ПНСТ 1037-2025. Предварительный национальный стандарт Российской Федерации. Дороги автомобильные общего пользования. Мостовые сооружения. Методы испытания стальных элементов и листового металлопроката
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 02.12.2025 № 50-пнст)
Примечание
Документ введен в действие с 01.01.2026 на период до 01.01.2029 (Приказ Росстандарта от 02.12.2025 № 50-пнст). Срок действия данного документа ограничен 01.01.2029 (Приказ Росстандарта от 02.12.2025 № 50-пнст).
Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 2 декабря 2025 г. № 50-пнст
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ДОРОГИ АВТОМОБИЛЬНЫЕ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ СТАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛОПРОКАТА
Automobile roads of general use. Bridge constructions. Testing methods for steel elements and rolled metal sheets
Срок действия с 1 января 2026 года до 1 января 2029 года
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Мастерская Мостов» (ООО «Мастерская Мостов»)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 418 «Дорожное хозяйство»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 2 декабря 2025 г. № 50-пнст
Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: tk418@bk.ru, и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112 Москва, Пресненская набережная, д. 10, стр. 2.
В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты» и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает требования к методам испытаний листового металлопроката и стальных элементов мостовых сооружений, расположенных на автомобильных дорогах общего пользования, произведенных из марок сталей и состояний поставки, для которых отсутствуют национальные и/или межгосударственные стандарты в области мостостроения и своды правил по проектированию мостов, а также стандарты организаций в области мостостроения, зарегистрированные в Федеральном информационном фонде стандартов в порядке, установленном законодательством Российской Федерации в области стандартизации.
Примечание - Положения настоящего стандарта могут быть использованы при проведении испытаний листового металлопроката, произведенного из вышеуказанных марок сталей и состояний поставки для стальных элементов мостовых сооружений, расположенных на сети железных дорог.
Настоящий стандарт устанавливает порядок проведения испытаний и исследований при внедрении новых марок сталей для мостостроения, произведенных в Российской Федерации, обобщает и дополняет существующие методики.
Настоящий стандарт предназначен для применения в проектных организациях при сопровождении проектных работ во исполнение части 6 статьи 15 [1], направленных на внедрение новых марок сталей, научно-исследовательскими институтами при комплексной оценке их свойств, а также органами управления дорожным хозяйством как основа для принятия решений по опытному применению новых марок сталей в стальных элементах мостовых сооружений.
Требования стандарта распространяются на листовой металлопрокат для стальных элементов мостовых сооружений, которые предполагается эксплуатировать в климатических зонах, соответствующих обычному и северному исполнению, и в районах с расчетной сейсмичностью до 9 баллов включительно по шкале MSK-64.
Настоящий стандарт не устанавливает требований к металлопрокату, методам производственного контроля или испытаниям для контроля качества продукции.
Настоящий стандарт не распространяется на прокат из конструкционной стали для мостостроения по ГОСТ 6713, ГОСТ Р 55374.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 2.103 Единая система конструкторской документации. Стадии разработки
ГОСТ 2.118 Единая система конструкторской документации. Техническое предложение
ГОСТ 2.119 Единая система конструкторской документации. Эскизный проект
ГОСТ 2.120 Единая система конструкторской документации. Технический проект
ГОСТ 7.32 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления
ГОСТ 9.605 Единая система защиты от коррозии и старения. Электрохимическая защита. Электроды сравнения. Общие технические условия
ГОСТ 9.908 Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости
ГОСТ 9.909 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические, металлы и сплавы. Методы испытаний на климатических испытательных станциях
ГОСТ 25.502-79 Расчеты испытаний на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на усталость
ГОСТ 1497 Металлы. Методы испытаний на растяжение
ГОСТ 2789 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики
ГОСТ 2999 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу
ГОСТ 4543-2016 Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия
ГОСТ 4751 Рым-болты. Технические условия
ГОСТ 5639 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна
ГОСТ 5640 Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры проката стального плоского
ГОСТ 5915 Гайки шестигранные класса точности B. Конструкция и размеры
ГОСТ 6032 (ISO 3651-1:1998, ISO 3651-2:1998) Стали и сплавы коррозионно-стойкие. Методы испытаний на стойкость против межкристаллитной коррозии
ГОСТ 6713 Прокат из конструкционной стали для мостостроения. Технические условия
ГОСТ 6996-66 (ИСО 4136-89, ИСО 5173-81, ИСО 5177-81) Сварные соединения. Методы определения механических свойств
ГОСТ 7268 Сталь. Метод определения склонности к механическому старению по испытанию на ударный изгиб
ГОСТ 7564 Прокат. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний
ГОСТ 7565 (ИСО 377-2-89) Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава
ГОСТ 9454 Металлы. Метод испытаний на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах
ГОСТ 10243-75 Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры
ГОСТ 11371 Шайбы. Технические условия
ГОСТ 12344 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения углерода
ГОСТ 12359 (ИСО 4945-77) Стали углеродистые, легированные и высоколегированные. Методы определения азота
ГОСТ 14019 (ИСО 7438:1985) Материалы металлические. Метод испытания на изгиб
ГОСТ 17260 (ИСО 3713:1987) Ферросплавы, хром и марганец металлические. Общие требования к отбору и подготовке проб
ГОСТ 17745 Стали и сплавы. Методы определения газов
ГОСТ 18895 Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа
ГОСТ 22536.0 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Общие требования к методам анализа
ГОСТ 22536.1 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения общего углерода и графита
ГОСТ 22536.2 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения серы
ГОСТ 22536.3 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения фосфора
ГОСТ 22536.4 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения кремния
ГОСТ 22536.5 (ИСО 629-82) Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения марганца
ГОСТ 22536.6 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения мышьяка
ГОСТ 22536.7 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения хрома
ГОСТ 22536.8 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения меди
ГОСТ 22536.9 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения никеля
ГОСТ 22536.10 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения алюминия
ГОСТ 22536.11 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения титана
ГОСТ 22536.12 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения ванадия
ГОСТ 22536.14 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Метод определения циркония
ГОСТ 27751 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 27772-2021 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия
ГОСТ 27809 Чугун и сталь. Методы спектрографического анализа
ГОСТ 28473 Чугун, сталь, ферросплавы, хром, марганец металлические. Общие требования к методам анализа
ГОСТ 28870 Сталь. Методы испытания на растяжение толстолистового проката в направлении толщины
ГОСТ Р 9.905 (ИСО 7384:2001, ИСО 11845:1995) Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования
ГОСТ Р 9.907 (ИСО 8407:1991) Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, покрытия металлические. Методы удаления продуктов коррозии после коррозионных испытаний
ГОСТ Р 50424 Сталь и чугун. Метод определения кальция
ГОСТ Р 53845 (ИСО 377:1997) Прокат стальной. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний
ГОСТ Р 54153 Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа
ГОСТ Р 55374 Прокат из стали конструкционной легированной для мостостроения. Общие технические условия
ГОСТ Р 57180 Соединения сварные. Методы определения механических свойств, макроструктуры и микроструктуры
СП 28.13330 «СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии»
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил) в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
| временное сопротивление (предел прочности) \sigma_{\text{в}} , Н/мм2 (МПа): Напряжение, соответствующее наибольшему усилию Pmax, предшествующему разрушению образца. [ГОСТ 1497-2023, пункт 3.19.1] |
|---|
| выборка: Подмножество генеральной совокупности, состоящее из одной выборочной единицы или более. ГОСТ Р ИСО 3534-1-2019, [статья 1.3] |
|---|
Примечание - Выборка может служить основой для принятия решений о генеральной совокупности или процессе, который ее формирует.
| выборочная единица: Одна из конкретных единиц, из которых состоит генеральная совокупность. ГОСТ Р ИСО 3534-1-2019, [статья 1.2] |
|---|
| выносливость: Способность материала, конструкции, соединения сопротивляться в заданных пределах усталостному разрушению под воздействием циклического изменения временной нагрузки. [ГОСТ Р 59622-2021, пункт 3.2] |
|---|
| генеральная совокупность: Множество всех рассматриваемых единиц продукции одной марки группы. Адаптировано из ГОСТ Р ИСО 3534-1-2019, [статья 1.1] |
|---|
3.7 концентрация напряжений: Явление возникновения повышенных местных напряжений в областях резких изменений формы упругого тела, а также в зонах контакта деталей.
| коррозионная стойкость: Способность металла сопротивляться коррозионному воздействию среды. [ГОСТ 9.106-2021, статья 10] |
|---|
3.9 модельный образец при испытании на усталость сварных соединений: Образец, выполненный из листового проката, моделирующий элемент конструкции со сварными швами.
| начальная площадь поперечного сечения образца F0, мм2: Площадь поперечного сечения рабочей части образца до испытания. [ГОСТ 1497-2023, пункт 3.4] |
|---|
| относительное удлинение после разрыва \delta , %: Отношение приращения расчетной длины образца после разрыва к начальной расчетной длине, выраженное в процентах. [ГОСТ 1497-2023, пункт 3.8.1] |
|---|
Примечание - Относительное удлинение после разрыва \delta обязательно указывают с индексом, который характеризует начальную расчетную длину образца (например, \delta_{5} для начальной расчетной длины l_{0} = 5,65 \sqrt{F_{0}} ).
3.13 пластичность: Способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации.
| подусадочная рыхлота: Дефект в виде одной или нескольких темных полос с грубослоистой структурой, часто сопровождающихся порами, шлаковыми включениями. ГОСТ 10243-75, приложение 4, [пункт 4] |
|---|
3.15 углеродный эквивалент Cэкв: Показатель свариваемости в процентах, установленное значение которого гарантирует отсутствие холодных трещин при сварке, выраженный в виде приведения к массовой доле углерода суммы массовых долей углерода, марганца, хрома, никеля и меди.
3.16 ударная вязкость: Способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки.
| усадочная раковина: Дефект в виде открытой или закрытой полости с грубой шероховатой иногда окисленной поверхностью, образовавшейся вследствие усадки при затвердевании металла. [ГОСТ 19200-80, статья 33] |
|---|
3.18 хладостойкость: Способность материалов, элементов, конструкций и их соединений сопротивляться хрупким разрушениям при низких температурах.
3.19 эталонный образец при испытании на усталость сварного соединения: Образец, выполненный из листового проката, в состоянии поставки, с отсутствием концентраторов напряжений (без сварного шва).
4 Обозначения и сокращения
4.1 В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
4.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:
ЗТВ — зона термического влияния;
НИР — научно-исследовательские работы;
ОКР — опытно-конструкторские работы;
KCU — ударная вязкость на образцах с концентратором вида U;
KCV — ударная вязкость на образцах с концентратором вида V.
