2999-75 и др. применительно к выбранному методу измерения твердости.
16.12. Испытание на ударный изгиб выполняется на образцах, подготовленных в соответствии с требованиями ГОСТ 9454-78.
16.13. Определение механических свойств сварного соединения в целом и его отдельных участков, а также наплавленного металла выполняется на образцах, изготовленных в соответствии с ГОСТ 6996-66. Предпочтение следует отдавать образцам натурной толщины - на загиб.
16.14. Отбор проб металла (стружки) для определения химического состава выполняется по ГОСТ 7122-81.
16.15. Образцы для проведения специальных исследований изготавливаются в соответствии с методиками проведения этих исследований.
16.16. Допускается изменять форму и размеры головок образцов для проведения всех видов испытаний (не оговоренную требованиями соответствующих нормативных документов) в зависимости от способа их крепления в захватах испытательной машины.
16.17. Испытание образцов металла на растяжение и обработка результатов испытаний выполняются по ГОСТ 1497-84, ГОСТ 9651-84.
16.18. Испытание образцов металла на изгиб при 20 °С и обработка результатов испытаний выполняются по ГОСТ 14019-03.
16.19.Испытание образцов металла на ударный изгиб и обработка результатов испытаний выполняются по ГОСТ 9454-78.
16.20. Испытание на механическое старение по ударной вязкости и обработка результатов испытаний выполняются по ГОСТ 7268-82.
16.21. Испытание образцов сварного соединения и обработка результатов испытаний выполняются по ГОСТ 6996-66.
16.22. Условия проведения испытаний, не оговоренных в настоящей "Методике...", и обработка результатов оговариваются в методиках этих испытаний. Методики должны быть утверждены специализированной научно-исследовательской организацией, если на них нет нормативных или методических документов.
16.23. Образцы-шлифы для металлографических исследований подготавливают как металлографический шлиф. Плоскость шлифа должна располагаться:
- вдоль направления прокатки листа металла, из которого сделана контрольная вырезка;
- поперек направления прокатки листа металла, из которого сделана контрольная вырезка;
- поперек сварного шва.
Образцы-шлифы, изготовленные из металла контрольных вырезок, должны быть во всю толщину исследуемого листа металла. Допускается, при толщинах более 20 мм, изготавливать несколько образцов-шлифов так, чтобы имелась возможность просмотра макро- микроструктуры по всей толщине исследуемого листа металла.
Образцы-шлифы, вырезанные из сварного соединения, должны обеспечить просмотр макро- микроструктуры по всему сечению сварного соединения и зоны термического влияния сварного шва.
Образцы-шлифы не должны иметь "заваленных" плоскостей по кромкам наружной и внутренней поверхностей листа, из которого вырезана проба, что необходимо для выявления возможных поверхностных нарушений микроструктуры металла.
Количество образцов-шлифов и места их вырезки из контрольной пробы определяются экспертом, проводящим техническое диагностирование.
16.24. Просмотр микроструктуры выполняется на металлографических микроскопах при кратности увеличения не менее 100. Выбор кратности увеличения осуществляется специалистами, проводящими металлографические исследования.
16.25. При необходимости, для выполнения исследований могут применяться электронографические, рентгеноструктурные, фазовые и другие методы исследования металла. Решение о необходимости этих исследований принимается специалистами, проводящими исследование металла.
16.26. Рекомендуется при анализе макро-микроструктуры металла выполнять:
- металлографическую оценку микроструктуры по ГОСТ 5640-68;
- определение величины зерна по ГОСТ 5639-82;
- степень сфероидизации перлита по шкале Всесоюзного теплотехнического института;
- степень графитизации по шкале Всесоюзного теплотехнического института;
В качестве эталонов микроструктур используются данные ГОСТ 8233-56.
При металлографическом исследовании металла особое внимание обращается на наружную и внутреннюю поверхности, где возможно наличие науглероженных или обезуглероженных слоев, трещин коррозии под напряжением и др.
При исследовании биметалла особое внимание уделяется зоне соединения слоев, где наиболее вероятно образование трещин. В случае обнаружения дефектов микроструктуры должно быть выполнено специальное исследование по оценке влияния этих дефектов на работоспособность металла.