Destruktivní zkoušky svarových spojů

3.9

Destruktivní zkoušky svarových spojů

Ing. Josef Trejtnar

Destruktivní zkoušení svarových spojů patří mezi důležité činitele pro zajištění technické bezpečnosti svařovaných konstrukcí. Destruktivními zkouškami ověřujeme užitné vlastnosti svarových spojů, které zajišťují odolnost vůči vnějším vlivům jako je zatížení a jeho charakter, okolní prostředí a teplota a dále se zjišťuje jejich strukturní stav (struktura, výskyt defektů apod.). Požadavky na destruktivní zkoušky jsou obsaženy v příslušných výrobních a kontrolních směrnicích, v normách a v materiálových specifikacích.

Destruktivní zkoušky svarových spojů jsou:

• - zkouška pevnostních vlastností
• - zkouška plastických vlastností
• - zkouška houževnatosti
• - zkouška tvrdosti
• - zkouška celistvosti

Zkouška tahem

Zkouška tahem pro svarový spoj i pro čistý svarový kov se provádí podle metodiky stanovené ČSN EN ISO 6892-1 (420310) Kovové materiály - Zkoušení tahem - Část 1 - Zkušební metoda za pokojové teploty). Pokud není uvedeno jinak, provádějí se dále uvedené zkoušky tahem za pokojové teploty, tj. 23°C ± 5°C.

Příčná zkouška tahem

Specifické požadavky a postup při přípravě a vlastním provádění příčných zkoušek tahem, jimiž je zjišťována pevnost v tahu svarového spoje a poloha lomu u tupých svarů a rozměrů zkušebních tyčí, jsou uvedeny v normě ČSN EN ISO 4136 (051121) - Destruktivní zkoušky svarů kovových materiálů - příčná zkouška tahem. Zkušební vzorky, ze kterých se opracovávají zkušební tyče, se odebírají příčně tak, aby po opracování zůstala osa svaru ve středu zkušební délky. Tloušťka zkušební tyče musí být stejná jako tloušťka základního materiálu. V případě, že základní materiál je silnější než 30mm, lze odebírat více zkušebních tyčí tak, aby byla dosažena požadovaná tloušťka zkušební tyče. U trubek s průměrem do 18 mm se zkouška provádí na celé trubce. Zatěžování musí být plynulé do přetržení.

Vzhled zkušebních tyčí ukazují následující obrázky, jejich rozměry pak stanovuje citovaná norma.

Podélná zkouška tahem

Používá se pro stanovení mechanických vlastností čistého svarového kovu tavných svarových spojů. Válcová zkušební tyč (nejčastěji o měřeném průměru 10mm) je odebrána podélně ze svarového spoje zhotoveného výrobku nebo ze zkušebního kusu tak, aby obsahovala pouze čistý svarový kov a je na vhodném zařízení plynule zatěžována až do přetržení. Vyhodnocují se vady na lomu, mez pevnosti, mez kluzu (event. horní, dolní nebo smluvní mez kluzu) prodloužení a kontrakce. Zkouška se obvykle provádí za pokojové teploty. Takto získané hodnoty mechanických vlastností čistého svarového kovu naleznete v každém katalogu přídavných svařovacích materiálů. Podmínky zkoušení jsou definovány

v ČSN EN ISO 5178 (051126) Destruktivní zkoušky kovových materiálů - Podélná zkouška tahem svarového kovu tavných svarových spojů.

Příklady umístění zkušebních tyčí naleznete na dalším obrázku.

Zkouška rázem v ohybu

Slouží k určení absorbované energie (dříve vrubové houževnatosti, tj. energie, vztažené na plochu lomu) na definovaných vzorcích s připraveným U- nebo V- vrubem. Zkouška se provádí podle ČSN EN ISO 148-1 (420381) Kovové materiály - Zkouška rázem v ohybu metodou Charpy - Část 1: Zkušební metoda. Zkouška se provádí při pokojové teplotě a nebo při jiných, obvykle záporných teplotách, protože u mnoha materiálů se zjištěné hodnoty absorbované energie v rázu s teplotou výrazně mění. Standardní zkušební vzorek musí mít délku 55 mm, čtvercový průřez 10 x 10 mm a ve středu délky musí mít vrub tvaru V nebo tvaru U, zhotovený dle této citované normy. Způsob umístění tyčí u svarového spoje, jejich počet, orientaci vrubu a záznam výsledků určuje ČSN EN ISO 9016 (051125) Destruktivní zkoušky svarů kovových materiálů – Zkouška rázem v ohybu – Umístění zkušebních tyčí, orientace v rubu a zkoušení. Tato norma slouží jako doplněk k normě ČSN EN ISO 148-1 pro zkoušky rázem v ohybu všech druhů spojů, provedených tavným svařováním. Umístění vrubu vzhledem k typu svaru a poloze zkušební tyče může být zviditelněno naleptáním. Zkušební tyče musí být ze svarového spoje odebrány tak, aby jejich podélná osa byla kolmá na svar.

