Przejdź do treści

#19 Próba udarności – podstawy (cz. 1)

Badanie udarności jest to jedno z badań koniecznych do zakwalifikowania WPQR dla stali, jak i oceny własności materiałów podstawowych. Często podążamy za wymaganiami normy, ale nie do końca wiemy, po co w ogóle je stosować. Przecież nie jest tak, że ktoś sobie wymyślił te badania, bo tak mu się podobało. Każde badanie ma za sobą nieść konkretne informacje o materiale (rodzimym, strefie wpływu ciepła i spoinie). Tak samo jest z badaniem udarności.

Dlaczego stosujemy próbę udarności?

Bo norma tego wymaga „😉

No tak, ale dlaczego, po co, co chcemy dzięki temu wykazać?

Wikipedia podaje definicję:

Udarność – odporność materiału na pękanie przy obciążeniu dynamicznym.

Wikipedia – udarność

Przez badanie udarności sprawdzamy, ile energii jest w stanie pochłonąć materiał (podstawowy, spoiny, strefy wpływu ciepła) podczas nagłego uderzenia w zadanej temperaturze. Dodatkowo, w takiej próbce wykonuje się karb (zwykle w kształcie litery V, mówimy wtedy o udarności KCV), w którym kumulują (spiętrzają) się naprężenia – dzięki temu próbka jest bardziej podatna na pęknięcie i nastąpi ono właśnie w tym miejscu.

Wykonując próbę udarności sprawdza się również w sposób uproszczony odporność materiału na kruche pękanie.

Co wpływa na wynik próby udarności?

  • Materiał i temperatura próby (pracy). W przypadku stali węglowych (ferrytycznych) wraz z obniżeniem temperatury badania wartości udarności również spadają. Struktury austenityczne (stal nierdzewna austenityczna grupa 8.1) wykazuje wyższą odporność na próbę udarności, nawet w -196 st. C
  • Stosowanie odpowiednich parametrów spawania, wartości ilości wprowadzonego ciepła dla danego gatunku stali (zwykle wartości w granicach średnich i niskich dają wyższe wartości udarności)
  • Zachowanie odpowiednich temperatur przed, w trakcie i po spawaniu
  • Obróbka cieplna po spawaniu – prawidłowo przeprowadzona podnosi wartości udarności
  • Wszelkie dodatkowe karby spowodowane niezgodnościami spawalniczymi obniżają własności

Udarność a praca łamania

Zwykle posługujemy się pojęciem udarności, a w rzeczywistości mamy na myśli pracę łamania. Dlaczego?

UdarnośćPraca łamania
[J/mm2][J]
Obliczana po próbieWartość uzyskana w trakcie próby
Udarność a praca łamania

Ile powinna wynosić udarność?

Najczęściej usłyszymy, że 27J.

Jest to błąd.

Po pierwsze, jak pisałam wyżej w dżulach [J] mierzymy pracę łamania, po drugie minimalna wartość pracy łamania zależy od gatunku materiału oraz temperatury badania i ta informacja znajduje się w normach materiałowych. Tak dla kwalifikowania WPQR również odnosimy się do wymagań materiału podstawowego, czyli do normy materiałowej.

Normy materiałowe

Normy materiałowe określają wymagania co do temperatury próby oraz minimalnej wartości pracy łamania. Dla każdego materiału wartości mogą się różnić.

Numer normy materiałowej znajdziesz na certyfikacie lub ateście materiałowym, ale też w raporcie technicznym ISO /TR 20172.

1.4301 (304) – temperatura i min. praca łamania

Fragment EN 10028-7, tab. 9 dla 1.4301

Na podstawie powyższej tabeli z normy EN 10028-7 dla materiału 1.4301 (AISI 304) laboratorium powinno przeprowadzić badanie udarności w +20 st. C lub -196 st. C, a wartość pracy łamania powinna wynosić minimum 60J.

Jak możesz zauważyć w przypadku stali austenitycznych ze względu na strukturę stali, temperatura nie powinna obniżać wartości udarowych.

S355J2 – temperatura i min. praca łamania

EN 10025-2, tab. 9

W przypadku stali S355J2 próbka do badania powinna mieć temperaturę -20 st. C, a minimalna wartość pracy łamania powinna wynosić co najmniej 27J.

Skąd to 27J?

Jest to wymaganie dyrektywy ciśnieniowej PED 2014/68/UE, który określa, że materiał używany do wytwarzania urządzeń ciśnieniowych powinien charakteryzować się minimalną pracą łamania równą 27J, badaną w temperaturze nie wyższej niż 20 st. C.

Dyrektywa ciśnieniowa PED (2014/68/UE), załącznik I p. 7.5

Oznacza to że materiał do urządzeń ciśnieniowych musi spełnić co najmniej te wymagania, natomiast jeśli norma materiałowa określa wyższe własności i niższe temperatury próby (lub projekt wymaga niższej temperatury pracy), to musimy spełnić te bardziej restrykcyjne wymagania normy (spełniając przy tym wymagania PED).

Dla stali konstrukcyjnych (czyli pod EN 1090) także wykonujemy próbę udarności 😉

Będą kolejne wpisy o próbie udarności

Planuję przygotować serię wpisów na temat próby udarności. W kolejnych artykułach omówię interpretację wyników próby udarności, pomniejszone próbki, wyjaśnię o co chodzi z 70% i wiele więcej.

Bibliografia

„Konstrukcje spawane. Połączenia” K. Ferenc J. Ferenc

https://pl.wikipedia.org/wiki/Udarno%C5%9B%C4%87

Dyrektywa ciśnieniowa PED (2014/68/UE)

EN 10028-7 Wyroby płaskie ze stali na urządzenia ciśnieniowe — Część 7: Stale odporne na korozję

EN 10025-2 Wyroby walcowane na gorąco ze stali konstrukcyjnych — Część 2: Warunki techniczne dostawy stali konstrukcyjnych niestopowych

1 komentarz do “#19 Próba udarności – podstawy (cz. 1)”

  1. Pingback: #21 Próba udarności - wymiary próbek, pomniejszone próbki (część 2) - PRZEPISY SPAWALNICZE

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *