Próba Z (przewężenie) – właściwości stali w kierunku prostopadłym do powierzchni wyrobu

Właściwości mechaniczne stali (wytrzymałość, ciągliwość) podawane w normach określane są zwykle w kierunku walcowania. Elementy stalowe o grubości przekraczającej 15 mm mają znacznie gorsze cechy mechaniczne w kierunku prostopadłym do powierzchni (na wskroś grubości) w porównaniu do tych uzyskiwanych w kierunku walcowania. Ta anizotropia w niektórych sytuacjach projektowych stwarza zagrożenie dla konstrukcji spawanych – może powodować pękanie lamelarne. Zjawisko to jest bardzo niekorzystne dla konstrukcji, w których elementy obciążone są siłami działającymi w kierunku grubości materiału Najczęściej spotykamy je w sztywnych węzłach konstrukcyjnych wysoko. Główną przyczyną powstawania tych pęknięć są wtrącenia niemetaliczne oraz zawartość siarki (max 0,015%).

Badanie wg  EN10164, znane również jako próba rozciągania Z, jest jedną z popularniejszych metod, która ma na celu uniknąć ryzyka wspomnianych pęknięć.  Stale o zwykłej i podwyższonej wytrzymałości, które oprócz Re, Rm, A, KV, mają dodatkowo kontrolowaną ciągliwość w kierunku grubości materiału. W w/w normie wyróżniamy trzy klasy w zależności od wielkości przewężenia: Z15, Z25, Z35Normę PN-EN 10164 stosuje się powszechnie do badania wyrobów stalowych o nominalnej grubości 15 mm – 400 mm. W najnowszym wydaniu dokumentu, dopuszcza również przeprowadzenie próby „Z” na wyrobach o grubościach w zakresie 10 mm-15 mm oraz powyżej 400 mm. Dla grubości t ≤ 20 mm obowiązkowe jest stosowanie końcówek przedłużających.  Z założenia badanie przeprowadza się na 3 próbkach, których ilość może ulec zwiększeniu do 6 – w zależności od uzyskiwanych wyników:

– 3 próbki, gdy wartość średnia z kompletu 3 próbek spełnia określone wymaganie (Zśr=15%, Zśr=25% lub Zśr=35%) oraz co najwyżej jedna wartość znalazła się w zakresie pomiędzy minimalną wartością pojedynczej próby a minimalną wartością z trzech prób.

– 6 próbek, gdy warunki wymienione powyżej nie zostały osiągnięte. Warunkiem spełniania wymagań dla rozszerzonego kompletu próbek jest uzyskanie wyników, dla których jednocześnie: 

• wartość średnia z 6 próbek jest co najmniej równa określonemu wymaganiu.
• nie więcej niż 2 z 6 uzyskanych wyników są niższe od minimalnej średniej wartości.
• nie więcej niż 1 z 6 uzyskanych wyników jest niższy od minimalnej wartości pojedynczej próby.

Wymagania PN-EN 10164:2018-11 są jednakowe z tymi, o których jest mowa w przepisach DNVGL-OS-B101 2019-07, RINA (Rules for the Classification of Ships Part D Materials and Welding) oraz Lloyd’s Register (Rules for The Manufacture, Testing and Certification of Materials, July 2019). W odróżnieniu od normy, w przepisach nie stosuje się próby „Z15”, różnice pomiędzy dokumentami mogą dotyczyć również lokalizacji próbek.