焊接结构的脆性破坏
时间:November 18, 2015 | 点击: 760
焊接结构广泛应用以来,曾发生过一些脆性断裂(简称脆断)事故。这些事故无征兆,是突然发生的,一般都有灾难性后果,必须高度重视。引起焊接结构脆断的原因是多方面的,它涉及材料选用、构造设计、制造质量和运行条件等。防止焊接结构脆断是一个系统工程,光靠个别试验或计算方法是不能确保安全使用的。
一、焊接结构脆断的基本现象和特点 通过大量焊接结构脆断事故分析,发现焊接结构脆断有下述一些现象和特点: 1)多数脆断是在环境温度或介质温度降低时发生,故称为低温脆断。 2)脆断的名义应力较低,通常低于材料的屈服点,往往还低于设计应力。故又称为低应力脆性破坏。 3)破坏总是从焊接缺陷处或几何形状突变、应力和应变集中处开始的。 4)破坏时没有或极少有宏观塑性变形产生,一般都有断裂片散落在事故周围。断口是脆性的平断口,宏观外貌呈人字纹和晶粒状,根据人字纹的尖端可以找到裂纹源。微观上多为晶界断裂和解理断裂。 5)脆断时,裂纹传播速度极高,一般是声速的1/3左右,在钢中可达1200~1800m/s。当裂纹扩展进入更低的应力区或材料的高韧性区时,裂纹就停止扩展。 6)若模拟断裂时的温度对断口附近材料做韧性能试验,则发现其韧性均很差,对离断口较远材料进行力学性能复验,其强度和伸长率往往仍符合原规范要求。
二、焊接结构脆断的原因 对各种焊接结构脆断事故进行分析和研究,发现焊接结构发生脆断是材料(包括母材和焊材)、结构设计和制造工艺三方面因素综合作用的结果。就材料而言,主要是在工作温度下韧性不足,就结构设计而言,主要是造成极为不利的应力状态,限制了材料塑性的发挥;就制造工艺而言,除了因焊接工艺缺陷造成严重应力集中外,还因为焊接热的作用改变了材质(如产生热影响区的脆化)和产生焊接残余应力与变形等。 研究表明,同一种金属材料由于受到外界因素的影响,其断裂的性质会发生改变,其中最主要的因素是温度、加载速度和应力状态,而且这三者往往是共同起作用。
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