(焊接结构设计与生产)第四章 焊接结构的断裂失效与防治.ppt

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1、第四章焊接结构的断裂失效与防治本章重点：1.焊接结构断裂失效类型与特性2.焊接结构脆性断裂机理及影响因素3.焊接结构脆性断裂的评定方法4.焊接疲劳断裂的机理及影响因素5.焊接疲劳强度预测6.焊接应力腐蚀断裂机理及影响因素本章难点：1.焊接结构脆性断裂失效的控制2.焊接疲劳设计焊接结构断裂失效的分类及危害4.1焊接结构断裂失效的分类及危害焊接结构断裂失效中，最为严重的是脆性断裂失效、疲劳断裂失效和应力腐蚀断裂失效三种类型。1.脆性断裂失效脆性断裂---通常称为低应力脆断。一般都在应力低于结构的设计应力和没有显著的塑性变形的情况下发生的。焊接结构断裂失效的分类及危害焊接结构

2、断裂失效的分类及危害吊耳断裂整桥断裂焊接结构断裂失效的分类及危害2.疲劳断裂失效金属材料及其结构因受交变载荷而发生损坏或断裂的现象，称为疲劳断裂。疲劳断裂过程一般由三个阶段组成：①初始疲劳裂纹在应力集中区孕育、萌生；②裂纹亚临界扩展或稳定扩展；③失稳扩展，以至与断裂。焊接结构断裂失效的分类及危害疲劳破坏断口示意图焊接结构断裂失效的分类及危害焊接结构断裂失效的分类及危害焊接结构断裂失效的分类及危害焊接结构断裂失效的分类及危害疲劳裂纹在焊接结构中的扩展示意焊接结构断裂失效的分类及危害焊接结构断裂失效的分类及危害3.应力腐蚀断裂腐蚀是材料与周围介质作用产生的物理化学过程。而应

3、力腐蚀是指敏感金属或合金在一定的拉应力和一定腐蚀介质环境共同作用下所产生的腐蚀断裂过程。焊接结构脆性断裂4.2焊接结构脆性断裂机制及影响因素1.焊接结构脆性断裂的原因①由大量破坏、失效事故的分析研究中发现，焊接结构低应力脆断破坏的根本原因在于结构中存在着各种缺陷和裂纹。②这些裂纹和缺陷的产生一部分是在结构的加工制造过程中。另一部分是在使用过程中如疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹。③其中裂纹是最严重的缺陷，而焊接则是产生裂纹的主要原因。焊接结构脆性断裂④焊接时由于加热、冷却引起接头区冶金组织变化，冷却过程中形成的高碳马氏体和粗大晶粒等金相组织将使焊接接头区韧性降低，另外，微量有害元

4、素偏聚和氢含量增加也是导致韧性降低的原因。⑤焊接热循环过程中产生的塑性应变会引起热应变脆化。金属断裂基本概念典型的断裂机制1）解理断裂：一种在正应力作用下的穿晶断裂，通常沿着特定的晶面(解理面)分离解理面撕裂脊金属断裂基本概念金属断裂基本概念2）剪切断裂：切应力作用沿着滑移面分离图3.22Iosipescu实验断口形貌(a)(c)宏观断口，(b)(d)微观断口(a)(b)(c)(d)金属断裂基本概念裂纹的种类脆性断裂能量理论2.金属材料脆性断裂能量理论弹性能释放表面能吸收总能量焊接结构脆性断裂焊接结构脆性断裂3.金属材料脆断及其影响因素焊接结构脆性断裂3.金属材料脆断及

5、其影响因素1）温度2应力状态影响3）板厚和加载速率4材料状态的影响板厚冶金因素晶粒度的作用化学成分影响焊接结构脆性断裂的因素焊接残余应力的影响影响焊接结构脆性断裂的因素影响焊接结构脆性断裂的因素应变时效脆化