Экспертная работа лаборатории
Контроль качества сварных конструкций, агрегатов и узлов в условиях современного развития машиностроения и добывающей промышленности был и остается в высоком приоритете на всех этапах производства работ. Это позволяет свести к минимуму вероятность поломок и, как следствие, снижение риска техногенных аварий различного вида и опасности.
Однако, часто возникают случаи, когда происходит разрушение ответственных узлов и первоочередным ставиться вопрос о нахождении причины их выхода из строя.
С подобным вопросом обратились в нашу лабораторию, а именно:
Выяснить причину разрушения в месте сварного соединения штуцера с днищем воздушного резервуара автотормозов.
Экспертам лаборатории были представлены фрагменты двух дефектных узлов, вырезанных газо-пламенной резкой (рисунок 1). Визуально было определено следующее:
- на обоих представленных образцах имеются крупные трещины в околошовной зоне сварного соединения, располагающиеся на днище. Трещины ориентированы параллельно оси сварного шва (концентрично отверстию штуцера) по границе сплавления.
а)
б)
Рисунок 1 – Места образования трещин на образцах сварного соединения днища со штуцером; (для наглядности трещины обозначены стрелками): а – фрагмент образца № 1; б – фрагмент образца № 2.
После оценки образцов и режимов их эксплуатации был составлен план комплексной экспертизы, с целью выяснения причин разрушения представленного ответственного узла, включавший следующие исследования:
-
фактографическое исследование поверхностей изломов;
-
макроструктурное исследование зоны сварного соединения;
-
микроструктурное исследование зоны сварного соединения;
-
измерение твердости материалов штуцера и днища резервуара в зоне сварного соединения;
-
определение химического состава материалов свариваемых деталей;
- механические испытания на статическое растяжение материала Днища резервуара.
Фактографические исследования
Трещины на обоих образцах были раскрыты на этапе абразивной резки с целью изучения поверхности излома. Полученные поверхности изломов были подготовлены для изучения при помощи химической очистки от следов коррозии, возникшей после разрушения. Сразу после очистки производилось фотографирование изломов (рисунок 2).
а)
б)
Рисунок 2 – Вид поверхности изломов сварного соединения днище-штуцер.
Поверхности изломов фрагментов сварного соединения имеют хрупкий характер. На изломах наблюдаются бороздки по фронту распространения трещины, характерные для усталостного излома, то есть от действия циклических знакопеременных нагрузок. Также наблюдаются дефекты и бороздки распространения трещин от прижогов «Случайной дуги». Изломы плотные, дефектов металлургического происхождения не имеют.
Макроструктурное исследование
Для исследования макроструктуры были подготовлены шлифы участков сварного соединения методом шлифования и химического травления.
Рисунок 3 – Макроструктура сварного соединения образца №1, 10х.
Рисунок 4 – Макроструктура сварного соединения образца №2 10х.
На макроструктурах видны небольшие подрезы со стороны днища воздушного резервуара (1), непровары (2) и крупнозернистое строение ЗТВ. Рыхлостей, пор, неметаллических включений в основном металле и сварной ванне не наблюдается.
Микроструктурное исследование
Для исследования микроструктуры были приготовлены металлографические шлифы методом шлифования, полирования и химического травления.
На рисунке 5 представлена микроструктура зоны сплавления днища воздушного резервуара и металла сварного шва в зоне образования трещины на образце №1. Структура металла днища в зоне сварного соединения представляет собой видманштетт (кристаллы феррита имеют пластинчатую форму в результате фазовой перекристаллизации с высокой скоростью из больших зерен аустенита), что является признаком перегрева и представляет собой дефектную структуру стали. Стали с такой структурой обладают повышенной хрупкостью и низкой ударной вязкостью. Перегрев является неисправимым дефектом.
Рисунок 5 – Микроструктура зоны сплавления Днища и металла сварного шва в зоне образования трещины на образце №1: 300х.
На шлифе образца №2 в микроструктуре наблюдается аналогичная ситуация (рисунок 6).
Рисунок 6 – Микроструктура зоны сплавления Днища и металла сварного шва в зоне образования трещины на образце №2: 300х.
В микроструктуре обоих фрагментов в зоне сплавления штуцера и металла шва подобных дефектов не наблюдается (рисунок 7 а, б). Это связано с большей толщиной материала детали и, как следствие, с ее большей теплоемкостью, что препятствует перегреву материала бобышки в данном тепловом режиме сварки. Основной металл представлен структурой феррит+перлит, переходная зона так же феррит+перлит с более укрупненными зернами, что нормально для сварных конструкций.