5 Общие требования
5.1 Своевременное исключение недопустимых отклонений в свойствах листового металлопроката для стальных элементов мостовых сооружений осуществляется проведением комплексных испытаний опытных партий проката с разными группами толщин в разных состояниях поставки для определения и оценки:
- механических, физических и технологических свойств;
- сплошности вдоль, поперек и в направлении толщины проката;
- качества сварных соединений на образцах, выполненных по стандартной технологии (заводская и монтажная технологии сварки), влияния сварки на структуру околошовной зоны сварного соединения;
- выносливости на стандартных и сварных образцах при испытании на многоцикловую усталость;
- выносливости при испытании на многоцикловую усталость сварных модельных образцов;
- хладостойкости ударной нагрузкой при испытаниях сварных модельных образцов;
- коррозионной стойкости к атмосферной коррозии;
- других свойств (параметров) в соответствии с приложением А (таблица А.1).
5.2 Комплексные испытания листового металлопроката проводят в соответствии с программой испытаний. Программа испытаний приведена в приложении А.
5.3 Критерии соответствия основных физико-механических и технологических свойств листового проката требованиям нормативных документов и методикам испытаний, при которых обеспечивается соблюдение требований надежности и долговечности в соответствии с ГОСТ 27751, приведены в приложении Б.
5.4 После проведения объема испытаний в соответствии с приложением А и установления соответствия физико-механических и технологических свойств опытных партий листового металлопроката требованиям нормативных документов и методикам испытаний настоящего стандарта требуется его апробирование в опытных конструкциях.
Типовая структура жизненного цикла создания опытных конструкций мостовых сооружений приведена в приложении В.
6 Объем испытаний
6.1 Объем обязательных испытаний листового металлопроката подразделяют на четыре группы для толщин в диапазоне от 8 до 50 мм включительно.
Шесть групп толщин проката в диапазоне от 51 до 110 мм включительно испытывают в индивидуальном порядке с учетом их потребности для применения в стальных элементах мостовых сооружений.
Группы испытаний листового металлопроката по толщине приведены в таблице 1.
После проведения этапов работ 1 - 5, в соответствии с приложением А (таблица А.1), на основании анализа полученных результатов испытаний возможно изменение количества рассматриваемых групп толщин как в сторону уменьшения до одной (8 — 50 мм), так и в сторону увеличения, а также изменение распределения диапазонов толщин внутри каждой группы. Испытания по этапу 6 в соответствии с таблицей А.1 в этом случае следует проводить, руководствуясь откорректированными разбиениями на группы толщин, при этом испытаниям следует подвергать образцы, расположенные на границах групп толщин.
Группы испытаний листового металлопроката по толщине
Испытания на выносливость, выполняемые по этапу 6 в соответствии с таблицей А.1, в обязательном порядке проводятся для коэффициента асимметрии цикла \rho = - 1,0 . Решение о проведении испытаний с иными приведенными в таблице А.1 коэффициентами асимметрии цикла ( \rho = 0 и \rho = 0,25 ) принимается на основании анализа полученных результатов испытаний при коэффициенте асимметрии цикла \rho = - 1,0 .
При проведении анализа полученных результатов испытаний, после проведения этапов работ 1 - 5 (механические испытания), а также в процессе проведения этапа работ 6 (испытания на усталость) в соответствии с таблицей А.1 рекомендуется принимать величину максимальной относительной ошибки (допуск) при оценке среднего значения в долях от среднего значения определяемой характеристики не более:
Анализ полученных результатов испытаний проводят с учетом положений 6.2.
6.2 Объем испытаний назначают исходя из того, что полученные результаты являются необходимыми и достаточными для подтверждения требуемого уровня надежности обеспечения механических свойств согласно ГОСТ 27751 и на основе статистических данных металлургических заводов — изготовителей проката, предусматривающих в том числе:
- установление статистического закона распределения механических свойств;
- оценку статистических параметров этого распределения;
- объемы выборок, доверительные интервалы и доверительную вероятность (уровень значимости) выборочных средних значений и стандартного отклонения.
Для каждой толщины листового проката и каждого состояния поставки для испытаний предоставляется продукция от двух разных плавок по две партии от каждой плавки.
Для листового проката, прошедшего приемочный контроль, обеспеченность нормативных значений его прочностных характеристик должна быть не ниже 0,95.
6.3 Результаты значений механических свойств, полученных при проведении комплексных испытаний опытных партий листового металлопроката, являются первичными исходными данными для опытного проектирования стальных элементов мостовых сооружений.
6.4 После проверки листового металлопроката в опытных конструкциях мостовых сооружений требования к выборке и статистике распределений следует выполнять применительно к методикам ГОСТ 27772-2021 (подраздел А.3).
Уточнение принятых для опытного проектирования нормативных характеристик металлопроката обязательно для их дальнейшего включения в нормативные документы по проектированию стальных элементов мостовых сооружений.
Заданная вероятность выполнения норм предела текучести, временного сопротивления и относительного удлинения каждой партии и всего объема поставляемого проката достигается статистической оценкой уровня и неоднородности свойств при определенном технологическом процессе, а также процедурой контроля, осуществляемой производителем листового проката.
Вероятность соответствия нормативных значений предела текучести, временного сопротивления и относительного удлинения в каждой партии листового проката должна быть не ниже 0,95.
Выборка должна быть представительной и включать в себя все результаты первичных испытаний.
Для получения представительных выборок возможна группировка разных размеров в одну совокупность с проверкой неоднородности общей выборки с использованием критерия Стьюдента или критерия Бартлетта.
7 Методы испытаний и исследований
7.1 В настоящем стандарте применены методы испытаний и исследований согласно ГОСТ 9.605, ГОСТ 9.909, ГОСТ 25.502, ГОСТ 1497, ГОСТ 2999, ГОСТ 4543, ГОСТ 5639, ГОСТ 5640, ГОСТ 6996, ГОСТ 7268, ГОСТ 9454, ГОСТ 10243, ГОСТ 12359, ГОСТ 14019, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536.0 — ГОСТ 22536.12, ГОСТ 22536.14, ГОСТ 27809, ГОСТ 28473, ГОСТ 28870, ГОСТ Р 50424, ГОСТ Р 54153, ГОСТ Р 57180.
7.2 Методика проведения испытаний сварных модельных образцов коробчатого сечения на сопротивление усталости приведена в приложении Г.
7.3 Методика проведения испытаний сварных модельных образцов коробчатого сечения на хладостойкость ударной нагрузкой приведена в приложении Д.
7.4 Методики проведения ускоренных испытаний на стойкость к атмосферной коррозии приведены в приложении Е.
7.5 Методика определения экспериментальных эффективных коэффициентов концентрации напряжений \beta для образцов со сварными стыковыми швами приведена в приложении Ж.
8 Методы отбора образцов и подготовка проб
8.1 В настоящем стандарте применены методы отбора образцов и проб согласно ГОСТ Р 9.905, ГОСТ 25.502, ГОСТ 1497, ГОСТ 2999, ГОСТ 5639, ГОСТ 5640, ГОСТ 6996, ГОСТ 7564, ГОСТ 7565, ГОСТ 9454, ГОСТ 10243, ГОСТ 17260, ГОСТ 28870, ГОСТ Р 53845, ГОСТ Р 57180.
8.2 Размеры образцов для проведения ускоренных испытаний на стойкость к атмосферной коррозии приведены в приложении Е.
8.3 Размеры образцов для испытания на изгиб широких проб принимают в соответствии с таблицей А.2.
8.4 Размеры и глубину надреза образцов для испытания на излом принимают в соответствии с таблицей А.4.
8.5 Размеры образцов из листового проката в состоянии поставки и образцы со сварными стыковыми соединениями для испытания на усталостную прочность принимают в соответствии с таблицей А.6.
8.6 Методы испытаний, схемы отбора образцов из контрольных сварных технологических проб, а также организацию неразрушающего контроля качества сварки рекомендуется проводить по методикам [2] (приложение Е) и [3] (приложение И).
Окончательную обработку образцов следует выполнять механическим способом с принятием мер, предупреждающих поверхностное упрочнение или чрезмерный нагрев металла. На поверхности образца не должно быть рисок или надрезов, расположенных поперек его продольной оси. Резка образцов на ножницах не допускается.
9 Параметры модельных образцов
9.1 Сварной модельный образец для испытаний на сопротивление усталости приведен в приложении Г.
9.2 Сварной модельный образец для испытаний на хладостойкость ударной нагрузкой приведен в приложении Д.
10 Требования к средствам контроля (измерений), аппаратуре, материалам, реактивам и растворам, а также к вспомогательным устройствам
Средства контроля (измерений), аппаратура, материалы, реактивы и растворы, а также вспомогательные устройства должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 9.905, ГОСТ 9.909, ГОСТ 25.502, ГОСТ 1497, ГОСТ 2999, ГОСТ 4543, ГОСТ 5639, ГОСТ 5640, ГОСТ 6996, ГОСТ 7268, ГОСТ 9454, ГОСТ 10243, ГОСТ 12359, ГОСТ 14019, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536.0 — ГОСТ 22536.12, ГОСТ 22536.14, ГОСТ 27809, ГОСТ 28473, ГОСТ 28870, ГОСТ Р 50424, ГОСТ Р 54153, ГОСТ Р 57180.
11 Порядок подготовки и проведения испытаний
11.1 Порядок подготовки и проведения испытаний должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 9.905, ГОСТ 9.909, ГОСТ 25.502, ГОСТ 1497, ГОСТ 2999, ГОСТ 4543, ГОСТ 5639, ГОСТ 5640, ГОСТ 6996, ГОСТ 7268, ГОСТ 9454, ГОСТ 10243, ГОСТ 12359, ГОСТ 14019, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536.0 — ГОСТ 22536.12, ГОСТ 22536.14, ГОСТ 27809, ГОСТ 28473, ГОСТ 28870, ГОСТ Р 50424, ГОСТ Р 54153, ГОСТ Р 57180.
11.2 Порядок подготовки и проведения испытаний сварных модельных образцов коробчатого сечения на сопротивление усталости приведен в приложении Г.
11.3 Порядок подготовки и проведения испытаний сварных модельных образцов коробчатого сечения на хладостойкость ударной нагрузкой приведен в приложении Д.
11.4 Порядок подготовки и проведения испытаний ускоренных испытаний на стойкость к атмосферной коррозии приведен в приложении Е.
12 Правила обработки результатов испытаний
12.1 Правила обработки результатов испытаний должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 9.905, ГОСТ 9.909, ГОСТ 25.502, ГОСТ 1497, ГОСТ 2999, ГОСТ 4543, ГОСТ 5639, ГОСТ 5640, ГОСТ 6996, ГОСТ 7268, ГОСТ 9454, ГОСТ 10243, ГОСТ 12359, ГОСТ 14019, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536.0 — ГОСТ 22536.12, ГОСТ 22536.14, ГОСТ 27809, ГОСТ 28473, ГОСТ 28870, ГОСТ Р 50424, ГОСТ Р 54153, ГОСТ Р 57180.
12.2 Правила обработки результатов усталостных испытаний приведены в приложении И.
