Випробування випробування фасонного прокату

Інформація про випробування

Випробування фасонного прокату — це комплекс лабораторних досліджень сортового металопрокату з поперечним перетином складної форми (кутовий, швелерний, двотавровий, тавровий профіль, зетова балка, спеціальні профілі), який застосовується у будівництві, машинобудуванні, мостобудуванні, вагонобудуванні, енергетиці, нафтогазовій галузі та металоконструкціях. Лабораторія ZHONGXI Testing виконує випробування фасонного прокату за широким переліком параметрів, охоплюючи механічні, хімічні, технологічні та геометричні характеристики виробів із вуглецевих, низьколегованих, легованих та нержавіючих марок сталі.

Метою випробувань фасонного прокату є підтвердження відповідності механічних властивостей, хімічного складу, геометричних допусків і якості поверхні вимогам проєктної документації, стандартів та умов експлуатації металоконструкцій. Фасонний прокат працює в відповідальних несучих елементах — балках, рамах, фермах, зв'язках жорсткості — тому навіть локальний дефект (внутрішня розшарування, волосовина, відхилення товщини полиці, знижена ударна в'язкість) може призвести до локальної втрати стійкості або крихкого руйнування конструкції. Основні техніки випробувань включають розривні випробування на статичне розтягування, випробування на ударний згин за Шарпі, вимірювання твердості, спектральний аналіз хімічного складу, металографічні дослідження мікроструктури та макроструктури, ультразвуковий контроль внутрішніх дефектів, контроль геометрії профілю та випробування на вичавлювання, загин і розтягування дугового зразка.

Типовий процес випробувань фасонного прокату складається з кількох етапів. Спочатку проводиться ідентифікація зразків, візуальний огляд поверхні та реєстрація маркування. Далі з полиць або стінок профілю вирізаються плоскі пропорційні зразки для розтягування, поздовжні та поперечні зразки для ударних випробувань, темплети для макро- та мікроаналізу. Виконуються вимірювання перетину: висота профілю, ширина полиці, товщина полиці та стінки, радіус внутрішнього заокруглення, кут нахилу полиць, прогин полиць, викривлення по довжині. Основні контрольовані параметри включають границю текучості, тимчасовий опір, відносне подовження після розриву, відносне звуження, ударну в'язкість KCU та KV за різних температур, твердість за Брінеллем, Роквеллом або Віккерсом, вміст вуглецю, марганцю, кремнію, сірки, фосфору, хрому, нікелю, молібдену, ванадію, міді та інших елементів.

Важливою особливістю випробувань фасонного прокату є урахування анізотропії властивостей, зумовленої напрямком прокатки: поздовжні зразки зазвичай демонструють вищі показники пластичності, ніж поперечні, тому стандарти та специфікації замовників часто вимагають випробування зразків обох напрямків. Для товстостінних та гратових профілів додатково виконуються випробування зони зварного з'єднання (якщо профіль зварний), включаючи вимірювання твердості по перерізу шва та випробування на поздовжній розрив. Для прокату, що експлуатується за низьких температур, визначається серія ударної в'язкості при температурах мінус 20, мінус 40, мінус 60 °C з побудовою кривої схолодненої крихкості та визначенням порогу холодноламкості.

Результати випробувань оформлюються у вигляді протоколу, що містить перелік визначених показників, методики вимірювань, фактичні значення, засоби вимірювальної техніки та умови проведення досліджень. Такий протокол служить підставою для вхідного контролю металу на будівельному майданчику, оцінки стану конструкцій при обстеженні, супроводу науково-дослідних робіт із розробки нових профілів та порівняльної оцінки різних постачальників металопрокату.

Поширені запитання

Скільки часу займає випробування фасонного прокату?

Строк виконання робіт становить від 7 до 15 робочих днів залежно від кількості пунктів випробувань, типу профілю та виду зразків. Базовий комплекс з розтягування, ударної в'язкості, твердості та хімічного складу виконується протягом 7–8 робочих днів. Додавання серійних ударних випробувань за негативних температур, металографічного аналізу, ультразвукового контролю товстих полиць або випробувань повного перерізу збільшує строк до 12–15 робочих днів. Експресне визначення хімічного складу портативним спектрометром можливе за 1–2 робочі дні.

Скільки коштують випробування фасонного прокату?

Вартість визначається кількістю обраних пунктів випробувань та кількістю зразків. На ціну впливають тип профілю (гарячекатаний чи гнутий), марка сталі, необхідність температурних серій ударної в'язкості, металографії, контролю покриттів та ультразвукового обстеження. Точну калькуляцію за вашим переліком показників надають інженери лабораторії після отримання інформації про типорозмір профілю, марку сталі та потрібні параметри. Звертання можна оформити онлайн, і розрахунок вартості готується в робочому порядку протягом короткого часу.

Які пункти включає випробування фасонного прокату та скільки зразків потрібно підготувати?