а)
б)
Рисунок 7 – Микроструктура зоны сплавления штуцера и металла сварного шва на образцах: а – №1, 300х; б – №2, 300х.
Определение химического состава
Для определения химического состава из обоих представленных фрагментов днища были вырезаны образцы для оптико-эмиссионной спектрометрии. Результаты спектрометрии представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Химический состав материала изделия «Днище»
| Массовое содержание химических элементов*, % | |||||||||
| № Образца | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Al |
| 1 | 0,159 | 0,164 | 0,533 | 0,0126 | <0,01 | 0,0395 | <0,005 | 0,0211 | 0,0376 |
|
2 |
0,136 | 0,160 | 0,543 | 0,0134 | <0,01 | 0,0231 | <0,005 | 0,0084 | 0,0354 |
| Массовое содержание химических элементов*, % | |||||||||
| Co | Cu | Nb | Ti | V | W | Sn | |||
| 1 | 0,0031 | 0,008 | 0,0033 | 0,0034 | 0,0022 | 0,0236 | 0,0021 | ||
| 2 | 0,0015 | 0,009 | 0,0045 | 0,0060 | 0,0028 | <0,0150 | 0,0031 |
Химический состав материала штуцера и материала сварного шва получили рентгенофлуоресцентным анализом. Результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Химический состав штуцера и присадочного материала сварного шва.
| Массовое содержание химических элементов*, % | ||||||||
| Образец | C | Si | Mn | P | S | Cr | Cu | Ni |
| Штуцер | нал. | 0,285 | 0,564 | нал. | нал. | 0,151 | 0,125 | 0,172 |
| Сварной шов | нал. | 0,85 | 1,42 | нал. | нал. | - | - | - |
По результатам химического анализа марки материалов будут следующие:
-
Материал днища соответствует стали Ст3сп;
-
Материал штуцера соответствует Стали 20;
- Присадочный материал сварного шва соответствует сварочной проволоке Св-08Г2С.
Измерение твердости
Измерение твердости проводилось по методу Роквелла, индентор – стальной шарик (HRB). Твердость измерялась на основном металле штуцера, материале днища и сварного шва. Так же измерялась твердость переходной (рисунок 8) зоны вблизи излома образца№1 (Таблица 3).
Измерение проводилось выборкой из 5 измерений.
Средняя твердость металла штуцера: 79±2 НRВ. (147±6 HB).
Средняя твердость днища твердость: 80±1 НRВ. (150±3 HB).
Таблица 3 - Значение твердости Днища 0364 от излома к основному металлу
| Расстояние от излома, мм | Номер измерения; значение твердости, НRВ(HB) | Среднее значение, НRВ(HB) | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 2 | 80 (150) | 83 (159) | 83 (159) | 82 (156) |
| 4 | 79 (147) | 80 (150) | 80 (150) | 79,7 (149) |
| 6 | 82 (156) | 83 (159) | 82 (156) | 82,3 (157) |
| 8 | 80 (150) | 81 (153) | 82 (156) | 81 (153) |
| 10 | 79 (147) | 80 (150) | 80 (150) | 79,7 (149) |
Рисунок 8 – Общий вид измерений твердости.
Механические испытания
Механические испытания проводились согласно ГОСТ 16523-97, ГОСТ 1497-84. Из фрагментов днищ были вырезаны образцы для механических испытаний на статическое растяжение: по 1 из каждого днища из мест без термического влияния от сварного соединения и газо-пламенной резки. Результаты испытаний представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Результаты испытаний на статическое растяжение.
| Номер образца | Предел упругости, МПа | Условный предел текучести, МПа | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % |
| №1 | 237,9 | 321,3 | 445,3 | 32,3 |
| №2 | 222,6 | 272,3 | 403,8 | 31,2 |
Результаты испытаний соответствуют требованиям ГОСТ 16523-97 для марки стали Ст3сп.
На основании результатов комплекса проведенных исследований эксперты ООО «ТПС» пришли к логичному выводу:
Причиной разрушения сварного соединения штуцера с днищем явился неправильно выбранный режим сварочного процесса, что повлекло за собой образование дефектной структуры видманштетта в переходной зоне сварного соединения. Стали с подобной структурой обладают высокой хрупкостью и низкой ударной вязкостью, эксплуатация сталей с такой структурой недопустима.