13 Правила оформления результатов испытаний
13.1 Правила оформления результатов испытаний должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 9.905, ГОСТ 9.909, ГОСТ 25.502, ГОСТ 1497, ГОСТ 2999, ГОСТ 4543, ГОСТ 5639, ГОСТ 5640, ГОСТ 6996, ГОСТ 7268, ГОСТ 9454, ГОСТ 10243, ГОСТ 12359, ГОСТ 14019, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536.0 — ГОСТ 22536.12, ГОСТ 22536.14, ГОСТ 27809, ГОСТ 28473, ГОСТ 28870, ГОСТ Р 50424, ГОСТ Р 54153, ГОСТ Р 57180.
13.2 Правила оформления результатов усталостных испытаний приведены в приложении И.
14 Точность методов испытаний
Критерии точности методов испытаний должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 9.905, ГОСТ 9.909, ГОСТ 25.502, ГОСТ 1497, ГОСТ 2999, ГОСТ 4543, ГОСТ 5639, ГОСТ 5640, ГОСТ 6996, ГОСТ 7268, ГОСТ 9454, ГОСТ 10243, ГОСТ 12359, ГОСТ 14019, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536.0 — ГОСТ 22536.12, ГОСТ 22536.14, ГОСТ 27809, ГОСТ 28473, ГОСТ 28870, ГОСТ Р 50424, ГОСТ Р 54153, ГОСТ Р 57180.
ПРОГРАММА КОМПЛЕКСНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛОПРОКАТА
А.1 Этапы выполняемых работ, наименование испытаний, количество образцов на одну марку стали и одно состояние поставки от каждого контрольного листа проката, ссылки на нормативные документы и методики испытаний настоящего стандарта приведены в таблице А.1.
А.2 Для каждой толщины листового проката и каждого состояния поставки для испытаний предоставляется продукция от двух разных плавок по две партии от каждой плавки.
На поверхности каждой заготовки должны быть нанесены направление прокатки и маркировка, обеспечивающая идентификацию заготовки относительно исходного листа.
Образцы для механических и технологических испытаний следует отбирать согласно ГОСТ 7564, ГОСТ Р 53845.
Если при вырезке проб, заготовок для образцов и/или испытательных образцов избежать удаления маркировки невозможно, ее следует перенести или нанести заново.
При отборе проб (заготовок для образцов) и испытательных образцов должны быть обеспечены условия, предохраняющие испытательные образцы от влияния нагрева и наклепа.
| Этап работы | Наименование испытаний | Количество образцов на одну марку стали и одно состояние поставки от каждого контрольного листа проката | Нормативный документ/структурный элемент настоящего стандарта | |||||||
| Толщина листового проката, мм | ||||||||||
| 12 | 14 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | |||
| 1 | Испытания механических и технологических свойств | |||||||||
| 1.1 | Отбор проб, изготовление образцов и испытания механических и технологических свойств | ГОСТ 7564, ГОСТ Р 53845 | ||||||||
| 1.2 | Статическое растяжение пропорциональных плоских образцов типа I вдоль проката | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | - | - | - | ГОСТ 1497 |
| Статическое растяжение пропорциональных цилиндрических образцов вдоль проката | - | - | - | - | - | 6 | 6 | 6 | ||
| 1.3 | Статическое растяжение пропорциональных плоских образцов типа I поперек проката | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | - | - | - | |
| Статическое растяжение пропорциональных цилиндрических образцов поперек проката | - | - | - | - | - | 6 | 6 | 6 | ||
| 1.4 | Статическое растяжение цилиндрических образцов в направлении толщины проката (z-свойства) | - | - | - | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | ГОСТ 28870 |
| 1.5 | Статический изгиб широкой пробы | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | ГОСТ 14019 |
| 1.6 | На излом (поперек проката из середины листа) и для определения волокнистости излома (количества вязкой составляющей) | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | ГОСТ 4543, ГОСТ 10243 |
| 1.7 | Ударный изгиб на образцах с концентратором вида U (KCU) поперек проката | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | ГОСТ 9454 |
| 1.8 | Ударный изгиб на образцах с концентратором вида U (KCU) вдоль проката | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
| 1.9 | Ударный изгиб на образцах с концентратором вида V (KCV) поперек проката | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
| 1.10 | Ударный изгиб на образцах с концентратором вида V (KCV) вдоль проката | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
| 1.11 | Ударный изгиб на образцах с концентратором вида U (KCU) после механического старения поперек проката | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | ГОСТ 7268 |
| 1.12 | Ударный изгиб на образцах с концентратором вида U (KCU) после механического старения вдоль проката | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
| 2 | Химический анализ | |||||||||
| 2.1 | Отбор проб для проведения химического анализа | ГОСТ 7565 | ||||||||
| 2.2 | Химический анализ пробы от каждой плавки | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ГОСТ 12359, ГОСТ 12344, ГОСТ 17745, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536.0 — ГОСТ 22536.12, ГОСТ 22536.14, ГОСТ 27809, ГОСТ 28473, ГОСТ Р 50424, ГОСТ Р 54153 |
| 3 | Исследование микроструктуры | |||||||||
| 3.1 | Отбор образцов для исследования микроструктуры по одному образцу из середины и у края листа | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ГОСТ 5639, ГОСТ 5640 |
| 3.2 | Исследование микроструктуры | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| 4 | Исследование твердости | |||||||||
| 4.1 | Отбор образцов для исследования твердости | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ГОСТ 2999 |
| 4.2 | Исследование твердости по Виккерсу (HV) по одному образцу из середины и у края листа | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| 5 | Комплексное исследование сварных соединений <1> | |||||||||
| 5.1 | Испытание металла различных участков сварного стыкового соединения и наплавленного металла на статическое (кратковременное) растяжение (образец типа II) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 6 | 6 | ГОСТ 6996 |
| 5.2 | Испытание наплавленного металла сварного таврового соединения на статическое (кратковременное) растяжение (образец типа I) | - | - | 3 | 3 | - | - | 6 | - | |
| 5.3 | Испытание сварного стыкового соединения на статическое растяжение (образец типа XII) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| 5.4 | Испытание сварного стыкового соединения на статический изгиб (образец типа XXVII) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| 5.5 | Испытание сварного стыкового соединения на ударный изгиб KCU по линии сплавления (образец типа VI) | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 12 | |
| 5.6 | Испытание сварного стыкового соединения на ударный изгиб KCU по зоне термического влияния на расстоянии 5 мм от линии сплавления (образец типа VI) | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 12 | |
| 5.7 | Испытание металла различных участков сварного стыкового соединения на стойкость против механического старения (образец типа VI) | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
| 5.8 | Измерение твердости по Виккерсу (HV) различных участков сварного стыкового соединения и наплавленного металла | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 5.9 | Измерение твердости по Виккерсу (HV) различных участков сварного таврового соединения и наплавленного металла | 1 | - | 1 | - | - | 1 | 1 | - | |
| 5.10 | Определение макроструктуры сварных стыковых соединений | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ГОСТ Р 57180 |
| 5.11 | Определение микроструктуры сварных стыковых соединений | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 5.12 | Определение макроструктуры сварных тавровых соединений | 1 | - | 1 | - | - | 1 | 1 | - | |
| 5.13 | Определение микроструктуры сварных тавровых соединений | 1 | - | 1 | - | - | 1 | 1 | - | |
| 6 | Усталостная прочность проката в состоянии поставки и образцов сварных стыковых соединений. Определение характеристик для расчета исследуемой марки стали на выносливость | |||||||||
| 6.1 | Изготовление образцов в состоянии поставки (образец типа IV применительно к ГОСТ 25.502) | 45 | - | 45 | - | 45 | 45 | 45 | 45 | ГОСТ 25.502, таблица А.6 |
| 6.2 | Изготовление образцов сварных стыковых соединений с зачищенными валиками усиления сварного шва (образец типа IV применительно к ГОСТ 25.502) | 90 | - | 90 | - | 90 | 90 | 90 | 90 | |
| 6.3 | Изготовление образцов сварных стыковых соединений с незачищенными валиками усиления сварного шва (образец типа IV применительно к ГОСТ 25.502) | 90 | - | 90 | - | 90 | 90 | 90 | 90 | |
| 6.4 | Усталостные испытания образцов в состоянии поставки при температуре 20 °C на базе 2 млн циклов нагружения. Коэффициенты асимметрии цикла: \rho = - 1 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм; \rho = 0 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм; \rho = 0,25 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм | 15 | - | 15 | - | 15 | 15 | 15 | 15 | ГОСТ 25.502 |
| 6.5 | Усталостные испытания образцов сварных стыковых соединений с зачищенными валиками усиления швов при температуре 20 °C на базе 2 млн циклов нагружения. Коэффициенты асимметрии цикла: \rho = - 1 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм; \rho = 0 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм; \rho = 0,25 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм | 15 | - | 15 | - | 15 | 15 | 15 | 15 | |
| 6.6 | Усталостные испытания образцов сварных стыковых соединений с зачищенными валиками усиления швов при температуре -70 °C на базе 2 млн циклов нагружения. Коэффициенты асимметрии цикла: \rho = - 1 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм; \rho = 0 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм; \rho = 0,25 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм | 15 | - | 15 | - | 15 | 15 | 15 | 15 | |
| 6.7 | Усталостные испытания образцов сварных стыковых соединений с незачищенными валиками усиления швов при температуре 20 °C на базе 2 млн циклов нагружения. Коэффициенты асимметрии цикла: \rho = - 1,0 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм; \rho = 0 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм; \rho = 0,25 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм | 15 | - | 15 | - | 15 | 15 | 15 | 15 | |
| 6.8 | Усталостные испытания образцов сварных стыковых соединений с незачищенными валиками усиления швов при температуре -70 °C на базе 2 млн циклов нагружения. Коэффициенты асимметрии цикла: \rho = - 1 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм; \rho = 0 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм; \rho = 0,25 для толщин 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм | 15 | - | 15 | - | 15 | 15 | 15 | 15 | |
| 6.9 | Построение кривых усталости (кривая Велера) для образцов в состоянии поставки и образцов сварных стыковых соединений для выбранных толщин проката, коэффициентов асимметрии цикла и температуры проведения испытаний | 18 | - | 18 | - | 18 | 18 | 18 | 18 | |