Перелік пунктів залежить від типу профілю, марки сталі та вимог замовника: для зварних конструкцій обов'язковими зазвичай є розтягування, ударна в'язкість, хімічний склад та контроль зварного шва; для гнутих тонкостінних профілів — загин, геометрія та покриття; для мостобудівних профілів — температурні серії в'язкості. Для стандартного комплексу зазвичай достатньо відрізка профілю довжиною 400–600 мм або фасонки масою 100–500 г, з якої вирізаються зразки; при потребі випробувань у поздовжньому та поперечному напрямках готують два відрізки. Для ударних серій за трьома температурами потрібно не менше трьох зразків на кожну температуру.

Чим відрізняються зразки з полиць і стінки фасонного профілю та як вибрати напрямок вирізування?

Зразки з полиці та стінки можуть мати різні механічні характеристики через неоднорідність деформації при прокатці: полиця зазвичай деформується інтенсивніше, тому для товстостінних двотаврів стандарти вимагають вирізувати зразки з полиць, а для тонкостінних швелерів — переважно зі стінки, якщо ширина полиці не дозволяє виготовити пропорційний плоский зразок. Поздовжні зразки вирізають вздовж прокатки, поперечні — перпендикулярно; поперечні зразки мають нижче подовження, тому при замовленні випробувань напрямок узгоджують з вимогами конструкторської документації. Для профілів з товщиною елемента понад 20 мм додатково контролюють властивості по товщині на предмет розшарувань.

випробування фасонного прокату Випробувальні прилади

• Універсальна розривна машина з максимальним зусиллям 600 кН — статичні випробування плоских зразків з полиць та стінок профілю на розтягування.
• Універсальна випробувальна машина з підвищеним зусиллям до 1000 кН — випробування повного перерізу та зварних стиків фасонного прокату.
• Маятниковий копер з запасом енергії 300 Дж — ударні випробування KCU та KV з пристроєм охолодження зразків.
• Криостат з сумішшю спирту та сухого льоду або рідким азотом — підготовка ударних зразків до випробувань за мінус 70 °C.
• Твердомір Брінелля з інденторами діаметром 5 та 10 мм — вимірювання твердості товстостінних профілів.
• Твердомір Роквелла — контроль твердості термооброблених легованих профілів за шкалами HRC та HRB.
• Твердомір Віккерса — вимірювання мікротвердості в зоні термічного впливу зварного двотавра.
• Спектрометр емісійний з искровим збудженням — кількісний аналіз хімічного складу фасонного прокату без руйнування виробу.
• Аналізатор карбідного вуглецю з тігельним плавленням — уточнення вмісту вуглецю при розбіжностях спектрального аналізу.
• Металографічний мікроскоп з збільшенням до 1000х — дослідження мікроструктури, величини зерна та неметалевих включень.
• Шліфувально-полірувальний верстат з комплектом абразивів — підготовка мікрошліфів з темплетів профілю.
• Макроїд — травлення темплетів реактивами для виявлення розшарувань та усадкової ліквації по перерізу.
• Ультразвуковий дефектоскоп з прямими та похилими перетворювачами — контроль полиць товстого прокату на внутрішні несуцільності.
• Толщиномір ультразвуковий — вимірювання фактичної товщини полиць та стінки в будь-якій точці профілю.
• Ультразвуковий товщиномір покриттів — визначення товщини цинкового шару на гнутих оцинкованих профілях.
• Штангенциркулі та мікрометри з ціною поділки 0,01 мм — вимірювання товщин полиць та стінок профілів.
• Рулетка вимірювальна та лінійка металева з ціною поділки 0,5 мм — контроль висоти, ширини полиць та викривлення по довжині.
• Кутомір та універсальний вимірювальний шаблон — контроль кутів нахилу полиць швелерів та кутових профілів.
• Стенд для технологічного випробування на загин — вигин смуг з гнутих профілів до заданого кута без тріщин.
• Преса для випробування на вичавлювання — контроль суцільності шва гнутих зварних профілів.
• Притирна пластина та набір щупів — оцінка неплощинності полиць та прогину граней профілю.
• Дефектоскоп капілярний з набором пенетрантів — виявлення поверхневих волосяних тріщин на полицях.