Движущей силой разрушения послужило то, что воздушный резервуар в системе автотормозов неизбежно испытывает знакопеременные нагрузки от вибраций, а так же от смены давления сжатого воздуха в самом резервуаре и подходящей к нему линии сжатого воздуха, что вкупе с дефектной структурой сварного соединения привело к быстрому хрупкому усталостному разрушению в условиях знакопеременных нагрузок.
Проведенная работа позволила оперативно снять партию дефектных изделий и избежать серьезных последствий, а главное потенциально спасти жизни людей.
С Уважением, коллектив лаборатории ООО «ЛКС»
© 2019, ООО "Лаборатория Контроля Сварки". Все права защищены
Другие статьи
Настоящая Политика конфиденциальности персональных данных (далее – Политика конфиденциальности) действует в отношении всей информации, которую сайт lks24.ru, (далее – ЛКС) расположенный на доменном имени lks24.ru (а также его субдоменах), может получить о Пользователе во время использования сайта lks24.ru (а также его субдоменов), его программ и его продуктов.
1.1 В настоящей Политике конфиденциальности используются следующие термины:
1.1.1. «Администрация сайта» (далее – Администрация) – уполномоченные сотрудники на управление сайтом действующие от имени компании, которые организуют и (или) осуществляют обработку персональных данных, а также определяет цели обработки персональных данных, состав персональных данных, подлежащих обработке, действия (операции), совершаемые с персональными данными.
1.1.2. «Персональные данные» - любая информация, относящаяся к прямо или косвенно определенному, или определяемому физическому лицу (субъекту персональных данных).
1.1.3. «Обработка персональных данных» - любое действие (операция) или совокупность действий (операций), совершаемых с использованием средств автоматизации или без использования таких средств с персональными данными, включая сбор, запись, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передачу (распространение, предоставление, доступ), обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.
1.1.4. «Конфиденциальность персональных данных» - обязательное для соблюдения Оператором или иным получившим доступ к персональным данным лицом требование не допускать их распространения без согласия субъекта персональных данных или наличия иного законного основания.
1.1.5. «Сайт» - это совокупность связанных между собой веб-страниц, размещенных в сети Интернет по уникальному адресу (URL): lks24.ru, а также его субдоменах.
1.1.6. «Субдомены» - это страницы или совокупность страниц, расположенные на доменах третьего уровня, принадлежащие данному сайту, а также другие временные страницы, внизу который указана контактная информация Администрации
1.1.5. «Пользователь сайта» (далее Пользователь) – лицо, имеющее доступ к данному сайту, посредством сети Интернет и использующее информацию, материалы и продукты данного сайта.
1.1.7. «Cookies» — небольшой фрагмент данных, отправленный веб-сервером и хранимый на компьютере пользователя, который веб-клиент или веб-браузер каждый раз пересылает веб-серверу в HTTP-запросе при попытке открыть страницу соответствующего сайта.
1.1.8. «IP-адрес» — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, через который Пользователь получает доступ на ЛКС.
1.1.9. «Товар » - продукт, который Пользователь заказывает на сайте и оплачивает через платёжные системы.
2.1. Использование данного сайта Пользователем означает согласие с настоящей Политикой конфиденциальности и условиями обработки персональных данных Пользователя.
2.2. В случае несогласия с условиями Политики конфиденциальности Пользователь должен прекратить использование данного сайта.
2.3. Настоящая Политика конфиденциальности применяется к данному сайту. Организация не контролирует и не несет ответственность за сайты третьих лиц, на которые Пользователь может перейти по ссылкам, доступным на сайте https://lks24.ru.
2.4. Администрация не проверяет достоверность персональных данных, предоставляемых Пользователем.
3.1. Настоящая Политика конфиденциальности устанавливает обязательства Администрации по неразглашению и обеспечению режима защиты конфиденциальности персональных данных, которые Пользователь предоставляет по запросу Администрации при регистрации на данном сайте, при подписке на информационную e-mail рассылку или при оформлении заказа.
3.2. Персональные данные, разрешённые к обработке в рамках настоящей Политики конфиденциальности, предоставляются Пользователем путём заполнения форм на данном сайте и включают в себя следующую информацию:
3.2.1. фамилию, имя, отчество Пользователя;
3.2.2. контактный телефон Пользователя;
3.2.3. адрес электронной почты (e-mail)
3.2.4. место жительство Пользователя (при необходимости)
3.3. Сайт защищает Данные, которые автоматически передаются при посещении страниц:
- IP адрес;
- информация из cookies;
- информация о браузере
- время доступа;
- реферер (адрес предыдущей страницы).
