1、Chapter 4 焊接結構的斷裂失效與防治 本章重點：1.焊接結構斷裂失效的分類及危害 2.焊接脆性斷裂的防治方法 3.焊接疲勞斷裂的防治方法 4.焊接應力腐蝕斷裂防治方法本章難點：1.焊接結構斷裂失效的分類及危害 2.焊接脆性斷裂的防治方法 1 1.焊接結構斷裂失效的分類及危害 5.1 焊接結構斷裂失效的分類及危害 焊接結構斷裂失效中，最為嚴重的是脆性斷裂失效、疲勞斷裂失效和應力腐蝕斷裂失效三種類型。1. 脆性斷裂失效 脆性斷裂-通常稱為低應力脆斷。一般都在應力低于結構的設計應力和沒有顯著的塑性變形的情況下發生的。2焊接結構斷裂失效的分類及危害疲勞斷裂失效金屬材料及其結構因受交變載荷而發生

2、損壞或斷裂的現象，稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂過程一般由三個階段組成： 初始疲勞裂紋在應力集中區孕育、萌生； 裂紋亞臨界擴展或穩定擴展； 失穩擴展，以至與斷裂。 3焊接結構斷裂失效的分類及危害應力腐蝕斷裂失效 腐蝕是材料與周圍介質作用產生的物理化學過程。而應力腐蝕是指敏感金屬或合金在一定的拉應力和一定腐蝕介質環境共同作用下所產生的腐蝕斷裂過程。42.焊接結構脆性斷裂的防治 1. 焊接結構脆性斷裂的原因 由大量破壞、失效事故的分析研究中發現，焊接結構低應力脆斷破壞的根本原因在于結構中存在著各種缺陷和裂紋。 這些裂紋和缺陷的產生一部分是在結構的加工制造過程中。另一部分是在使用過程中如疲勞裂紋、應力腐蝕裂

3、紋。 其中裂紋是最嚴重的缺陷，而焊接則是產生裂紋的主要原因。5焊接過程引起的兩種脆化 焊接時由于加熱、冷卻引起接頭區冶金組織變化，冷卻過程中形成的高碳馬氏體和粗大晶粒等金相組織將使焊接接頭區韌性降低，另外，微量有害元素偏聚和氫含量增加也是導致韌性降低的原因。 焊接熱循環過程中產生的塑性應變會引起熱應變脆化。6焊接結構脆性斷裂的防治方法 1 降低結構局部區域的應力水平 設計過程中的控制措施 制造工藝中的控制措施 消除焊接殘余應力 7焊接結構脆性斷裂的防治方法2 減少結構缺陷 合理設計 優化制造工藝8焊接結構脆性斷裂的防治方法3 改善材料的斷裂韌性 正確的設計選材 應采用“等韌性”或“等性能”原則

4、，才能保證 焊縫區不成為結構的薄弱環節，以避免脆 性斷裂。 優化焊接工藝 合理制訂、嚴格執行耐壓試驗規程 93 焊接結構疲勞斷裂的防治方法 1.焊接結構疲勞斷裂的原因和影響因素 疲勞斷裂是在循環應力、拉應力和塑性應變這三者的共同作用下發生的低應力破壞。由于焊接結構易于存在焊接缺陷和較嚴重的應力集中，所以焊接結構的疲勞往往是從焊接接頭處產生。10焊接結構疲勞斷裂的原因和影響因素 1.應力的影響 增加拉伸應力會降低疲勞壽命，而增加壓縮應力則可提高疲勞強度。 焊接殘余應力會降低焊接接頭的疲勞強度，這時構件的平均應力隨之提高，應力比增大，裂紋擴展速率會增加。2.接頭形式及應力集中的影響3.焊接缺陷的影

5、響4.熱影響區金屬性能變化的影響11提高焊接結構疲勞強度的方法2.1 降低應力集中 凡是降低應力集中的措施都可提高結構的疲勞強度，有： 合理設計構件的結構形式，減少應力集中。 盡量選擇應力集中系數小的焊接接頭形式，并保證母材與焊縫之間平緩過渡。2.2 減少、調整焊接應力 對于焊接接頭，減小、消除殘余拉應力或使該處產生殘余應力都可提高疲勞強度。2.3 焊縫表面打磨、拋光，表面強化處理124.焊接結構應力腐蝕斷裂的防治 1 應力腐蝕裂紋產生的機理和影響因素1.1 定義： 應力腐蝕：指敏感金屬或合金在一定拉應力和一定腐蝕介質環境共同作用下所引起的腐蝕斷裂過程。1.2 兩種機理： 1.2.1 電化學應力腐蝕機理 1.2.2 機械破裂應力腐蝕開裂機理13 防止和控制焊接結構