焊接缺陷对焊接结构安全性能的影响

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1、焊接缺陷对焊接结构安全性能的影响大约从1940年开始，大型结构制造就采用了焊接工艺，随之而来出现了严重的破坏事故，因为铆接结构的损坏是局部的，而焊接结构的损坏则多是整体的。焊接结构破坏的分类；一、焊接结构的塑性破坏：塑性断裂过程是焊接结构在载荷作用下首先发生弹性变形→屈服→塑性变形（失稳）→产生微裂纹→形成宏观裂纹→发生失稳扩展→断裂。塑性破坏的原因；1、材料强度不足，焊接材料的抗拉强度不等同于母材的使用强度要求，或母材本身强度不够。如：用E4303焊条进行Q390等材料的定位焊或焊接，用Q235代替Q345或Q390

2、钢材等。2、焊接质量不过关，焊缝中存在裂纹、未焊满、未焊透等缺陷，特别是根部未熔合或未焊透，断裂总是从缺陷处开始，以裂纹最危险。3、一定的应力水平和不良的制造工艺，是产生焊接残余应力的主要原因。对于焊接结构来说，除了工作应力外，还必须考虑焊接残余应力和应力集中以及由于装配不良等所带来的附加应力。4、焊接结构设计的焊缝高度不够，尤其是角焊缝，诸如压力容器开孔补强、钢结构柱梁之间焊接等；常出现焊脚尺寸偏小、角焊缝严重偏塌，尤其是立面钢板咬边，结构在受载之后很容易从缺陷处产生塑性变形进而断裂。5、焊工责任心不强，施焊过程中偷

3、工减料，忽视焊接过程中的检查、清理，如定位焊缝存在缺陷：裂纹、气孔等，没有处理便直接焊接，影响了正式焊缝的质量。如重庆彩虹大桥的倒塌，南京某菜场钢结构厂房的倒塌等破坏事例，说明了焊工责任心的重要，并非都是技术问题。二、焊接结构的脆性破坏；脆性断裂是在没有显著的塑性变形的情况下发生，具有突然破坏性质，一经发生，瞬时就能扩展到结构大部或全部，因此脆性断裂是不易发现和预防。脆性破坏的特征是：在一般静载下发生巨响，突然断裂，裂纹以约2000m/s的速度传播。如1938-1940年欧洲的焊接桥梁在冬季突然脆断，1942—1949

4、年美国建造的4700艘焊接货轮中有1000艘出现艘脆性破坏。1965年据英国统计，有132台压力容器破坏，其中有118台为裂纹引起。1944年10月美国俄亥俄州煤气公司液化气贮罐发生连锁爆炸。造成大火，死亡133名。1971年西班牙马德里一台5000m3煤气球罐发生爆炸，死伤15人。1979年12月18日吉林液化气厂发生球罐爆炸事故，造成重大损失。脆性断裂的主要原因；㈠、应力状态对脆性断裂的影响：脆断事故一般都起源于具有严重应力集中效应的缺口处。而焊接工艺的不规范是引起局部应力较高的一个因素，因此在焊接过程中应合理选择

5、装焊顺序，尽可能减小焊接残余应力和应力集中。如：先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝；先焊焊缝少的一则焊缝，后焊焊缝多的一则焊缝。先焊横向焊缝、后焊纵向焊缝、先焊短焊缝、后焊直通焊缝；采用分段焊法，退步焊法等。又如两平行焊缝之间的距离过小必然产生较大的应力，在承载时会产生断裂，原因是两焊缝间残余拉应力发生叠加。两平行焊缝之间的距离应大于5倍板材厚度。㈡、焊接结构的特点对脆断的影响：1、铆接结构，发生脆性破坏事故为数不多，自从焊接结构广泛应用以来，脆断事故大大增加，损失严重，这主要是因为焊接结构自身具有刚度大和整体性

6、强的特点。2、刚度大，极易产生应力集中，焊接结构对应力集中因素特别敏感。不向铆接结构具有一定的滑移性可大减小应力集中现象。3、整体性强，焊接结构是一个不可分割的整体，一旦产生裂纹并会扩展到整个结构，从而产生全部破坏。因此任何一处焊缝都有可能引起灾难性后果。㈢、焊接结构制造工艺的特点对脆断的影响；焊接结构脆性破坏起点基本上是焊接接头。1、应变时效引起局部脆性，钢材在冷加工后会产生一定的塑性变形，如剪、冷作矫形、弯曲再热矫正、焊接热循环等。这就是为什么要求焊缝一次焊接完成的一个原因。2、金相组织改变对脆性的影响，焊接过程的

7、快速加热和冷却使焊缝的本身和热影响区发生了一系列金相组织变化，因而就相应地改变了接头的缺口韧性。热影响区是焊接接头薄弱环节之一。对于一定的钢材和焊接方法来说；热影响区的组织主要取决于焊接参数，即热输入。实践证明，过小的热输入会造成淬硬组织并容易产生裂纹；如Q345（16Mn、16MmR）、Q295的热轧钢焊接时，当含碳量偏下限时，钢的脆化和裂纹倾向较小，对焊接线能量无特殊要求；但当含碳量偏高时为防止冷裂纹的产生，焊接时线能量应偏大一些。在焊接14MnNbq（Q345桥梁钢）的焊接线能量应较小，应控制在37kj/㎝以下。

8、焊15MnVNb（Q390）15MnVN（Q420）钢时线能量应在40—45kj/㎝以下。3、焊接缺陷对脆断的影响，焊接接头中焊缝和热影响区容易产生各种缺陷，大约40%的脆断事故是从焊缝缺陷处开始的。焊接缺陷主要有：裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透、咬边等。裂纹最危险，在外载作用下，裂纹将进一步发展，当裂纹位于高值拉应力区时，往往