第3章焊接结构的脆性断裂.pptVIP

脆性断裂的主要特征断裂前无明显塑性变形，没有任何先兆，突然性强。 小结 脆性断裂的特征无明显塑性变形的低应力破坏，突然性强。 产生脆断的原因⑴使用温度低于脆性转变温度使塑性材料变脆；⑵焊接热循环容易使热影响区组织粗大，塑性下降;⑶焊接残余应力使焊接接头强度下降并且接头处易产生应力集中；⑷焊接缺陷使结构的实际承载面积减小，并可能引起微裂纹；⑸备料及成形加工时容易引入缺陷和降低材料塑性；⑹焊接结构刚度大，焊接应力难消除，裂纹在构件之间扩展容易。 生产和设计中防止脆断的措施了解使用条件；合理设计结构；尽量减少缺陷。 * * 抗拉极限 应 变 力 应 ε σ 屈服点 问：塑性材料在断裂前要发生哪几个阶段的变形？ 第四节 焊接结构的脆性断裂断裂时所承受载荷不大，远低于设计时的许用应力，是典型的低应力破坏形式。 脆性断裂产生原因之（一） 服役温度 测试温度 度 强 断裂强度 屈服强度 脆性转变点 塑性材料开始由塑性变为脆性的温度叫材料脆性转变点。 结构的使用温度较低时，其中的某个部件或局部可能达到脆性转变点以下，使塑性材料变脆。 焊接热循环 脆性断裂产生原因之（二） 热影响区组织脆化，韧性下降。 改变材料脆性转变温度。对某些高强钢，板厚为30 mm，线输入达50000J/cm时，可使脆性转变点升高50~100℃ 平板堆焊 焊接残余应力 脆性断裂产生原因之（三） 产生应力集中，使微裂纹扩展成脆性断裂源。 降低材料实际承载能力。 简单轮辐结构 脆性断裂产生原因之（四） 备料及成形工艺 产生附加应力。材料在成形加工时的预应变可达2%~3%，预应变使材料塑性降低，脆断倾向增加。 可能引入新的显微缺陷，这些缺陷可能成为断裂源。 钢板弯曲成形 矫正弯曲变形 焊接缺陷 脆性断裂产生原因之（五） 裂纹、未焊透等面缺陷可能直接成为断裂源。 气孔、夹渣等三维缺陷会降低结构的实际强度，并可能诱发微裂纹，如扩展到表面，就可能成为断裂源。 焊接热烈纹 焊缝内气孔 焊接结构本身 脆性断裂产生原因之（六） 刚性大，构件间很难发生相对位移，焊接应力很难消除，且对应力集中特别敏感。 止裂能力差，裂纹容易在构件之间扩展，继而扩展到整体。 箱形梁结构 预防脆性断裂的措施之（一） 设计时尽量减少接头应力集中 在结构的截面改变处，必须设计成平稳过渡。 尽量使用应力集中系数小的对接接头形式。 合理布置焊缝，避免焊缝密集。 尽量采用圆滑过渡 把角接头改成对接接头 焊缝错开布置 尽量减小结构刚度 对于大型焊接结构，在满足使用条下件，应尽量减小结构的刚度，以降低应力集中和附加应力对脆性断裂倾向的影响。 通常用开“缓和孔”或开“缓和槽”等方法来减小接头的刚度，有时还故意留一段焊缝不焊。 预防脆性断裂的措施之（二） 三条焊缝空间交叉，刚度大，应力集中严重。 把一块板切掉一角，降低结构刚度。 不可采用过厚的的板材 在大型焊接结构中，在满足工作应力的条件下，尽量采用薄板材。 在工作应力较大时，可采用多层板结构，从而降低钢板的脆性转变温度。 不能用减低许用应力的办法来减小脆断倾向性，这样会使板厚增大，断裂韧性下降，反而容易引起脆断事故。 预防脆性断裂的措施之（三） 了解焊接结构的工作条件 详细了解工作环境的最低气温和气温变化情况，如海洋钻井的设计要求掌握近20年的气象报告，最后通过概率统计得出结构最低工作温度。 充分考虑结构的承载情况，对承受动载和冲击载荷的结构更要给予特殊的关注，一般要通过实验确定结构的脆性转变温度。 对于储存腐蚀性介质的容器，要求焊缝热影响区不能与介质接触。 预防脆性断裂的措施之（四） 热影响区 腐蚀介质 热影响区 腐蚀介质 腐蚀性介质与焊接热影响区接触，接头处容易产生脆性断裂。 增加管壁厚度，使焊接热影响区与腐蚀介质隔开。