Świadectwo badania udarności zawiera wyniki badań udarności Charpy'ego V-karbem przeprowadzonych na próbkach wycinkach z materiału lub połączenia spawanego. Określa ilościowo odporność materiału na pękanie kruche w określonej niskiej temperaturze, właściwość krytyczna dla naczyń ciśnieniowych, rurociągów i komponenty konstrukcyjnych pracujących poniżej temperatury otoczenia.
Szybka Odpowiedź
Quick Answer
Świadectwo badania udarności Charpy'ego podaje energię pochłaną (w dżulach lub funt-stopach) mierzoną, gdy karb próbki zostaje uderzony przez młot wahadła w określonej temperaturze. Służy do sprawdzenia, czy materiał spełnia minimalnych wymagań dotyczących twardości specyfikacji lub kodeksu mającego zastosowanie, szczególnie w przypadku zastosowań w niskich temperaturach lub serwisie kriogenicznym.
Dlaczego Udarność Badania Jest Ważna
Metale mogą wykazywać przejście z plastyczności do kruchości (DBTT) w miarę spadku temperatury. Powyżej temperatury przejścia pęknięcie jest plastyczne (pochłania znaczną energię, odkształcenie plastyczne). Poniżej niego pęknięcie jest kruche (niska pochłaniana energia, mało odkształceń, pęknięcie katastrofalne).
Dla stali węglowych i stali niskostopowych przejście to występuje w zakresie od -50°C do +50°C w zależności od składu i mikrostruktury. Stale nierdzewne austenityczne i większość stopów niklu nie wykazują przejścia plastyczności-kruchości i zachowują dobrą twardość w temperaturach kriogenicznych.
Naczynia ciśnieniowe pracujące w chłodnych klimatach, serwis kriogeniczny i zastosowania LNG wymagają materiału z gwarantowaną minimalną twardością w Minimalnej Temperaturze Projektowania Metalu (MDMT) aby zapobiec katastrofalnemu pęknięciu kruchemu.
Metoda Badania Charpy'ego V-Karb
Geometria próbki: Pręt 10 mm × 10 mm × 55 mm z karbem V 2 mm głębokim, kąt 45° na środku długości. Próbki zmniejszonych rozmiarów (7,5 mm × 10 mm lub 5 mm × 10 mm) są używane, gdy grubość materiału jest niewystarczająca dla próbek pełnego rozmiaru.
Procedura badania (ASTM A370, EN ISO 148-1):
- Próbka jest chłodzona (lub ogrzewana) do określonej temperatury badania w kąpieli ciekłej i przeniesiona na kowadło w ciągu 5 sekund po wyjęciu
- Młot wahadła 300 J (lub większy) uderza próbkę na twarzy przeciwnej do karbu
- Energia pochłaniana przez próbkę podczas jej pęknięcia jest mierzona na podstawie pozostałego ruchu wychylającego wahadła
- Powierzchnia pęknięcia jest badana, procent pola ścinającego i rozszerzenie boczne mogą być również raportowane
Jednostki: Dżule (J) zgodnie z normami EN; funt-stopy (ft-lb) zgodnie z ASTM. Przeliczenie: 1 ft-lb = 1.356 J.
Wybór Temperatury Badania
Temperatura badania jest wybierana na podstawie MDMT urządzenia:
| Standard | Reguła Temperatury Badania |
|---|---|
| ASME VIII-1 | Zgodnie z krzywymi temperatury badania udarności UCS-66/UCS-66M, lub MDMT oznaczonym na tabliczce |
| ASME B31.3 | Taki sam jak VIII-1 dla krzywych materiału rurociągów |
| EN 13480 | Najniższa temperatura robocza (LOT) lub temperatura projektowania, co jest niższe |
| API 5L PSL2 | Określone w oznaczeniu klasy rury (np. X65 QO przy -20°C) |
| EN 10028-3 | Temperatura badania specyficzna dla klasy (np. P355NL1 badana przy -40°C) |
Dla kwalifikacji procedury spawania (ASME IX QW-406.31), wymagana temperatura badania Charpy'ego jest określona przez kod odniesienia (np. ASME VIII-1 lub B31.3) gdy wywoływane jest uzupełniające badanie udarności zmiennej esencji.
Minimalne Wymagania Energii
Kryteria akceptacji różnią się w zależności od kodeksu i zastosowania. Wspólne wskaźniki:
| Standard / zastosowanie | Minimalna średnia energia | Minimalna wartość pojedyncza |
|---|---|---|
| ASME VIII Div. 1 (UG-84) | 27 J (20 ft-lb) dla pełnego rozmiaru | 19 J (14 ft-lb) |
| EN 10028-4 (blachę kriogeniczną) | 27-47 J w zależności od klasy | 70% średniej minimum |
| API 5L PSL2 (korpus) | 40 J (29 ft-lb) dla X65 i wyższych | 27 J (20 ft-lb) |
| NORSOK MDS (Y30) | Średnia 45 J przy -46°C | 30 J |
| DNV-ST-F101 rurociąg podmorski | Minimum 100 J w zależności od klasy | brak |
W przypadku próbek zmniejszonych rozmiarów wartości minimalne są proporcjonalnie zmniejszane. ASME VIII-1 UG-84(b)(4) określa współczynniki korekcji.