3.3.1. Отключение cookies может повлечь невозможность доступа к частям сайта, требующим авторизации.
3.3.2. Сайт осуществляет сбор статистики об IP-адресах своих посетителей. Данная информация используется с целью предотвращения, выявления и решения технических проблем.
3.4. Любая иная персональная информация неоговоренная выше (история посещения, используемые браузеры, операционные системы и т.д.) подлежит надежному хранению и нераспространению, за исключением случаев, предусмотренных в п.п. 5.2. и 5.3. настоящей Политики конфиденциальности.
4.1. Персональные данные Пользователя Администрация может использовать в целях:
4.1.1. Идентификации Пользователя, зарегистрированного на данном сайте для его дальнейшей авторизации, оформления заказа и других действий.
4.1.2. Предоставления Пользователю доступа к персонализированным данным сайта.
4.1.3. Установления с Пользователем обратной связи, включая направление уведомлений, запросов, касающихся использования сайта, оказания услуг и обработки запросов и заявок от Пользователя.
4.1.4. Определения места нахождения Пользователя для обеспечения безопасности, предотвращения мошенничества.
4.1.5. Подтверждения достоверности и полноты персональных данных, предоставленных Пользователем.
4.1.6. Создания учетной записи для использования частей сайта, если Пользователь дал согласие на создание учетной записи.
4.1.7. Уведомления Пользователя по электронной почте.
4.1.8. Предоставления Пользователю эффективной технической поддержки при возникновении проблем, связанных с использованием сайта.
4.1.9. Предоставления Пользователю с его согласия специальных предложений, информации о ценах, новостной рассылки и иных сведений от имени сайта.
4.1.10. Осуществления рекламной деятельности с согласия Пользователя.
5.1. Обработка персональных данных Пользователя осуществляется без ограничения срока, любым законным способом, в том числе в информационных системах персональных данных с использованием средств автоматизации или без использования таких средств.
5.2. Пользователь соглашается с тем, что Администрация вправе передавать персональные данные третьим лицам, в частности, курьерским службам, организациями почтовой связи (в том числе электронной), операторам электросвязи, исключительно в целях выполнения заказа Пользователя, оформленного на сайте, включая доставку Товара, документации или e-mail сообщений.
5.3. Персональные данные Пользователя могут быть переданы уполномоченным органам государственной власти Российской Федерации только по основаниям и в порядке, установленным законодательством Российской Федерации.
5.4. При утрате или разглашении персональных данных Администрация вправе не информировать Пользователя об утрате или разглашении персональных данных.
5.5. Администрация принимает необходимые организационные и технические меры для защиты персональной информации Пользователя от неправомерного или случайного доступа, уничтожения, изменения, блокирования, копирования, распространения, а также от иных неправомерных действий третьих лиц.
5.6. Администрация совместно с Пользователем принимает все необходимые меры по предотвращению убытков или иных отрицательных последствий, вызванных утратой или разглашением персональных данных Пользователя.
6.1. Пользователь вправе:
6.1.1. Принимать свободное решение о предоставлении своих персональных данных, необходимых для использования сайта, и давать согласие на их обработку.
6.1.2. Обновить, дополнить предоставленную информацию о персональных данных в случае изменения данной информации.
6.1.3. Пользователь имеет право на получение у Администрации информации, касающейся обработки его персональных данных, если такое право не ограничено в соответствии с федеральными законами. Пользователь вправе требовать от Администрации уточнения его персональных данных, их блокирования или уничтожения в случае, если персональные данные являются неполными, устаревшими, неточными, незаконно полученными или не являются необходимыми для заявленной цели обработки, а также принимать предусмотренные законом меры по защите своих прав.
6.2. Администрация обязана:
6.2.1. Использовать полученную информацию исключительно для целей, указанных в п. 4 настоящей Политики конфиденциальности.
6.2.2. Обеспечить хранение конфиденциальной информации в тайне, не разглашать без предварительного письменного разрешения Пользователя, а также не осуществлять продажу, обмен, опубликование, либо разглашение иными возможными способами переданных персональных данных Пользователя, за исключением п.п. 5.2 и 5.3. настоящей Политики Конфиденциальности.