| 6.10 | Определение экспериментальных эффективных коэффициентов концентрации напряжений \beta для образцов со сварными стыковыми швами для выбранных толщин проката, коэффициентов асимметрии цикла и температуры проведения испытаний | 12 | - | 12 | - | 12 | 12 | 12 | 12 | Приложение Ж |
| 7 | Изготовление и испытание сварных модельных образцов элементов конструкций на сопротивление усталости | |||||||||
| 7.1 | Изготовление сварных модельных образцов коробчатого сечения | 8 | - | - | - | - | - | - | - | Приложение К |
| 7.2 | Испытание сварных модельных образцов коробчатого сечения на базе 2 млн циклов нагружения. Коэффициент асимметрии цикла \rho = 0,1 | 8 | - | - | - | - | - | - | - | Приложение Г |
| 7.3 | Обработка результатов усталостных испытаний серии образцов для определения ограниченного предела выносливости | 1 | - | - | - | - | - | - | - | Приложение И |
| 8 | Изготовление и испытания сварных модельных образцов на хладостойкость ударной нагрузкой | |||||||||
| 8.1 | Изготовление сварных модельных образцов коробчатого сечения | 4 | - | - | - | - | - | - | - | Приложение Л |
| 8.2 | Испытание сварных модельных образцов коробчатого сечения при температуре -70 °C | 4 | - | - | - | - | - | - | - | Приложение Д |
| 8.3 | Определение минимальной работы разрушения серии экспериментальных модельных образцов при температуре -70 °C | 4 | - | - | - | - | - | - | - | |
| 9 | Ускоренные испытания на стойкость к атмосферной коррозии <2> | |||||||||
| 9.1 | Изготовление образцов из проката в состоянии поставки (исследуемая марка стали) | 15 | - | - | - | - | - | - | - | ГОСТ Р 9.905, ГОСТ Р 9.907, ГОСТ 9.908, приложение Е |
| 9.2 | Изготовление контрольных образцов для сравнения из листового проката стали марок 10ХСНД, 15ХСНД в состоянии поставки | 15 | - | - | - | - | - | - | - | |
| 9.3 | Проведение ускоренных испытаний образцов из исследуемой марки стали и контрольных образцов. Построение сравнительной диаграммы | 5 | - | - | - | - | - | - | - | |
| 10 | Длительные испытания на стойкость к атмосферной коррозии на атмосферно-коррозионных станциях <3> | |||||||||
| 10.1 | Изготовление образцов из проката в состоянии поставки (исследуемая марка стали) | 5 | - | - | - | - | - | - | - | ГОСТ Р 9.905, ГОСТ Р 9.907, ГОСТ 9.908, ГОСТ 9.909 |
| 10.2 | Проведение длительных испытаний образцов из исследуемой марки стали | 1 | - | - | - | - | - | - | - | |
| 11 | Научно-технический отчет по результатам проведения комплексных испытаний | ГОСТ 7.32 | ||||||||
| <1> При проведении этапов работ 5.5, 5.6 параллельно следует выполнить дополнительные испытания сварного стыкового соединения на ударный изгиб KCV по линии сплавления (образец типа IX) и испытания сварного стыкового соединения на ударный изгиб KCV по зоне термического влияния на расстоянии 5 мм от линии сплавления (образец типа XI). Количество образцов для проведения испытаний — аналогично этапам работ 5.5, 5.6. Величины ударной вязкости, полученные по результатам дополнительных испытаний, не являются браковочным минимумом, а служат для набора статистических данных и совершенствования параметров нормирования сварных соединений по ударной вязкости. <2> Величины показателей атмосферной коррозии, полученные при выполнении этапов работ 9.1 - 9.3, не являются браковочным минимумом, а служат для набора статистических данных, необходимых при выполнении работ по подбору системы защиты от коррозии, — комплексу оборудования, процессов и способов, используемых для уменьшения скорости коррозии стальных элементов мостовых сооружений. <3> Длительные испытания образцов на стойкость к атмосферной коррозии в конкретных климатических зонах проводят при необходимости для уточнения коррозионных характеристик исследуемой марки стали. Примечания 1 Для определения физико-механических свойств исследуемого листового проката от каждой партии проката для изготовления контрольных образцов отбирают по два контрольных листа. Данные, приведенные в таблице, относятся к одному контрольному листу. 2 Количество образцов из листового проката в диапазоне толщин 51 — 110 мм принимают таким же, как для листового проката толщиной 50 мм. | ||||||||||
А.3 Образцы для испытания на изгиб широких проб должны быть шириной, равной трем толщинам проката, но не более 150 мм. Длину образцов в зависимости от толщины проката принимают в соответствии с таблицей А.2.
Длина образца широких проб для испытания на изгиб
При толщине проката более 32 мм образцы допускается подвергать механической обработке с одной стороны до толщины 25 мм. При испытании пуансон располагают с обработанной стороны образца.
Изгиб широкой пробы до параллельности сторон проводят при температуре окружающей среды от 10 °C до 35 °C на оправке диаметром D. При разногласиях в оценке качества металлопроката испытания следует проводить при температуре (23 +/- 5) °C.
Диаметр оправки D выбирают в соответствии с таблицей А.3.
На кромках образцов при изгибе не должно быть надрывов и трещин.
А.4 Испытания на излом проводят путем разрушения при температуре от 5 °C до 30 °C надрезанных образцов толщиной, равной толщине проката. Размеры и глубину надреза образцов для испытания на излом принимают в соответствии с таблицей А.4.
Размеры и глубина надреза образцов
Образцы вырезают из проката газовой резкой или механическим способом. Надрез по толщине выполняют любым способом. Разрушение образца проводят при статическом изгибе нагрузкой, прилагаемой со стороны, противоположной надрезу.
Контроль остатков усадочной раковины, подусадочной рыхлоты, трещин и газовых пузырей для металлопроката толщиной 40 мм и более проводят по ГОСТ 10243. Для металлопроката толщиной от 10 до 40 мм контроль проводят по ГОСТ 10243 без применения уменьшающего коэффициента.
При оценке вида излома учитывают наличие кристаллической сыпи — мелких кристаллических блесток, равномерно распределенных на фоне волокнистого излома, и участков кристаллической составляющей. Кристаллическую сыпь по всему полю излома приравнивают к 10% кристаллической (хрупкой) составляющей.
Площадь участков волокнистой (вязкой) и кристаллической (хрупкой) составляющей рекомендуется определять в соответствии с ГОСТ 4543-2016 (приложение Г).
Количество волокнистой (вязкой) составляющей в изломе проб натуральной толщины при комнатной температуре должно быть не менее 65%.
А.5 Температуру испытания образцов на ударный изгиб выбирают исходя из типа исполнения стальных элементов мостовых сооружений в соответствии с таблицей А.5.
Температура испытания образцов
А.6 Образцы из листового проката в состоянии поставки и образцы со сварными стыковыми соединениями толщиной 12, 16, 25, 32, 40, 50 мм для испытания на усталостную прочность изготавливают применительно к образцам по ГОСТ 25.502 (тип IV) с учетом выбранной толщины. Схема рабочей зоны образца приведена на рисунке А.1.
l — длина рабочей зоны; b — ширина рабочей зоны; R — радиус сопряжения; h1 - длина в захвате; h2 - переходной участок; B — ширина в захвате; l1 — расстояние между захватами; L — длина образца
Рисунок А.1 — Схема рабочей зоны образца
Ширину и длину рабочей зоны образца выбирают с учетом возможностей испытательного оборудования, а также нормативного соотношения между длиной рабочей зоны и площадью поперечного сечения образца l \geq 5,65 \sqrt{F} , где F — площадь поперечного сечения рабочей зоны образца.
Расчетные параметры образцов для испытаний каждой из исследуемых толщин металлопроката h приведены в таблице А.6.
Расчетные параметры образцов типа IV, мм
| Номер серии | Толщина проката tп | Ширина рабочей зоны b | Длина рабочей зоны l | R | h1 | h2 | l1 | L | B |
| 1 | 12 | 50 | 140 | 100 | 70 | 155 | 450 | 590 | 100 |
| 2 | 16 | 45 | 155 | 90 | 80 | 150 | 455 | 615 | 100 |
| 3 | 25 | 45 | 190 | 90 | 90 | 155 | 500 | 700 | 100 |
| 4 | 32 | 40 | 205 | 80 | 100 | 180 | 565 | 765 | 90 |
| 5 | 40 | 35 | 215 | 70 | 100 | 190 | 595 | 795 | 90 |
| 6 | 50 | 30 | 220 | 60 | 100 | 190 | 600 | 800 | 80 |
| Примечания 1 Ширину и длину рабочей зоны образца для толщин проката 51 — 110 мм выбирают с учетом возможностей испытательного оборудования, а также по указаниям А.6. 2 Длина образцов L рассчитана исходя из максимального расстояния между захватами испытательного оборудования, равного 600 мм. | |||||||||
А.7 Сварку образцов для испытания на усталостную прочность осуществляют двумя способами (в ручном и автоматическом режимах) по разработанным технологическим картам.
Способы автоматической (в среде газов и смесях, под флюсом с металлохимической присадкой и др.) и ручной дуговой сварки выбирают применительно к номенклатурам способов, указанных в [2], [3].
Типы проверяемых сварных швов для образцов со сварными стыковыми соединениями приведены в таблице А.7.
А.8 Сварку модельных образцов тавровых соединений для определения механических свойств наплавленного металла осуществляют двумя способами (в ручном и автоматическом режимах) по разработанным технологическим картам.
Способы автоматической (в среде газов и смесях, под флюсом с металлохимической присадкой и др.) и ручной дуговой сварки выбирают применительно к номенклатурам способов, указанных в [2], [3].
Типы проверяемых сварных швов для образцов с тавровыми соединениями приведены в таблице А.8.
Размеры модельных образцов сварных тавровых соединений выполняют в соответствии с таблицей А.9.
Отбор образцов из сварных тавровых соединений для определения механических свойств наплавленного металла выполняют согласно ГОСТ 6996-66 (таблица 2; позиции 4 и 9).
Размеры тавровых образцов и катеты сварного шва
| Номер серии | Конструктивные элементы шва сварного соединения | Катет сварного шва Kf, мм | Ширина пояса, мм | Высота стенки, мм | Длина образца, мм |
| 1, 5 |  | 8 | 400 | 200 | 1000 |
| 2, 6 |  | 12 | 400 | 200 | 1000 |
| 3, 7 |  | 8 | 400 | 200 | 1000 |
| 4, 8 |  | 12 | 400 | 200 | 1000 |
| Примечания 1 Для номеров серии 2, 4, 6, 8 положение при сварке — нижнее Н1 в «лодочку». 2 Положения настоящей таблицы следует применять совместно с положениями таблицы А.8. | |||||
А.9 Режимы сварки, применяемые технологии сварки, сварочные материалы и оборудование должны обеспечивать получение сварных стыковых и тавровых соединений со следующими механическими свойствами:
- минимальные значения предела текучести и временного сопротивления металла стыкового и углового швов не должны быть ниже их значений для основного металла;
- твердость металла сварного соединения (металла шва, ЗТВ) при механизированной сварке должна быть не более 320 HV; 330 HV — при ручной сварке. Допускается в указанных выше значениях твердости превышение ее на 30 HV при условии, что размер участка повышенной твердости не превышает 0,3 мм;
- относительное удлинение металла стыкового и углового швов на пятикратных образцах \delta_{5} должно быть не менее 18% для сталей классов прочности до С360 включительно и не менее 16% для сталей классов прочности свыше С360;
- угол статического изгиба сварного соединения с поперечным стыком должен быть не менее 120°;
- значения ударной вязкости на образцах KCU при температуре проведения испытаний, указанной в таблице А.5, должны быть не менее 29 Дж/см2.