Každá zkouška má označení, složené z pěti znaků, které udávají typ, umístění a orientaci vrubu a číselný údaj o vzdálenosti vrubu v mm od referenční linie, tj. linie natavení či spoje. Význam je následující:

• - 1. písmeno - typ vrubu:

U – Charpy U – vrub

V – Charpy V – vrub

• - 2. písmeno – umístění vrubu:

W – vrub ve svarovém kovu – referenční.linie je ve středu svaru

H – vrub je v tep. ovlivněné oblasti - referenční linie je linie natavení.

• - 3. písmeno – orientace vrubu

S – povrch tyče je rovnoběžný s povrchem

T – vrub je kolmo k povrchu

• - 4. znak – hodnota "a" – vzdálenost v mm středu vrubu od referenční linie, pokud a = 0, je vrub ve středu svaru
• - 5. znak – hodnota "b" – vzdálenost v mm mezi horním povrchem svarového spoje a
• - bližším povrchem zkušební tyče. Pokud je vrub na povrchu

svaru, pak b = 0

Následující obrázky ukazují označení různých zkušebních vzorků s vrubem kolmým

k povrchu. Další uvádí citovaná norma.

Zkouška lámavosti

Je v technické praxi často používanou zkouškou, kterou se nepřímo vyhodnocuje kvalita svarového spoje především z hlediska jeho deformačních schopností. Platí pro ni norma

ČSN EN ISO 5173 (051124) – Destruktivní zkoušky svarů kovových materiálů - Zkoušky ohybem. Tento dokument stanovuje typy a způsob odběru zkušebních tyčí z tupých svarových spojů pro příčné či podélné zkoušky lámavosti z lícní strany svaru nebo ze strany kořene nebo pro příčné boční zkoušky lámavosti tupého spoje event. i pro stejné zkoušky s naplátovanou vrstvou. Zkušební tyče jsou deformovány jednostranným ohybem tak, že jeden povrch vzorku je dále definovaným způsobem za pokojové teploty namáhán tahem.

Odběr a typy zkušebních tyčí, podmínky zkoušení

Pro příčnou zkoušku lámavosti se zkušební tyč odebírá napříč svarovým spojem, pro podélnou zkoušku lámavosti pak podélně ve svarovém spoji. U navařených vrstev se poloha i směr umístění vzorku řídí výrobkovou normou nebo ustanovením smlouvy. Rozměry zkušebních tyčí a jejich označení jsou podrobně pro jednotlivé druhy specifikovány v uvedené normě. Mechanické nebo tepelné dělení nesmí mít vliv na vlastnosti zkušebních tyčí.

Vlastní zkouška se provádí ohýbacím trnem ve zvláštním přípravku, kde zkušební tyč je položena na dva rovnoběžné podpěrné válečky a osa svaru musí souhlasit s osou ohýbacího trnu. Ohyb je prováděn postupným plynulým zatížením trnu kolmo na povrch zkušebního vzorku. Zkouška je ukončena v okamžiku, kdy úhel ohybu dosahuje předepsané hodnoty

(u zkoušek svařečů je to 180°) Po ukončení zkoušky je provedeno hodnocení vnějšího (taženého) povrchu tyče včetně bočních stran a event. výskyt trhlin.

Makroskopická a mikroskopická kontrola

Makroskopická a mikroskopická kontrola se používá k odhalení vad a jiných makro- či mikroskopických charakteristik svarového spoje (včetně struktury, morfologie, precipitátů, vměstků a trhlin či jiných dutin) prohlídkou příčného řezu zkoušeným svarem. Provádí se podle požadavků technologických a výrobkových norem v souladu s normou

ČSN EN ISO 17639 (051128) – Destruktivní zkoušky kovových materiálů – Makroskopická a mikroskopická kontrola svarů, která stanovuje metody přípravy vzorku, zkušební postupy a jejich vyhodnocení. Vlastní kontrola se provádí vizuální nebo optickou prohlídkou připraveného příčného řezu svarem v nenaleptaném nebo v naleptaném stavu. Každý vzorek musí být pro kontrolu vhodně připraven rozřezáním, vybroušením případně zalitím a broušením, případně i leštěním a leptáním. Kontrolovaný povrch nesmí být těmito procesy nijak ovlivněn. K leptání jsou používána leptadla podle ISO/TR 16060.

Makroskopická kontrola zkušebního vzorku se provádí prohlídkou vzorku pouhým okem nebo při malém zvětšení (menším než 50x) v nenaleptaném nebo v naleptaném stavu.

Mikroskopická prohlídka se provádí rovněž v nenaleptaném i v naleptaném stavu pod mikroskopem při zvětšení 50x až…