6.2.3. Принимать меры предосторожности для защиты конфиденциальности персональных данных Пользователя согласно порядку, обычно используемого для защиты такого рода информации в существующем деловом обороте.
6.2.4. Осуществить блокирование персональных данных, относящихся к соответствующему Пользователю, с момента обращения или запроса Пользователя, или его законного представителя либо уполномоченного органа по защите прав субъектов персональных данных на период проверки, в случае выявления недостоверных персональных данных или неправомерных действий.
7.1. Администрация, не исполнившая свои обязательства, несёт ответственность за убытки, понесённые Пользователем в связи с неправомерным использованием персональных данных, в соответствии с законодательством Российской Федерации, за исключением случаев, предусмотренных п.п. 5.2., 5.3. и 7.2. настоящей Политики Конфиденциальности.
7.2. В случае утраты или разглашения Конфиденциальной информации Администрация не несёт ответственность, если данная конфиденциальная информация:
7.2.1. Стала публичным достоянием до её утраты или разглашения.
7.2.2. Была получена от третьей стороны до момента её получения Администрацией Ресурса.
7.2.3. Была разглашена с согласия Пользователя.
7.3. Пользователь несет полную ответственность за соблюдение требований законодательства РФ, в том числе законов о рекламе, о защите авторских и смежных прав, об охране товарных знаков и знаков обслуживания, но не ограничиваясь перечисленным, включая полную ответственность за содержание и форму материалов.
7.4. Пользователь признает, что ответственность за любую информацию (в том числе, но не ограничиваясь: файлы с данными, тексты и т. д.), к которой он может иметь доступ как к части сайта, несет лицо, предоставившее такую информацию.
7.5. Пользователь соглашается, что информация, предоставленная ему как часть сайта, может являться объектом интеллектуальной собственности, права на который защищены и принадлежат другим Пользователям, партнерам или рекламодателям, которые размещают такую информацию на сайте.
Пользователь не вправе вносить изменения, передавать в аренду, передавать на условиях займа, продавать, распространять или создавать производные работы на основе такого Содержания (полностью или в части), за исключением случаев, когда такие действия были письменно прямо разрешены собственниками такого Содержания в соответствии с условиями отдельного соглашения.
7.6. В отношение текстовых материалов (статей, публикаций, находящихся в свободном публичном доступе на сайте ) допускается их распространение при условии, что будет дана ссылка на https://lks24.ru.
7.7. Администрация не несет ответственности перед Пользователем за любой убыток или ущерб, понесенный Пользователем в результате удаления, сбоя или невозможности сохранения какого-либо Содержания и иных коммуникационных данных, содержащихся на сайте или передаваемых через него.
7.8. Администрация не несет ответственности за любые прямые или косвенные убытки, произошедшие из-за: использования либо невозможности использования сайта, либо отдельных сервисов; несанкционированного доступа к коммуникациям Пользователя; заявления или поведение любого третьего лица на сайте.
7.9. Администрация не несет ответственность за какую-либо информацию, размещенную пользователем на сайте, включая, но не ограничиваясь: информацию, защищенную авторским правом, без прямого согласия владельца авторского права.
8.1. До обращения в суд с иском по спорам, возникающим из отношений между Пользователем и Администрацией, обязательным является предъявление претензии (письменного предложения или предложения в электронном виде о добровольном урегулировании спора).
8.2. Получатель претензии в течение 30 календарных дней со дня получения претензии, письменно или в электронном виде уведомляет заявителя претензии о результатах рассмотрения претензии.
8.3. При не достижении соглашения спор будет передан на рассмотрение Арбитражного суда г. Нижний Новгород.
8.4. К настоящей Политике конфиденциальности и отношениям между Пользователем и Администрацией применяется действующее законодательство Российской Федерации.
9.1. Администрация вправе вносить изменения в настоящую Политику конфиденциальности без согласия Пользователя.
9.2. Новая Политика конфиденциальности вступает в силу с момента ее размещения на сайте, если иное не предусмотрено новой редакцией Политики конфиденциальности.
9.3. Все предложения или вопросы касательно настоящей Политики конфиденциальности следует сообщать по адресу: info@lks24.ru
9.4. Действующая Политика конфиденциальности размещена на странице по адресу https://lks24.ru/politika.html
г. Нижний Новгород, ООО "Лаборатория контроля сварки", ОГРН 1185275031391