Примечание - При оценке ударной вязкости по линии сплавления сварных стыковых соединений допускается у одного из шести испытанных образцов значение ударной вязкости 24 Дж/см2. При невыполнении указанного условия проводят повторные испытания на удвоенном количестве образцов. При повторных испытаниях на образцах с надрезом по линии сплавления допускается значение не менее 24 Дж/см2 у двух из 12 испытанных образцов. Результат повторных испытаний является окончательным.
А.10 Листовой прокат должен обладать гарантией свариваемости. Свариваемость обеспечивается технологией изготовления, химическим составом, а также углеродным эквивалентом по ковшовой пробе, величина которого не должна превышать 0,47%.
Углеродный эквивалент стали Cэкв по ковшовой пробе определяют по формуле
\text{С}_{\text{экв}} = \text{С } + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr}{5} + \frac{Ni + Cu}{15} , (А.1)
где C, Mn, Cr, Ni, Cu — массовая доля углерода, марганца, хрома, никеля, меди в стали по анализу ковшовой пробы.
А.11 Химический анализ стали проводят по ГОСТ 12359, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536.0 — ГОСТ 22536.12, ГОСТ 22536.14, ГОСТ 27809, ГОСТ 28473, ГОСТ Р 50424, ГОСТ Р 54153 или по другим методикам (методам) измерений, аттестованным в установленном порядке и обеспечивающим необходимую точность анализа.
Массовая доля мышьяка, азота, серы и фосфора в стали по анализу ковшовой пробы не должна превышать, %:
А.12 Усталостные испытания образцов сварных стыковых соединений и образцов в состоянии поставки по таблице А.1 (этапы 6.4 - 6.8) проводят в режимах согласно таблице А.10.
Назначение испытательных нагрузок проводят исходя из экспериментального временного сопротивления разрыву стали и площади поперечного сечения образца в соответствии с А.6.
Временное сопротивление при статическом растяжении образцов исследуемой стали должно быть определено по результатам статистической обработки данных испытаний в соответствии с таблицей А.1 (этапы 1.2, 1.3).
В качестве начальных точек испытаний принимают значения напряжения в долях от временного сопротивления.
| Требования к режиму испытаний на усталость | |
| Параметр испытаний | Значение |
| Число циклов до разрушения образца | Не менее 2 млн |
| Максимальное напряжение <1> \sigma_{max} , МПа (Н/мм2) | \sigma_{max} = k\sigma_{\text{в}} Амплитуда напряжений цикла, МПа (Н/мм2) \Delta\sigma = \frac{\sigma_{max} - \sigma_{min}}{2} ; |
| \Delta\sigma = 0,5k\sigma_{\text{в}}(1 - \rho) | |
| Коэффициент асимметрии цикла \rho | См. таблицу А.1 (этапы 6.4 - 6.8) |
| Частота приложения нагрузки, Гц От 1 до 25 включ. <1> Максимальное напряжение \sigma_{max} при нагружении первого образца. | |
Примечание — Значения коэффициента k для величины \rho приведено в таблице А.11.
| Коэффициент | Значения | ||
| \rho | -1 | 0 | 0,25 |
| k | 0,30 | 0,45 | 0,55 |
Испытания на каждый коэффициент асимметрии цикла \rho проводят отдельно. Образец, прошедший испытания, не используется при испытаниях на других режимах.
Испытательное оборудование в процессе испытаний должно обеспечивать измерение и поддержание требуемых значений прикладываемых усилий к образцу в цикле нагружения на растяжение/сжатие. Допускаются перерывы в испытаниях без изъятия образца из испытательной машины.
Точность приложения максимальной нагрузки при испытаниях должна обеспечиваться с относительной погрешностью не более +/- 1%.
На каждом режиме нагружения испытывают не менее 15 образцов. Количество образцов может быть увеличено по итогам статистической обработки результатов испытаний.
На принятом уровне нагрузки испытывают минимум три образца. Если на принятом уровне нагрузки обрыва образцов не происходит, испытания продолжают до успешного прохождения испытаний пяти образцов.
При обрыве хотя бы одного из испытуемых образцов на принятом уровне нагрузки уровень максимальной нагрузки для последующих образцов снижают приблизительно на 4% — 8%. Испытания повторяют до достижения положительного результата.
Рекомендуется исходные данные и результаты каждого испытания (серии испытаний) фиксировать в протоколе испытания в соответствии с ГОСТ 25.502-79 (приложения 1 - 4). Допускается оформлять протоколы испытаний в соответствии с требованиями внутренних документов лабораторий, проводящих испытания.
Обработку результатов усталостных испытаний серии образцов для определения ограниченного предела выносливости рекомендуется проводить методом прямолинейной корреляции в соответствии с приложением И.
По результатам испытаний строят кривые усталости в соответствии с ГОСТ 25.502-79 (подраздел 3.7).
А.13 Листовой прокат должен быть испытан на растяжение в направлении толщины проката (z-направление) в соответствии с ГОСТ 28870.
Примечание — При изготовлении образцов для испытаний в соответствии с ГОСТ 28870 (приложение 1, таблица 2, образец номер 6) из листового проката толщиной более 50 мм допускается проводить механическую обработку торцов головок образца. При этом середина рабочей части образца должна соответствовать середине толщины листа.
Механические свойства проката (z-свойства) при испытании на растяжения в направлении толщины проката должны соответствовать нормам, указанным в таблице А.12.
КРИТЕРИИ СООТВЕТСТВИЯ ОСНОВНЫХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА
Критерии соответствия основных физико-механических и технологических свойств листового проката приведены в таблице Б.1.
| Физико-механические, химические и технологические свойства | Критерии оценки | Нормируемые параметры | Нормативный документ/структурный элемент настоящего стандарта | Критерии соответствия |
| Прочность в состоянии поставки | Возможность восприятия широкого спектра эксплуатационных нагрузок | Предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение при растяжении | ГОСТ 1497 | Соответствие значениям нормативных сопротивлений предела текучести, временного сопротивления, относительного удлинения |
| Прочность сварного соединения | Временное сопротивление при разрыве | ГОСТ 6996 | Временное сопротивление разрыву металла сварного соединения должно быть не ниже временного сопротивления основного металла | |
| Прочность в состоянии поставки (z-свойства) | Временное сопротивление \sigma_{\text{в}z} , не менее | ГОСТ 28870 | 0,5\sigma_{\text{в}} | |
| Относительное сужение \psi_{z} , %, не менее | 35 | |||
| Пластичность в состоянии поставки для сталей классов прочности до С375 включ. | Пластическая деформация | Относительное удлинение при растяжении на пятикратных образцах \delta_{5} , %, не менее | ГОСТ 1497 | 21 |
| Пластичность в состоянии поставки для сталей классов прочности до С390 включ. | 19 | |||
| Пластичность в состоянии поставки для сталей классов прочности св. С390 до С450 включ. | 18 | |||
| Пластичность в состоянии поставки для сталей классов прочности св. С450 | 17 | |||
| Пластичность в состоянии поставки для сталей классов прочности от С235 до С450 включ. | Изгиб широкой пробы до параллельности сторон | ГОСТ 14019 | На кромках образцов при изгибе не должно быть надрывов и трещин | |
| Пластичность сварных соединений для сталей классов прочности до С360 включ. | Относительное удлинение металла стыкового и углового швов на пятикратных образцах \delta_{5} , %, не менее | ГОСТ 6996 | 18 | |
| Пластичность сварных соединений для сталей классов прочности св. С360 | 16 | |||
| Пластичность сварных стыковых соединений | Пластическая деформация | Угол статического изгиба сварного соединения с поперечным стыком, град, не менее | ГОСТ 6996 | 120 |
| Свариваемость | Склонность стали к образованию холодных трещин при сварке | Углеродный эквивалент, %, не более | Приложение А (пункт А.10) | 0,47 |
| Твердость по оси сварного шва и ЗТВ при механизированной сварке | Твердость по методу Виккерса, HV, не более | ГОСТ 2999, ГОСТ 6996 | 320 | |
| Твердость по оси сварного шва и ЗТВ при ручной сварке | 330 | |||
| Химические | Химический состав | Массовая доля элементов в стали, %, не более | Приложение А (пункт А.11) | мышьяка — 0,08 азота — 0,008 серы — 0,010 фосфора — 0,015 |
| Вязкость после механического старения | Склонность стали к хрупкому разрушению | Ударная вязкость в состоянии поставки и после механического старения KCU, Дж/см2, не менее | ГОСТ 9454 | 29 |
| Вязкость в сварных соединениях | Ударная вязкость различных участков сварного соединения и наплавленного металла KCU, Дж/см2, не менее | ГОСТ 6996 | 29 | |
| Вязкость | Пластическая деформация | Количество волокнистой (вязкой) составляющей в изломе проб натуральной толщины при комнатной температуре, %, не менее | Приложение А (пункт А.4) | 65 |
| Устойчивость к коррозии | Способность стали сопротивляться коррозионному воздействию среды | Скорость коррозии, полученная (или оцененная) за первый год испытаний, мкм/год, не более | Приложение Е (пункт Е.5) | 100 |
| Выносливость | Способность стали оказывать сопротивление усталости | Ограниченный предел выносливости | Приложение Г (таблица Г.1) | Образец выдерживает усталостные испытания без разрушения не менее 2·106 циклов нагружения |
ТИПОВАЯ СТРУКТУРА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА СОЗДАНИЯ ОПЫТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В.1 Типовая структура жизненного цикла создания опытных конструкций мостовых сооружений приведена в таблице В.1.
Типовая структура жизненного цикла создания опытных конструкций
В.2 При проведении опытно-конструкторских работ необходимо соблюдать основные положения ГОСТ 2.103, ГОСТ 2.118 — ГОСТ 2.120.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ СВАРНЫХ МОДЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ КОРОБЧАТОГО СЕЧЕНИЯ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ
Г.1 Изготовление модельных образцов коробчатого сечения для проведения испытаний на сопротивление усталости выполняют в соответствии с приложением К.
Г.2 Для определения ограниченного предела выносливости используют партию из восьми сварных модельных образцов.
Г.3 Испытания сварных модельных образцов коробчатого сечения проводят на гидропульсаторе с максимальной циклической нагрузкой не менее +/- 400 кН.
Г.4 Испытуемый образец размещают на траверсе испытательной машины (гидропульсатора) на двух опорах с расстоянием между опорами 2000 мм. Вертикальная пульсирующая нагрузка, прикладываемая в третях пролета l (между опорами), перпендикулярна к продольной оси модельного образца и размещена на площадках распределения 100 x 150 мм (см. рисунок Г.1). В испытаниях применена четырехточечная схема нагружения. Кинематическая схема четырехточечного нагружения приведена на рисунке Г.2.