Zawartość Świadectwa Badania Udarności
- Identyfikacja materiału: numer pieca/partii, specyfikacja, klasa, forma produktu, wymiary
- Laboratorium badawcze: nazwa, numer akredytacji ISO 17025
- Obowiązujący standard badania: ASTM A370 lub EN ISO 148-1
- Wymiary próbki: pełny rozmiar lub zmniejszony (wskaż współczynnik zmniejszenia jeśli dotyczy)
- Orientacja karbu: poprzeczna (T-L lub T-S) lub podłużna (L-T) względem kierunku walcowania; orientacja znacząco wpływa na wyniki
- Temperatura badania: określona i rzeczywista (temperatura kąpieli z odniesienie kalibracyjnym)
- Wyniki próbek indywidualnych: energia pochłaniana dla każdej próbki (zwykle 3 próbki na zestaw)
- Średnia energia pochłaniana: obliczana z trzech wyników
- Wygląd pęknięcia: % pole ścinające (jeśli wymagane)
- Rozszerzenie boczne (jeśli wymaga specyfikacja)
- Zaliczone / Oblane zgodnie z określonymi kryteriami akceptacji
- Podpis technika i autoryzacja laboratorium
Badanie Udarności Spawów (PQR)
Gdy badanie udarności jest wymagane dla kwalifikacji procedury spawania, próbki są pobierane z trzech lokalizacji:
- Metal spawu (WM): Próbki wyśrodkowane w osadzie spawu
- Linia syntezy (FL): Karb wyśrodkowany na linii syntezy pomiędzy spawa a metalem rodzimy
- Strefa wpływu ciepła (HAZ): Karb 2 mm od linii syntezy do strefy wpływu ciepła
Wszystkie trzy zestawy muszą spełniać minimalne wymagania energii. Wyniki HAZ są często najtrudniejsze do zaliczenia, ponieważ mikrostruktura w gruboziarnistej HAZ jest zwykle mniej twarda niż metal rodzimy lub osad spawu.
Jaka jest różnica między badaniami udarności Charpy'ego i Izod?
Oba mierzą energię pochłaną w próbce z karbem uderzoną przez wahadło. Próbka Charpy'ego jest wspierana na obu końcach i uderzona pośrodku; próbka Izod jest wspornikowa (przymocowana na jednym końcu) i uderzona blisko karbu. Charpy jest standardem dla metali w kodeksach przemysłowych i urządzeń ciśnieniowych. Izod jest używana głównie w badaniach tworzyw sztucznych.
Czy stal nierdzewna austenityczna wymaga badania udarności Charpy'ego?
Generalnie nie. Stale nierdzewne austenityczne (seria 300), stopy oparte na niklu i większość stopów nieżelaznych nie wykazują przejścia plastyczności-kruchości i zachowują dobrą twardość w temperaturach kriogenicznych. ASME VIII-1 zwalnia te materiały z badań udarności w większości zastosowań. Jednak metal spawu w spawach austenitycznych może być poddany badaniu udarności gdy kod odniesienia to wyraźnie wymaga.
Co powoduje, że partia stali nie przejdzie badania udarności Charpy'ego?
Częste przyczyny: wysoka zawartość siarki i fosforu (inkluzje siarczkowowe zmniejszają twardość), gruboziarnista wielkość ziatna z niewłaściwego obróbki cieplnej, wysoki węgiel lub niski mangan, obecność mikrostruktur bainitycznej lub martenszytycznej z szybkiego chłodzenia, i niewłaściwa orientacja próbki (użycie próbek podłużnych gdzie wymagana jest poprzeczna).
Czy wyniki badania udarności mogą być ponownie testowane jeśli jedna próbka obleje?
Tak, zgodnie z określonym protokołem ponownego badania. ASTM A370 Wymóg Uzupełniający S5 i EN ISO 148-1 zezwalają na ponowne badanie jeśli nie więcej niż jedna próbka spadnie poniżej wartości minimalnej indywidualnej i średnia nadal spełnia minimum. Ponowne badanie trzech dodatkowych próbek może być przeprowadzone; wszystkie trzy muszą spełniać minimalną średnią, a żadna pojedyncza próbka nie może paść poniżej dwóch trzecich minimum średniej.
Co to jest MDMT i jak wiąże się z badaniem udarności?
MDMT (Minimalna Temperatura Projektowania Metalu) to najniższa temperatura, w której naczynie ciśnieniowe jest zaprojektowane do pracy w pełnej obsłudze ciśnieniowej. ASME VIII-1 wymaga, aby materiał i jego spawy były badane udarością w lub poniżej MDMT, chyba że kombinacja klasy materiału, grubości i temperatury mieści się w krzywych zwolnienia UCS-66. MDMT jest trwale oznaczony na tabliczce informacyjnej ukończonego naczynia.
Ready to automate your certificate workflow?
Try TestCert free