谈钢材缺陷及焊接对z向性能的影响分析

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1、王元清等：钢材缺陷及焊接对z向性能的影响分析钢材缺陷及焊接对Z向性能的影响分析王元清，张元元，石永久(土木工程安全与耐久教育部重点实验室．清华大学土木工程系．北京100084)【摘要l对于钢材的z向性能，最广泛而直接的影响是产生层状撕裂破坏。z向性能不足导致的层状撕裂在钢结构建筑体型越来越大，厚板应用越来越多的情况下更加普遍。为了研究z向性能的影响机理，文中着重分析了钢材自身缺陷、焊接的不利影响、厚板及连接的拘束作用及z向残余应力的影响。有以下结论：z向层状撕裂实际是焊接时基体金属在z向应力下沿夹杂物与基体金属界面开裂和扩展的过程。在钢材材质及缺陷，焊接工艺及方法上进行优良的改进可以大大

2、避免z向破坏的发生。【关键词】钢结构；缺陷；焊接；厚板；z向性能；层状撕裂【中图分类号】TU391【文献标识码】A【文章编号】1001—6864(2013)07—0001—04EFFECTSOFMATERIALDEFECTANDWELDINGoNZ—DIRECTIoNPRoPERTⅢSoNSTRUCTURESTEELWANGYuan—qing，ZHANGYuan-yuan，SHIYong-jiu(KeyLaboratoryofCivilEngi．SafetyandDurabilityofChinaEducationMinistry，TsinghuaUniv．，Beijing100084，

3、China)Abstract：ForZ—directionpropertiesofstructuresteel，themostcomInonanddirectinfluenceiSla—mellartearing．LamellartearingfromdeficiencyofZ—directionpropertieswillbemuchmoreprevalentduringmuchmorehugebuildingsusingmorethickplates．Tomakeclearthemechanismhowmaterialde—feetandweldingafectZ-direction

4、properties，defectsofsteel，detrimentalofweldingtothicksteel，con·strainofjointandtheresidualstresswereanalyzed。Theconclusionisasfollows，lameUartearingisaprocessinwhichbasemetalcracksandflawstretchesalongtheinterfacebetweenbasemetalandinclu—sionsunderZ—directionstress；Withpropertiesofsteelandtheweld

5、ingmethodbeingimprovedlamellartearingCallbeavoid．Keywords：steelstructure；defect；welding；thickplate；Z-directionproperties；lamellartearing层状撕裂作为一种焊接缺陷导致构件在Z向产生层状1．1钢材内部夹杂物的影响撕裂破坏，其危害程度是众所周知的。一方面由于z向层钢材冶炼过程中不可避免地造成了内部非基体金属元状撕裂发生的隐蔽性，外观上没有任何迹象；即使发现也较素的偏析和分层，夹杂物的成分、形状、分布、尺寸是影响z难以修复，更关键的是发生层状撕裂的结构大多为大型

6、厚向性能的关键要素。壁或厚板结构，从而会因为z向性能不足产生严重的后果，(1)夹杂物成分的影响分析。从容易引起z向层状因而我们非常有必要研究钢材的z向性能。撕裂的夹杂物成分来看，最常见的是MnS，FeS，另外钙铝硅z向性能不足最重要原因，就是在钢材冶炼中不可避免酸盐、A10等杂质也较常见。现在研究一致认为，引起z的存在杂质及杂质的分层，同时焊接过程中很难避免产生向性能不足最重要的元素是S。日本规范和中国规范J裂纹，受到拘束应力和荷载时，沿厚度方向扩展使夹杂物和皆把含硫量作为衡量钢材z向性能重要指标。金属脱开，形成脆性破坏。杨阿娜，李自刚，季思凯在文献3中对大量不同断口形文中着重分析夹杂物

7、等钢材缺陷及基体金属性质对z貌的扫描电镜分析表明：z向性能良好的拉伸断面，断口属向层状撕裂产生的影响及焊接过程中生成的裂纹对z向层韧窝断裂机制，有良好的韧性，断口处含量较多杂质为s和状撕裂产生的影响及板厚和残余应力对z向性能产生的影ca夹杂物；Z向性能不好的拉伸断面，断口表现出了解理断响，最后将对一些工程上出现的Z向破坏进行综述。裂，属脆性断裂。很明显看出断面界面含有较多的MnS。1钢材性能及缺陷对z向性能影响日本学者在文献J一文中