1 — модельный образец; 2 — шток передачи нагрузки; 3 — площадка распределения
Рисунок Г.1 — Схема расположения модельного образца на траверсе испытательной машины (опорные части условно не показаны)
Г.5 Испытуемый образец в зоне опорных сечений имеет развитие нижнего пояса с технологическими отверстиями для крепления к опорным частям (приспособлениям). Опорные части (приспособления) должны иметь свободный поворот в плоскости изгиба испытуемого образца, также одна из опорных частей должна исключать линейные поперечные и продольные перемещения, а вторая — линейные поперечные перемещения и не препятствовать линейным продольным перемещениям.
1 — обустройство гидропульсатора; 2 — пульсирующая нагрузка P(t); 3 — модельный образец
Рисунок Г.2 — Кинематическая схема четырехточечного нагружения
Г.6 Целью испытания сварных модельных образцов на усталость является определение ограниченного предела выносливости на базе испытания 2·106 циклов и при коэффициенте асимметрии цикла \rho = 0,1 .
Г.7 Максимальное напряжение цикла \sigma_{max} при испытании первого образца назначают заведомо больше ограниченного предела выносливости. Если первый образец разрушился при количестве нагружений менее 2·105 циклов, испытания второго образца проводят при максимальной нагрузке, пониженной на 10% — 20%, и снова определяют количество циклов нагружения до разрушения образца.
Использование прошедшего испытание (не разрушившегося при испытании) модельного образца для нового испытания при ином напряжении не допускается.
Г.8 Требования к режиму испытаний модельных образцов приведены в таблице Г.1.
Требования к режиму испытаний на усталость
| Параметр испытаний | Значение |
| Число циклов до разрушения | Не менее 2 млн |
| Максимальное напряжение <1> \sigma_{max} , МПа (Н/мм2) | \sigma_{max} = 0,5\sigma_{\text{в}} |
| Амплитуда напряжений цикла, МПа (Н/мм2) | \Delta\sigma = \frac{\sigma_{max} - \sigma_{min}}{2} ; \Delta\sigma = 0,225\sigma_{\text{в}} |
| Коэффициент асимметрии цикла \rho | 0,1 |
| Частота приложения нагрузки, Гц | От 1 до 25 включ. |
| <1> Максимальное напряжение \sigma_{max} при нагружении первого образца. | |
Г.9 При испытании восьми модельных образцов ограниченный предел выносливости определяют с точностью 5% — 10% в зависимости от однородности партии и величины разброса относительно тренда, построенного в виде прямой в логарифмических координатах (см. рисунок Г.3).
Г.10 Характеристикой сопротивления усталости образца данной партии являются также разброс долговечности (числа циклов № до разрушения при данном значении \sigma_{max} ) и наклон кривой lg\sigma_{max} - lgN .
Г.11 Рекомендуется определять живучесть образцов. Живучесть характеризуется количеством циклов нагружения от образования усталостной трещины длиной 5 — 10 мм до разрушения. При этом максимальные изгибные напряжения \sigma_{max} должны примерно соответствовать значению
\sigma_{max} = 1,1\sigma_{\text{р}} , (Г.1)
где \sigma_{\text{р}} — предел выносливости по критерию разрушения, МПа (Н/мм2).
Рисунок Г.3 — Кривая усталости (кривая Велера)
Г.12 Для предварительного анализа напряженно-деформированного состояния модельного образца рекомендуется провести компьютерное моделирование эксперимента.
Г.13 Величину испытательной пульсирующей нагрузки определяют исходя из требований к режиму испытаний на усталость (см. таблицу Г.1) методами строительной механики тонкостенных стержней.
Г.14 Обработку результатов усталостных испытаний серии образцов для определения ограниченного предела выносливости рекомендуется проводить методом прямолинейной корреляции в соответствии с приложением И.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ СВАРНЫХ МОДЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ КОРОБЧАТОГО СЕЧЕНИЯ НА ХЛАДОСТОЙКОСТЬ УДАРНОЙ НАГРУЗКОЙ
Д.1 Изготовление сварных модельных образцов (далее — образцы) на хладостойкость следует выполнять в соответствии с приложением Л.
Д.2 Хладостойкость сварных модельных образцов определяют по величине работы разрушения при температуре образцов минус 70 °C.
Д.3 Испытания образцов на хладостойкость проводят на вертикальном копре с запасом энергии 98 кДж.
Д.4 Для определения работы разрушения испытания проводят на серии образцов, изготовленных из одной партии проката, по одной технологии сварки. Количество испытаний в серии — не менее четырех образцов.
Д.5 Образец размещают на двух опорах с расстоянием между опорами 1000 мм под ударным бойком копра. Далее выполняют процесс охлаждения до температуры минус 70 °C на газотурбинной установке (или аналогичной с прямым или косвенным обдувом хладагентом). Место положения ударной нагрузки должно находиться на равном расстоянии между опорами, в центре образца.
Д.6 Цель испытания серии образцов состоит в определении минимальной работы разрушения образца данной серии.
Д.7 Первый образец испытывают путем удара бойка массой 1 тс с высоты 5 м при энергии удара 49 кДж. Если образец разрушился, то второй образец испытывают при энергии удара 24,5 кДж (высота свободного падения бойка 2,5 м). Если первый образец не разрушился, то второй образец испытывают при энергии удара 73,5 кДж (высота свободного падения бойка 7,5 м). В зависимости от результатов испытания второго образца назначают величину энергии удара по третьему образцу, которая может иметь значения 12,2; 36,7; 61,2 или 85,7 кДж. В зависимости от результатов испытания третьего образца назначают энергию удара по четвертому образцу, выбирая среднее значение энергии удара неразрушившегося и разрушившегося образцов. Схема назначения энергии удара бойка по образцу в процессе испытания приведена на рисунке Д.1.
Рисунок Д.1 — Схема назначения энергии удара бойка при копровых испытаниях
Д.8 Методика назначения энергии удара при испытании серии из четырех образцов, приведенная в Д.7, должна обеспечить определение работы разрушения с отклонением от минимального значения работы разрушения не более 6,1 кДж.
МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НА СТОЙКОСТЬ К АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ
Е.1 При проведении ускоренных испытаний ускорение процесса за счет повышения коррозионной агрессивности среды не должно приводить к изменению механизма коррозии. В противном случае результаты лабораторных ускоренных испытаний по данной методике и длительных (эксплуатационных) испытаний на атмосферно-коррозионных станциях согласно таблице А.1 (этап 10.2) могут оказаться несопоставимыми. Признаком соответствия механизма коррозии в лабораторных и эксплуатационных условиях являются одинаковые характер коррозионных повреждений и кинетика процесса.
Е.2 Ускоренные испытания на стойкость к атмосферной коррозии проводят на образцах толщиной 12 мм с отверстием для подвешивания в соответствии с рисунком Е.1. Приспособление для подвешивания (крепления) образца должно быть изготовлено из инертного материала и обеспечивать соответствующую неподвижность образца с учетом условий испытания. Площадь контакта держателей с образцом должна быть минимальной. Крепления не должны вызывать ни электрохимической (гальванической, контактной) коррозии, ни загрязнения образца.
Рисунок Е.1 — Образец для ускоренных испытаний
Е.3 При проведении испытаний рекомендуется соблюдать общие требования ГОСТ Р 9.905.
Е.4 Допускается оценивать стойкость исследуемой стали к атмосферной коррозии по результатам ускоренных сравнительных коррозионных испытаний в условиях переменного нахождения в агрессивных растворах и высушивания поверхности образцов.
Данная методика может быть использована только для первоначального сравнительного анализа исследуемого образца с эталонными образцами.
Перед постановкой на испытания образцы шлифуют, удаляют заусенцы, обезжиривают и взвешивают на аналитических весах с точностью до 1 мг. Шероховатость поверхности образцов Ra перед испытанием должна быть не более 0,8 мкм по ГОСТ 2789.
На один съем выставляют три образца. Параллельно с образцами из исследуемой стали проводят испытание контрольных образцов (группами по три образца) из эталонных марок сталей в соответствии с таблицей А.1 (этап 9.2), используемых далее для сравнения полученных показателей по изменению веса образцов.
Для моделирования условия различной коррозионной агрессивности образцы выдерживают в течение 1 ч в слабых растворах серной кислоты (рекомендуются 0,5%-ный; 1%-ный и 2%-ный растворы H2SO4), затем выдержка на воздухе в течение 1 ч, далее погружение в раствор на 1 ч. Испытание проводят непрерывно в течение суток. Испытание при переменном погружении проводят таким образом, чтобы на каждом растворе испытание проходили не менее трех образцов, а количество съемов было не менее пяти. Рекомендуется изготовление и испытание 15 образцов на исследуемую сталь и на каждую эталонную сталь в соответствии с таблицей А.1 (этапы 9.1, 9.2).
После выдержки в коррозионной среде образцы очищают от продуктов коррозии путем травления в растворе серной кислоты (100 мл/л H2SO4 плотностью 1,84), 5 г/л тиомочевины (CH4N2S) и до 1000 мл дистиллированной воды в соответствии с ГОСТ Р 9.907, с последующей зачисткой металлической щеткой.
После промывки, сушки и обезжиривания образцы взвешивают на аналитических весах с точностью 1 мг, определяют потерю массы в г/м2·ч.
По результатам испытания строят сравнительную диаграмму, отражающую потерю массы образцов в условиях различной коррозионной агрессивности.
Е.5 Для исследуемого листового металлопроката, относящегося к классу коррозионно-стойких сталей, допускается оценивать его стойкость к атмосферной коррозии по результатам ускоренных прямых коррозионных испытаний. В основе данной методики приняты методы испытаний по ГОСТ 6032 и методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости по ГОСТ 9.908.
Методика моделирует состояние металлопроката через 5, 10, 20 лет эксплуатации под воздействием внешней атмосферы для слабоагрессивной и среднеагрессивной сред классифицированных по СП 28.13330.
В процессе испытаний агрессивная среда моделируется воздействием активного раствора на испытуемый образец в течение заданных промежутков времени в соответствии с таблицей Е.1.
Ускоренные прямые испытания на стойкость к атмосферной коррозии проводят на образцах толщиной 12 мм в соответствии с Е.2.
Перед постановкой на испытания образцы шлифуют, удаляют заусенцы, обезжиривают и взвешивают на аналитических весах с точностью до 1 мг.
Шероховатость поверхности образцов Ra перед испытанием должна быть не более 0,8 мкм по ГОСТ 2789.
Испытанию подлежат три серии образцов. Каждая серия состоит из пяти образцов. Каждый из образцов серии испытывают в отдельном активном растворе.
Для активного раствора используют азотную кислоту HNO3 особой частоты, раствор массовой долей (65,0 +/- 0,2)%, плотностью 1,391 г/см3 и дистиллированную воду. После приготовления раствор следует выдержать не менее 24 ч.
Испытания проводят при слабом равномерном кипении, не допускается выпаривание раствора и выделение окислов азота бурого цвета. В случае выпаривания раствора следует добавлять 65%-ную азотную кислоту до первоначального уровня.
