焊接缺陷對焊接結(jié)構(gòu)安全性能的影響

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1、焊接缺陷對焊接結(jié)構(gòu)安全性能的影響大約從1940年開始，大型結(jié)構(gòu)制造就采用了焊接工藝，隨之而來出現(xiàn)了嚴重的破壞事故，因為鉚接結(jié)構(gòu)的損壞是局部的，而焊接結(jié)構(gòu)的損壞則多是整體的。焊接結(jié)構(gòu)破壞的分類；一、焊接結(jié)構(gòu)的塑性破壞：塑性斷裂過程是焊接結(jié)構(gòu)在載荷作用下首先發(fā)生彈性變形→屈服→塑性變形（失穩(wěn)）→產(chǎn)生微裂紋→形成宏觀裂紋→發(fā)生失穩(wěn)擴展→斷裂。塑性破壞的原因；1、材料強度不足，焊接材料的抗拉強度不等同于母材的使用強度要求，或母材本身強度不夠。如：用E4303焊條進行Q390等材料的定位焊或焊接，用Q235代替Q345或Q390鋼材等。2、焊接質(zhì)量不過關，

2、焊縫中存在裂紋、未焊滿、未焊透等缺陷，特別是根部未熔合或未焊透，斷裂總是從缺陷處開始，以裂紋最危險。3、一定的應力水平和不良的制造工藝，是產(chǎn)生焊接殘余應力的主要原因。對于焊接結(jié)構(gòu)來說，除了工作應力外，還必須考慮焊接殘余應力和應力集中以及由于裝配不良等所帶來的附加應力。4、焊接結(jié)構(gòu)設計的焊縫高度不夠，尤其是角焊縫，諸如壓力容器開孔補強、鋼結(jié)構(gòu)柱梁之間焊接等；常出現(xiàn)焊腳尺寸偏小、角焊縫嚴重偏塌，尤其是立面鋼板咬邊，結(jié)構(gòu)在受載之后很容易從缺陷處產(chǎn)生塑性變形進而斷裂。5、焊工責任心不強，施焊過程中偷工減料，忽視焊接過程中的檢查、清理，如定位焊縫存在缺陷：

3、裂紋、氣孔等，沒有處理便直接焊接，影響了正式焊縫的質(zhì)量。如重慶彩虹大橋的倒塌，南京某菜場鋼結(jié)構(gòu)廠房的倒塌等破壞事例，說明了焊工責任心的重要，并非都是技術問題。二、焊接結(jié)構(gòu)的脆性破壞；脆性斷裂是在沒有顯著的塑性變形的情況下發(fā)生，具有突然破壞性質(zhì)，一經(jīng)發(fā)生，瞬時就能擴展到結(jié)構(gòu)大部或全部，因此脆性斷裂是不易發(fā)現(xiàn)和預防。脆性破壞的特征是：在一般靜載下發(fā)生巨響，突然斷裂，裂紋以約2000m/s的速度傳播。如1938-1940年歐洲的焊接橋梁在冬季突然脆斷，1942—1949年美國建造的4700艘焊接貨輪中有1000艘出現(xiàn)艘脆性破壞。1965年據(jù)英國統(tǒng)計，有

4、132臺壓力容器破壞，其中有118臺為裂紋引起。1944年10月美國俄亥俄州煤氣公司液化氣貯罐發(fā)生連鎖爆炸。造成大火，死亡133名。1971年西班牙馬德里一臺5000m3煤氣球罐發(fā)生爆炸，死傷15人。1979年12月18日吉林液化氣廠發(fā)生球罐爆炸事故，造成重大損失。脆性斷裂的主要原因；㈠、應力狀態(tài)對脆性斷裂的影響：脆斷事故一般都起源于具有嚴重應力集中效應的缺口處。而焊接工藝的不規(guī)范是引起局部應力較高的一個因素，因此在焊接過程中應合理選擇裝焊順序，盡可能減小焊接殘余應力和應力集中。如：先焊收縮量較大的焊縫，后焊收縮量小的焊縫；先焊焊縫少的一則焊縫，

5、后焊焊縫多的一則焊縫。先焊橫向焊縫、后焊縱向焊縫、先焊短焊縫、后焊直通焊縫；采用分段焊法，退步焊法等。又如兩平行焊縫之間的距離過小必然產(chǎn)生較大的應力，在承載時會產(chǎn)生斷裂，原因是兩焊縫間殘余拉應力發(fā)生疊加。兩平行焊縫之間的距離應大于5倍板材厚度。㈡、焊接結(jié)構(gòu)的特點對脆斷的影響：1、鉚接結(jié)構(gòu)，發(fā)生脆性破壞事故為數(shù)不多，自從焊接結(jié)構(gòu)廣泛應用以來，脆斷事故大大增加，損失嚴重，這主要是因為焊接結(jié)構(gòu)自身具有剛度大和整體性強的特點。2、剛度大，極易產(chǎn)生應力集中，焊接結(jié)構(gòu)對應力集中因素特別敏感。不向鉚接結(jié)構(gòu)具有一定的滑移性可大減小應力集中現(xiàn)象。3、整體性強，焊接

6、結(jié)構(gòu)是一個不可分割的整體，一旦產(chǎn)生裂紋并會擴展到整個結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生全部破壞。因此任何一處焊縫都有可能引起災難性后果。㈢、焊接結(jié)構(gòu)制造工藝的特點對脆斷的影響；焊接結(jié)構(gòu)脆性破壞起點基本上是焊接接頭。1、應變時效引起局部脆性，鋼材在冷加工后會產(chǎn)生一定的塑性變形，如剪、冷作矯形、彎曲再熱矯正、焊接熱循環(huán)等。這就是為什么要求焊縫一次焊接完成的一個原因。2、金相組織改變對脆性的影響，焊接過程的快速加熱和冷卻使焊縫的本身和熱影響區(qū)發(fā)生了一系列金相組織變化，因而就相應地改變了接頭的缺口韌性。熱影響區(qū)是焊接接頭薄弱環(huán)節(jié)之一。對于一定的鋼材和焊接方法來說；熱影響區(qū)的

7、組織主要取決于焊接參數(shù)，即熱輸入。實踐證明，過小的熱輸入會造成淬硬組織并容易產(chǎn)生裂紋；如Q345（16Mn、16MmR）、Q295的熱軋鋼焊接時，當含碳量偏下限時，鋼的脆化和裂紋傾向較小，對焊接線能量無特殊要求；但當含碳量偏高時為防止冷裂紋的產(chǎn)生，焊接時線能量應偏大一些。在焊接14MnNbq（Q345橋梁鋼）的焊接線能量應較小，應控制在37kj/㎝以下。焊15MnVNb（Q390）15MnVN（Q420）鋼時線能量應在40—45kj/㎝以下。3、焊接缺陷對脆斷的影響，焊接接頭中焊縫和熱影響區(qū)容易產(chǎn)生各種缺陷，大約40%的脆斷事故是從焊縫缺陷處開始

8、的。焊接缺陷主要有：裂紋、氣孔、夾渣、未熔合、未焊透、咬邊等。裂紋最危險，在外載作用下，裂紋將進一步發(fā)展，當裂紋位于高值拉應力區(qū)時，往往