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(yán)重的破壞事故，因?yàn)殂T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(kuò)展→斷裂。塑性破壞的原因；1、材料強(qiáng)度不足，焊接材料的抗拉強(qiáng)度不等同于母材的使用強(qiáng)度要求，或母材本身強(qiáng)度不夠。如：用E4303焊條進(jìn)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(guān)，焊縫中

2、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(yīng)力水平和不良的制造工藝，是產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的主要原因。對于焊接結(jié)構(gòu)來說，除了工作應(yīng)力外，還必須考慮焊接殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中以及由于裝配不良等所帶來的附加應(yīng)力。4、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計的焊縫高度不夠，尤其是角焊縫，諸如壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)、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(yán)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(jìn)而斷裂。5、焊工責(zé)任心不強(qiáng)，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：裂紋、氣孔等

3、，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(zé)任心的重要，并非都是技術(shù)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(kuò)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(yù)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132臺壓力容器破

4、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(yīng)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(yán)重應(yīng)力集中效應(yīng)的缺口處。而焊接工藝的不規(guī)范是引起局部應(yīng)力較高的一個因素，因此在焊接過程中應(yīng)合理選擇裝焊順序，盡可能減小焊接殘余應(yīng)力和應(yīng)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，后焊焊縫多的一則焊縫。先

5、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(yīng)力，在承載時會產(chǎn)生斷裂，原因是兩焊縫間殘余拉應(yīng)力發(fā)生疊加。兩平行焊縫之間的距離應(yīng)大于5倍板材厚度。㈡、焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)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(yīng)用以來，脆斷事故大大增加，損失嚴(yán)重，這主要是因?yàn)楹附咏Y(jié)構(gòu)自身具有剛度大和整體性強(qiáng)的特點(diǎn)。2、剛度大，極易產(chǎn)生應(yīng)力集中，焊接結(jié)構(gòu)對應(yīng)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(yīng)力集中現(xiàn)象。3、整體性強(qiáng)，焊接結(jié)構(gòu)是一個不可分割的整體，一旦

6、產(chǎn)生裂紋并會擴(kuò)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(zāi)難性后果。㈢、焊接結(jié)構(gòu)制造工藝的特點(diǎn)對脆斷的影響；焊接結(jié)構(gòu)脆性破壞起點(diǎn)基本上是焊接接頭。1、應(yīng)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(yīng)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)的組織主要取決于焊接參數(shù)，即熱輸入。實(shí)

7、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(dāng)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(dāng)含碳量偏高時為防止冷裂紋的產(chǎn)生，焊接時線能量應(yīng)偏大一些。在焊接14MnNbq（Q345橋梁鋼）的焊接線能量應(yīng)較小，應(yīng)控制在37kj/㎝以下。焊15MnVNb（Q390）15MnVN（Q420）鋼時線能量應(yīng)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的。焊接缺陷主要有：裂紋、氣孔、夾渣、未熔

8、合、未焊透、咬邊等。裂紋最危險，在外載作用下，裂紋將進(jìn)一步發(fā)展，當(dāng)裂紋位于高值拉應(yīng)力區(qū)時，往往