Обсяг випробувань

• Рівнополичні кутові профілі з товщиною полиці від 3 до 20 мм марок Ст3, 09Г2С, S235, S355 — контроль геометрії, механічних властивостей та якості поверхні.
• Нерівнополичні кутові профілі з співвідношенням полиць від 1:1,6 до 1:2,5 — визначення товщини полиць, викривлення та ударної в'язкості.
• Гарячекатані швелери з нахилом внутрішніх граней полиць серій 5П–40П та серії П з паралельними гранями — контроль прогину полиць та товщини стінки.
• Гнуті швелери з листової заготовки товщиною 2–8 мм — випробування зон згину на розтягування та загин.
• Двотаври балкові нормальні типу Б з висотою перерізу 100–1000 мм — визначення границі текучості по полиці та стінці.
• Двотаври колонні типу К з товщиною стінки до 20 мм — контроль ударної в'язкості поперечних зразків.
• Двотаври широкополичні типу Ш для мостобудування — випробування при негативних температурах до мінус 60 °C.
• Двотаври додаткові серії Д та середньополичні типу М для підвісних шляхів — визначення твердості та зносостійкості полиці.
• Зварні двотаври зі суцільним та періодичним швом — контроль зони термічного впливу, вимірювання твердості по перерізу шва.
• Таврові профілі гарячекатані та зварні — випробування стикових з'єднань на розтягування та згин.
• Зетові профілі для легких металоконструкцій та прогонів покриттів — контроль геометричних допусків та товщини.
• Профілі С-подібні гнуті з товщиною 1,5–4 мм для будівельних систем — технологічні випробування на загин.
• Профілі сигментоподібні та коритні для вагонобудування — визначення граничних відхилень контуру та механічної міцності.
• Рейкові профілі кранові та для шахтного транспорту — контроль твердості поверхні кочення та ударної в'язкості.
• Профілі спеціальні сільськогосподарського машинобудування (борозенні, отворні) — геометричний контроль та випробування на загин.
• Квадратні та прямокутні гнуті зварні труби-профілі з товщиною стінки 2–12 мм — контроль шва та вичавлювання.
• Прокат фасонний зі сталі 09Г2С, 10ХСНД, 15ХСНД, 14Г2, 17Г1С, 12Г2С для зварних конструкцій — визначення вуглецевого еквівалента та зварюваності.
• Прокат фасонний нержавіючий марок 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, AISI 304, AISI 316 — контроль вмісту титану, нікелю, хрому та міжкристалітної корозії.
• Прокат фасонний з високоміцних сталей S420, S460, S500 — контроль границі текучості та в'язкості після термомеханічної обробки.
• Прокат фасонний армований для залізобетонних конструкцій — контроль періодичного профілю, зчеплення та розтягування.
• Профілі для енергетичного машинобудування з легованих марок 40Х, 30ХГСА — контроль твердості після термообробки та мікроструктури.
• Перфоровані та гратні профілі для настилів — випробування на місцевну стійкість полиць та зносостійкість.
• Холодногнуті профілі трапецієподібні для покриттів — контроль товщини цинкового покриття та адгезії.
• Прокат фасонний з покриттям цинковим, алюмоцинковим та полімерним — визначення товщини, маси та безперервності покриття.

Сценарії застосування

У будівництві фасонний прокат — кутовий, швелерний та двотавровий профіль — формує каркаси багатоповерхових будівель, колони, ригелі, ферми та зв'язі жорсткості. Випробування фасонного прокату на будівельних об'єктах потрібні при вхідному контролі партій металу, коли документи постачальника викликають сумніви, а також при обстеженні експлуатованих конструкцій, де після десятиліть роботи потрібно визначити фактичну границю текучості, ударну в'язкість та залишкову товщину елементів, вражених корозією. Для будівель у північних регіонах ключовими є температурні серії ударної в'язкості, що підтверджують роботу профілю за мінус 40 °C без переходу у крихкий стан.

У мостобудуванні та транспортному машинобудуванні фасонний прокат застосовується у головних балках прольотних будов, підкранових шляхах, рамах вагонів та візків. Тут до металу висуваються підвищені вимоги щодо вмісту сірки та фосфору, величини зерна, в'язкості та опору втомі. Випробування включають розтягування зразків обох напрямків, ударні випробування за робочих температур, металографію на смугастість та включення, а для підкранових шляхів — контроль твердості поверхні кочення полиці, яка піддається абразивному зносу коліс крана.

В енергетиці та нафтогазовій галузі фасонні профілі використовуються у опорах трубопроводів, несучих конструкціях естакад, каркасах котельного обладнання та рамах компресорних станцій. Метал працює за знакозмінних навантажень, при підвищених температурах та в агресивних середовищах, тому випробування охоплюють визначення вуглецевого еквівалента для зварюваності, контроль легуючих елементів, оцінку схильності до корозійного розтріскування та товщину захисних покриттів на гнутих оцинкованих профілях естакад.

У машинобудуванні сільськогосподарської техніки та в легких металоконструкціях застосовуються гнуті тонкостінні профілі — С-подібні, З-подібні, трапецієподібні. Основні випробувальні задачі для них — технологічні випробування на загин зоні згину, контроль суцільності шва методом вичавлювання, вимірювання геометричних допусків після гнуття та визначення параметрів цинкового покриття, які визначають довговічність профілю в умовах польового експлуатації або атмосферної корозії.

Підсумок

Випробування фасононого прокату охоплює визначення механічних властивостей при статичному та ударному навантаженні, хімічного складу, геометричних допусків, макро- та мікроструктури, якості поверхні, зварних з'єднань та захисних покриттів для кутових, швелерних, двотаврових, таврових, зетових, гнутих та спеціальних профілів із вуглецевих, низьколегованих, легованих і нержавіючих сталей. Стандартний строк виконання робіт становить від 7 до 15 робочих днів, а перелік пунктів та вартість узгоджуються індивідуально залежно від типу профілю, марки металу та вимог замовника.

Пов'язані Випробування

• Випробування Труб З Нержавіючої Сталі