После выдержки в активном растворе образцы очищают от продуктов коррозии путем катодной обработки в щелочном растворе гидроокиси натрия (NaOH — 75 г/л), сернокислого натрия (Na2SO4 — 25 г/л), углекислого натрия (Na2CO3 — 75 г/л) и до 1000 мл дистиллированной воды в соответствии с ГОСТ Р 9.907, с последующей зачисткой металлической щеткой.
После промывки, сушки и обезжиривания образцы взвешивают на аналитических весах с точностью 1 мг, определяют потерю массы в г/м2·ч.
Критерием оценки результатов испытаний является потеря массы образца, определяемая взвешиванием после каждой серии испытаний, а также общий внешний вид и скорость коррозии.
По каждой серии испытаний образцов находят среднее арифметическое значение потери массы.
Образцы исследуемого листового металлопроката из коррозионно-стойких сталей считаются прошедшими испытание, если скорость коррозии стали после второй или последующей серии испытаний составляет не более 100 мкм/год.
Е.6 Для проведения ускоренных испытаний листового металлопроката, относящегося к классу коррозионно-стойких сталей, рекомендуется применять метод погружения по ГОСТ Р 9.905.
Перед постановкой на испытания образцы шлифуют, удаляют заусенцы, обезжиривают и взвешивают на аналитических весах с точностью до 1 мг.
Образцы переменно погружают в 4%-ный солевой раствор NaCl на коррозионном колесе, раз в две недели необходима замена солевого раствора. Частота вращения колеса — 0,02 об/мин.
Общая длительность коррозионных испытаний составляет 90 сут. Испытания начинают одновременно для всех образцов. Каждые 30 сут производят съем пяти образцов от каждой партии. По завершении испытаний осуществляют анализ всех испытанных образцов.
При удалении продуктов коррозии следует руководствоваться ГОСТ Р 9.907.
После выдержки в активном растворе образцы очищают от продуктов коррозии путем катодной обработки с плотностью тока 1 А/дм2 в щелочном растворе гидроокиси натрия (NaOH — 200 г/л) и до 1000 мл дистиллированной воды.
Длительность катодной обработки составляет 1 ч. После катодной обработки образцы зачищают от продуктов коррозии с помощью металлической щетки в проточной воде. При затрудненной очистке катодную обработку и зачистку металлической щеткой повторяют.
После промывки, сушки и обезжиривания образцы взвешивают на аналитических весах с точностью 1 мг. По разности массы образцов до и после коррозионных испытаний определяют потерю массы \Delta m и скорость коррозии vк.
Потерю массы на единицу площади поверхности \Delta m , г/м2, вычисляют по формуле
\Delta m = (\frac{m_{0} - m_{1}}{S}) , (Е.1)
где m0 — масса образца до испытаний, г;
m1 — масса образца после испытания и удаления продуктов коррозии, г;
S — полная площадь поверхности образца (включая торцы и отверстия для подвешивания), м2.
Скорость равномерной коррозии v_{k}\prime , г/м2·ч, вычисляют по формуле
v_{k}\prime = \frac{\Delta m}{t} , (Е.2)
где \Delta m — потеря массы на единицу площади поверхности, г/м2;
t — продолжительность испытания, ч.
Скорость проникновения равномерной коррозии в данной коррозионной среде vк, мм/год, вычисляют по формуле
v_{\text{к}} = v_{k}\prime \cdot \frac{8,76}{\rho} , (Е.3)
где v_{\text{к}}\prime — скорость коррозии, г/м2·ч;
\rho — плотность образца, г/см3.
Для описания кинетики атмосферной коррозии с учетом образования на поверхности металла защитной оксидной пленки рекомендуются зависимости
\Delta m = A \cdot t^{B} (Е.4)
\text{или }ln\Delta m = lnA \cdot B \cdot lnt , (Е.5)
где \Delta m — потеря массы, г/м2;
t — длительность испытания, год;
A, B — эмпирические коэффициенты.
Коэффициенты A, B следует определять по методу наименьших квадратов исходя из линейной зависимости (Е.5) между логарифмами потери массы (\Delta m) и длительностью испытания (t):
B = \frac{n \cdot \sum (ln\Delta m \cdot lnt) - \sum (ln\Delta m) \sum \cdot (lnt)}{n \cdot \sum (lnt)^{2} - (\sum (lnt))^{2}} ; (Е.6)
lnA = \frac{1}{n} \cdot (\sum (ln\Delta m) - B \cdot \sum (lnt)) , (Е.7)
где n — число образцов от каждой плавки, а при использовании средних значений — количество съемов.
Определив коэффициенты A и B, рассчитывают прогноз потери массы за любой период испытания. Рекомендуется выполнять прогноз потери массы для значений 5, 10, 20, 30 лет.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЭФФЕКТИВНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ \beta
Ж.1 Экспериментальный эффективный коэффициент концентрации напряжений \beta определяют по формуле
\beta = \frac{2 \cdot \sigma_{- 1}}{\sigma_{rk} \cdot (1 - \rho)} - \frac{(1 + \rho)}{(1 - \rho)} \psi \geq 1 , (Ж.1)
где \sigma_{- 1} — ограниченный предел выносливости для образцов исследуемой стали при \rho = - 1 , определенный по результатам статистической обработки данных испытаний в соответствии с таблицей А.1 (этап 6.4);
\sigma_{rk} — ограниченный предел выносливости для образца с концентратором напряжений при \rho = r , где r — выбранный режим нагружения образца;
\rho — коэффициент асимметрии цикла;
\psi = \frac{\sigma_{- 1}}{\sigma_{\text{в}}} — коэффициент, связывающий ограниченный предел выносливости при \rho = - 1 и временное сопротивление исследуемой стали,
где \sigma_{\text{в}} — временное сопротивление при статическом растяжении образцов исследуемой стали, определенное по результатам статистической обработки данных испытаний в соответствии с таблицей А.1 (этапы 1.2, 1.3).
Ж.2 Оба ограниченных предела выносливости определяют на базе N = 2·106 циклов.
Ж.3 Экспериментальные эффективные коэффициенты концентрации напряжений \beta определяют для режимов нагружения \rho , температуры проведения испытаний и характера концентраторов напряжения образцов в соответствии с таблицей А.1 (этапы 6.4 - 6.8, 7.2).
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ МЕТОДОМ ПРЯМОЛИНЕЙНОЙ КОРРЕЛЯЦИИ
И.1 Обработку результатов усталостных испытаний серии образцов для определения ограниченного предела выносливости рекомендуется проводить методом прямолинейной корреляции (далее — метод) в соответствии с настоящим приложением.
И.2 Метод исследует зависимость между величиной максимальных напряжений \sigma_{max} в образцах листового металлопроката при испытаниях на усталость и количеством пройденных циклов N. Связь между двумя величинами будет корреляционной (в отличие от функциональной), если при определении значений одной из них другая может иметь несколько значений вследствие естественного рассеяния результатов испытаний. Количество значений двух массивов исследуемых данных {xi} и {yi} должно быть одинаковым.
Мерой линейной связи (тесноты) между такими статистическими величинами является линейный коэффициент корреляции r.
И.3 С помощью коэффициента линейной корреляции r представляется возможным исследование выносливости при следующих условиях:
- зависимость между величинами \sigma и № должна быть для испытательной серии линейной или может быть приведена к ней при обработке результатов испытаний путем замены \sigma - N на \sigma - lgN ;
- база испытаний должна быть менее числа циклов N, которому соответствует перелом кривой выносливости, построенной в полулогарифмических координатах \sigma - lgN . Допускается построение кривой выносливости в логарифмических координатах lg\sigma - lgN .
И.4 Испытания целесообразно проводить при напряжениях, превышающих предел выносливости. Это позволяет установить связь при малом числе циклов N.
И.5 В качестве коэффициента линейной корреляции r при обработке двух массивов данных {xi} и {yi} по И.2 рекомендуется коэффициент линейной корреляции Пирсона.
И.6 Коэффициент линейной корреляции rYX для определения тесноты связи двух массивов данных {_{\sigma_{i}}^{max}} и {lgNi} определяют по формуле
r_{YX} = | \frac{M_{YX}}{n\sigma_{Y}\sigma_{X}} | \leq 1 , (И.1)
где M_{YX} = \sum_{i = 1}^{n} (\sigma_{i}^{max} - \overline{Y})(lgN_{i} - \overline{X}) — сумма произведения отклонений от среднего значения максимального напряжения в серии испытаний и отклонений от среднего значения логарифма числа циклов в серии испытаний;
\sigma_{i}^{max} — значение максимального напряжения для i образца в серии испытаний;
\overline{Y} = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} (\sigma_{i}^{max}) — среднее значение максимального напряжения в серии испытаний;
n — количество образцов в серии испытаний;
i — порядковый номер образца в серии испытаний;
\overline{X} = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} (lgN_{i}) — среднее значение логарифма числа циклов в серии испытаний;
lgNi — значение логарифма числа циклов для i образца в серии испытаний;
\sigma_{Y} = \sqrt{\frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} (\sigma_{i}^{max} - \overline{Y})^{2}} — средне квадратичное отклонение для максимального напряжения в серии испытаний;
\sigma_{X} = \sqrt{\frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} (lgN_{i} - \overline{X})^{2}} — средне квадратичное отклонение для логарифма числа циклов в серии испытаний.
И.7 Коэффициент вариации максимального напряжения \mu_{Y} в серии испытаний определяют по формуле
\mu_{Y} = \frac{\sigma_{Y}}{\overline{Y}} , (И.2)
где \sigma_{Y} , \overline{Y} — значения величин согласно И.6.
И.8 На основании результатов обработки данных испытаний рекомендуется выполнить построение линии выносливости, используя линейное корреляционное уравнение
f(x) = \overline{Y} + r_{YX} \frac{\sigma_{Y}}{\sigma_{X}} (x - \overline{X}) , (И.3)
где f(x) — функция максимальных напряжений в серии испытаний;
x = lgNi — значения логарифма числа циклов в серии испытаний;
i — порядковый номер образца в серии испытаний.
И.9 Меру индивидуального рассеяния \sigma_{YX} определяют по формуле
\sigma_{YX} = \sigma_{Y} \sqrt{1 - r_{YX}^{2}} , (И.4)
где \sigma_{Y} , rYX — значения величин согласно И.6.
И.10 Вероятностную ошибку ограниченного предела выносливости \delta_{Y} определяют по формуле
\delta_{Y} = \pm \frac{\sigma_{YX}}{\sqrt{n}} , (И.5)
где \sigma_{YX} — мера индивидуального рассеяния по формуле (И.4);
n — количество образцов в серии испытаний.
И.11 Зону возможных отклонений ограниченного предела выносливости определяют по уравнению
f_{1}(x) = f(x) \pm 2\delta_{Y} , (И.6)
где f(x) — функция максимальных напряжений в серии испытаний по формуле (И.3);
\delta_{Y} — вероятностная ошибка ограниченного предела выносливости по формуле (И.5).
