Dla jakich materiałów i średnic śrub wykonuje się badania udarnościowe, a dla jakich nie?

Badania udarnościowe (ang. impact testing) to istotny element kontroli jakości elementów złącznych pracujących w trudnych warunkach — zwłaszcza w niskich temperaturach i pod wpływem nagłych obciążeń. Normy ASME, szczególnie ASME Section VIII Division 1, określają, kiedy takie badania są obowiązkowe, a kiedy można z nich zrezygnować — w zależności od materiału, grubości i temperatury projektowej.

Przykłady materiałów konstrukcyjnych i ich status w kontekście badań udarnościowych

1. ASTM A194 Grade 2H (stal węglowa, nakrętki)

• Czy wymagane są badania?
  Nie są wymagane standardowo dla klasy 2H, ale mogą być wymagane w aplikacjach niskotemperaturowych, jeśli MDMT < –29°C.
• Norma odniesienia: ASTM A194 oraz ASME Section VIII Div.1, sekcja UCS-66.
• Wniosek: Jeśli zastosowanie przewiduje temperatury niższe niż –29°C, producent musi wykonać badania udarnościowe lub zastosować materiały niskotemperaturowe jak np. 7L.

2. ASTM A194 Grade 7L (stal stopowa niskotemperaturowa, nakrętki)

• Czy wymagane są badania?
  Tak, obowiązkowe badania udarnościowe – materiał przeznaczony do pracy w niskich temperaturach.
• Norma odniesienia: ASTM A194 – wymagane uderzenia Charpy’ego (27 J w -46°C).
• Wniosek: Pełna zgodność z wymaganiami norm ASME dla aplikacji kriogenicznych.

3. ASTM A193 Grade B7 (śruby)

• Czy wymagane są badania?
  Do –29°C (–20°F) badania nie są wymagane. Poniżej tej temperatury – wymagane.
• Norma odniesienia: ASME B31.1 i ASME Section VIII, UCS-66.

Przykłady stali nierdzewnych i ich klasyfikacja wg ASME

4. ASTM A193 Grade B8 (stal nierdzewna AISI 304, śruby)

• Czy wymagane są badania?
  Zwykle NIE wymagają badań udarnościowych — stal nierdzewna z grupy austenitycznej ma bardzo dobrą udarność nawet w niskich temperaturach.
• Klasyfikacja ASME: P-No. 8, kwalifikuje się do krzywej zwolnień Krzywa D w wykresie UCS-66.
• Wniosek: Można stosować bez badań udarnościowych nawet przy bardzo niskich temperaturach (do –196°C, zależnie od projektu).

5. ASTM A193 Grade B8M (stal nierdzewna AISI 316, śruby)

• Charakterystyka: Lepsza odporność korozyjna niż 304, podobne właściwości udarowe.
• Czy wymagane są badania?
  Nie, w większości przypadków zwolnione z badań dzięki klasyfikacji P-No. 8, krzywa D.

6. ASTM A320 Grade B8 Class 1 (niska temperatura, stal nierdzewna 304)

• Zastosowanie: Stal nierdzewna do pracy w temperaturach kriogenicznych.
• Czy wymagane są badania?
  Tak, wymagane są badania udarnościowe – zgodnie z normą ASTM A320.

Krzywe zwolnień z badań udarnościowych wg ASME

W normie ASME Section VIII Division 1, w tabeli UCS-66, znajdziemy wykresy określające, przy jakich temperaturach i grubościach materiałów można zrezygnować z badań udarnościowych:

• Krzywa A – materiały wymagające badań dla większości zastosowań.
• Krzywa B i C – materiały o umiarkowanej udarności.
• Krzywa D – materiały nierdzewne austenityczne (np. AISI 304, 316) — najwyższa odporność na pękanie, najmniejsze wymagania dot. badań.

Podsumowanie

Badania udarnościowe dla śrub i nakrętek wg ASME są zależne od:

• rodzaju materiału (stal węglowa, stopowa, nierdzewna),
• średnicy i grubości elementu,
• minimalnej temperatury projektowej (MDMT).

Stale nierdzewne austenityczne (jak AISI 304 i 316) są zazwyczaj zwolnione z obowiązku badań dzięki bardzo dobrym właściwościom udarowym w niskich temperaturach. Dla materiałów takich jak A194 2H lub A193 B7, badania są wymagane w przypadku pracy w temperaturach poniżej –29°C, zgodnie z UCS-66.