船舶制造基础讲解.ppt

第十节 焊接结构的脆性破坏 焊接结构的破坏情况 影响脆性断裂的主要因素 预防船体脆性断裂的措施 自从焊接结构广泛应用以来，许多国家都发生过一些焊接结构的脆性断裂事故。虽然发生脆性断裂事故的焊接结构数量较少，但其后果是严重的，甚至是灾难性的。所以脆性断裂引起世界范围有关人员的高度重视。目前脆性断裂事故已趋于减少，但并未杜绝。 例如： 1972年1月美国建造的大型轮船，船长189m，建成9个月后在纽约的杰佛逊港断成两截并沉没； 1979年12月18日我国吉林液化石油气厂的球罐连锁性爆炸(死伤86人，损失约627万元)； 1992年1月26日我国黑龙江省某糖厂的4000m3糖蜜罐的罐体突然破裂。 焊接结构的破坏情况 桥梁——最典型的是1938年3月比利时阿尔拜特运河上Hesselt桥的断塌事故。这座桥是用st-42转炉钢焊制成，跨度为74.52m，仅使用14个月，就在桥上仅有一辆电车和一些行人的载荷作用下发生断塌。事故发生时气温为-20℃，6min桥身就突然断为三截。 ——1940年1月该运河上另外两座桥梁又发生局部脆性断裂。总计从1938～1940年在所建造的50座桥梁中共有10余座出现脆性断裂事故。加拿大、法国也发生过类似的事故。 轮船——在第二次世界大战期间，美国制造的4694艘船中，在970艘船上发现有1442处裂纹，这些裂纹多出现在万吨级的“自由型”货轮上，其中24艘甲板横断，1艘船舶的船底发生完全断裂。另有8艘从中腰断为两截，其中4艘沉没。 ——Schenectady号T-2型油轮1942年10月建成，在1943年1月16日在装备码头停泊时发生突然断裂事故。当时海面平静，天气温和，其甲板的计算应力只有70MPa。 焊接结构的破坏情况 储罐——在1944年前后，发生几起球形和圆筒形容器的脆性断裂事故。如1944年10月美国的液化天然气储藏基地的球罐和圆筒形储罐，这些罐的内层用质量分数为3.5％的Ni钢制成。事故是由圆筒储罐引起的。首先在圆筒形罐1／3～l／2高处开裂并喷出气体和液体，接着起火，然后储罐爆炸，20min后1台球罐因底脚过热而倒塌爆炸，造成128人死亡，损失680万美元。 前述我国在吉林液化石油气厂的球罐爆炸事故，是一台400m3球罐在北温带与赤道带的环缝熔合区破裂并迅速扩展为13.56m的大裂口，液化石油气冲出形成巨大的气团，遇到明火引燃，其附近的球罐被加热，4h后发生爆炸，导致连锁性爆炸，整个罐区成为一片火海。 焊接结构的破坏情况 损坏日期 结构类别、地点 破坏简况和主要原因 1919年1月 制糖容器(铆接) 美国马萨诸塞州波士顿 高14m 直径30m 入孔处开始，安全系数不足，强度不足，可看到典型指向裂纹源的人字纹。 1944年10月 圆筒形压力容器 (直径24m，高 13m) 美国俄亥俄州 双层容器，内层用质量分数为3.5％的Ni钢制成。选材不当，低温脆性断裂。 1962年 原子能电站压力容器 法国chlon 由厚100mm的锰钼钢焊制，环焊缝热影响区出现严重裂纹沿母材扩展。 1965年 储氨罐 英国 用厚度为150mm的Mn-Cr-Mo-V钢板和锻钢制造，从一侧的10mm三角形裂纹处引起破坏，应力退火温度控制不好，造成脆化及锻钢件偏析带。 1968年4月 球形容器(容积2226m3) 日本德山 厚29mm、800MPa级的高强度钢，修补时，焊接热输入过大，造成熔合区脆化。 1974年12月 圆筒形大型石油储罐 日本 用厚12mm的600MPa级强度钢焊制。在环形板与罐壁拐角处的底角部有13m长的裂纹，使大量油溢出。 1975年5月 容积为1000m3的球罐 我国岳阳石油化工厂 用厚34mm的15MnVR钢焊制。制造时存有较大角变形、错边、咬边。一半焊缝采用酸性焊条焊接，造成焊缝和热影响区塑性很差，在超载情况下爆炸。 1962年1月 直径2 2m、高21m的水洗塔 我国吉林化学工业公司 用厚44mm的前苏联CT3钢制成，介质为H2-CO2混合气体，在正常操作条件下爆炸，裂成43个碎片，死伤多人，直接块经济损失272万元。 焊缝、热影响区的冲击韧度很低，造成低应力脆性断裂。 1979年12月 400m3石油液化气储罐(球罐) 我国吉林煤气公司 用厚28mm的15MnVR钢焊制，北温带与赤道带的环缝熔合线开裂，迅速扩展至13.5m，液化石油气冲出至明火处引起爆炸。 1992年1月 4000m3糖蜜