И.12 Вычисления по И.6 рекомендуется проводить в табличной форме. Пример 1 вычислений приведен в таблице И.1.
Пример 1 — Обработка данных усталостных испытаний. Определение ограниченного предела выносливости. Построение линии выносливости.
Количество образцов в серии испытаний
Среднее значение максимального напряжения, МПа
\overline{Y} = \frac{3630}{15} = 242,0 .
Среднее значение логарифма числа циклов в серии испытаний
\overline{X} = \frac{87,963}{15} = 5,864 .
Среднеквадратичное отклонение для максимального напряжения в серии испытаний
\sigma_{Y} = \sqrt{\frac{5258}{15}} = 18,723 .
Среднеквадратичное отклонение для логарифма числа циклов в серии испытаний
\sigma_{X} = \sqrt{\frac{1,6552}{15}} = 0,332 .
Сумма произведения квадратичных отклонений
Коэффициент линейной корреляции
r_{YX} = \frac{- 84,2811}{15 \cdot 18,723 \cdot 0,332} = - 0,904 .
Коэффициент вариации максимального напряжения в серии испытаний
\mu_{Y} = \frac{18,723}{242,0} = 0,077 .
Коэффициент вариации логарифма числа циклов в серии испытаний
\mu_{X} = \frac{0,332}{5,864} = 0,057 .
Линейное корреляционное уравнение
f(x) = 242,0 - 0,904 \frac{18,723}{0,332} (x - 5,864)
Мера индивидуального рассеяния
\sigma_{YX} = 18,723 \sqrt{1 - (- 0,904)^{2}} = 8,005 .
Вероятностная ошибка ограниченного предела выносливости, МПа
\delta_{Y} = \pm \frac{8,005}{\sqrt{15}} = \pm 2,067 .
Ограниченный предел выносливости \sigma_{r} для базы испытаний N = 2·106 циклов на основании полученного линейного корреляционного уравнения в границах вероятностной ошибки \pm 2\delta_{Y} с обеспеченностью 0,95
\sigma_{r} = 540,951 - 50,981x \pm 2\delta_{Y} = 540,951 - 50,981 \cdot 6,301 \pm 2 \cdot 2,067
\sigma_{r} = 219,720 \pm 4,134 .
Корреляционное уравнение верхней границы ограниченного предела выносливости
\sigma_{r1} = 540,951 - 50,981x + 2\delta_{Y} = 540,951 - 50,981x + 2 \cdot 2,067
\sigma_{r1} = 545,085 - 50,981x .
Корреляционное уравнение нижней границы ограниченного предела выносливости
\sigma_{r2} = 540,951 - 50,981x - 2\delta_{Y} = 540,951 - 50,981x - 2 \cdot 2,067
\sigma_{r2} = 536,817 - 50,981x .
Построение линии выносливости в доверительных границах с обеспеченностью 0,95 приведено на рисунке И.1.
Рисунок И.1 — Линия выносливости в доверительных границах
И.13 Обоснованная оценка параметров теоретического распределения ограниченного предела выносливости выполняется с помощью доверительных интервалов. При количестве образцов n в серии испытаний 6 <= n <= 28 для оценки доверительных интервалов для средних значений \overline{Y} рекомендуется использовать распределение Стьюдента, а доверительный интервал следует определять по формуле
f(x) - \alpha_{y} \leq \sigma_{r}(x) \leq f(x) + \alpha_{y} , (И.7)
где f(x) — функция максимальных напряжений в серии испытаний по формуле (И.3);
\alpha_{y} = (\frac{\sigma_{Y}}{\sqrt{n}}) \cdot [t_{\alpha,k}] — параметр доверительного интервала;
\sigma_{Y} , n — значения величин по И.6;
t_{\alpha,k} — критерий Стьюдента для уровня значимости \alpha в зависимости от числа степеней свободы k = n — 2;
\sigma_{r}(x) — функция предела выносливости.
Значения критерия Стьюдента t_{\alpha,k} для уровня значимости \alpha в зависимости от числа степеней свободы k приведены в таблице И.2.
| k | \alpha | k | \alpha | k | \alpha |
| 0,05 | 0,05 | 0,05 | |||
| 4 | 2,776 | 9 | 2,262 | 18 | 2,101 |
| 5 | 2,571 | 10 | 2,228 | 20 | 2,086 |
| 6 | 2,447 | 12 | 2,179 | 22 | 2,074 |
| 7 | 2,365 | 14 | 2,145 | 24 | 2,064 |
| 8 | 2,306 | 16 | 2,120 | 26 | 2,056 |
И.14 С целью построения доверительной области для теоретической линии регрессии следует проводить оценку дисперсии вокруг эмпирической линии регрессии по формулам
S^{2} = \frac{1}{n - 2} \sum_{i = 1}^{n} (\sigma_{i}^{max} - \overline{Y})^{2} , (И.8)
S_{y}^{2} = \frac{S^{2}}{n} , (И.9)
S_{x}^{2} = \frac{S^{2}}{\sum_{i = 1}^{n} (lgN_{i} - \overline{X})^{2}} . (И.10)
Дисперсию оценки математического ожидания определяют по уравнению
S_{Y}^{2} = S_{y}^{2} + S_{x}^{2}(x - \overline{X})^{2} . (И.11)
И.15 Зону возможных отклонений ограниченного предела выносливости с учетом оценки дисперсии вокруг эмпирической линии регрессии определять по уравнению
f_{2}(x) = f(x) \pm t_{\alpha,k} \cdot \sqrt{S_{Y}^{2}} , (И.12)
где f(x) — функция максимальных напряжений в серии испытаний по И.3;
t_{\alpha,k} — критерий Стьюдента для уровня значимости \alpha в зависимости от числа степеней свободы k = n — 2.
S_{Y}^{2} — дисперсия оценки математического ожидания по формуле (И.11).
Вычисления по И.12 проводят отдельно для каждого уровня максимальных напряжений.
И.16 Вычисления по И.12 рекомендуется проводить в табличной форме. Пример 2 вычислений приведен в таблице И.3.
Пример 2 — Обработка данных усталостных испытаний. Определение ограниченного предела выносливости. Построение линии выносливости с учетом оценки дисперсии вокруг эмпирической линии регрессии.
На основании таблицы И.1 выбирают диапазон изменения логарифма числа циклов нагружения. Диапазон изменения принимают от 5,2 до 6,301.
Определяют количество образцов в серии испытаний n = 15.
Определяют число степеней свободы k = 15 — 2 = 13.
Для уровня значимости \alpha = 0,05 и числа степеней свободы k = 13 по таблице И.2 определяют критерий Стьюдента t_{\alpha,k} = 2,162 .
По формуле (И.8) и таблице И.1 определяют значение S2
S^{2} = \frac{5258}{13} = 404,4615 .
По формуле (И.9) определяют значение S_{y}^{2}
S_{y}^{2} = \frac{404,4615}{15} = 26,9641 .
По формуле (И.10) и таблице И.1 определяют значение S_{x}^{2}
S_{x}^{2} = \frac{404,4615}{1,6552} = 244,358 .
Вычисления по формулам (И.3), (И.11), (И.12) заносят в таблицу И.3.
На основании анализа данных таблицы И.3 и нижней границы функции f2(x), указанной на рисунке И.2, для принятой базы испытаний 2·106 циклов ограниченный предел выносливости в доверительных границах с обеспеченностью 0,95 с учетом оценки дисперсии вокруг эмпирической линии регрессии равен \sigma_{r} = 201,213\text{МПа} .
Построение линии выносливости в доверительных границах с обеспеченностью 0,95 с учетом оценки дисперсии вокруг эмпирической линии регрессии приведено на рисунке И.2.
Рисунок И.2 — Линия выносливости в доверительных границах
СВАРНОЙ МОДЕЛЬНЫЙ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ
К.1 Геометрические размеры и сварные соединения модельного образца для испытаний на сопротивление усталости приведены на рисунке К.1.
Спецификация элементов модельного образца приведена в таблице К.1.
Рисунок К.1, лист 1 — Деталировка модельного образца
| Позиция | Наименование | Количество |
| 1 | Нижний горизонтальный лист | 1 |
| 2 | Вертикальный лист | 2 |
| 3 | Верхний горизонтальный лист | 1 |
| 4 | Диафрагма | 2 |
| Стандартные изделия | ||
| 5 | Рым-болт М24x3.019 ГОСТ 4751 | 2 |
| 6 | Шайба А.24.01.08кп.016 ГОСТ 11371 | 2 |
| 7 | Гайка М24-6Н8.016 (S36) ГОСТ 5915 | 2 |
| Примечание — Масса модельного образца с учетом сварных швов и стандартных изделий составляет 150 кг. | ||
К.2 Схема строповки модельного образца при проведении работ с использованием кранового оборудования, обеспечивающая его безопасный подъем/опускание и перемещение к месту установки на испытательное оборудование, приведена на рисунке К.2.
1 На рисунке К.2 указана схема строповки с учетом грузоподъемности одного рым-болта в плоскости кольца в размере 500 кг.
2 Расчетная грузоподъемность по принятой схеме строповки составляет 1000 кг.
СВАРНОЙ МОДЕЛЬНЫЙ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ХЛАДОСТОЙКОСТЬ УДАРНОЙ НАГРУЗКОЙ
Л.1 Геометрические размеры и сварные соединения модельного образца для испытаний на хладостойкость ударной нагрузкой приведены на рисунке Л.1.
Спецификация элементов модельного образца приведена в таблице Л.1.
Рисунок Л.1, лист 1 — Деталировка модельного образца
| Позиция | Наименование | Количество |
| 1 | Горизонтальный лист | 2 |
| 2 | Вертикальный лист | 2 |
| 3 | Диафрагма | 2 |
| 4 | Нижняя накладка | 1 |
| Стандартные изделия | ||
| 5 | Рым-болт М24x3.019 ГОСТ 4751 | 2 |
| 6 | Шайба А.24.01.08кп.016 ГОСТ 11371 | 2 |
| 7 | Гайка М24-6Н8.016 (S36) ГОСТ 5915 | 2 |
| Примечание — Масса модельного образца с учетом сварных швов и стандартных изделий составляет 73 кг. | ||
Л.2 Схема строповки модельного образца при проведении работ с использованием кранового оборудования, обеспечивающая его безопасный подъем/опускание и перемещение к месту установки на испытательное оборудование, приведена на рисунке Л.2.
1 На рисунке Л.2 указана схема строповки с учетом грузоподъемности одного рым-болта в плоскости кольца в размере 500 кг.
2 Расчетная грузоподъемность по принятой схеме строповки составляет 1000 кг.
БИБЛИОГРАФИЯ
| УДК 624.21.014.2:620.171.2:006.354 | ОКС 93.040 |
| Ключевые слова: мостовые сооружения, методы испытаний, листовой металлопрокат, стальные элементы | |