1935年Albert运河建造的50座焊接桁架,以后几年相继(大多数在低温时)脆断。
1949至1963年期间,美国建造的2500t以上共10835艘中有20艘完全脆断。
1949年加拿大魁北克建造的桥梁,在27月后发生严重开裂,在更换部分部件后,仍予1951年1月完全脆断(-35?C)。
1965~1971年期间,英国和日本发生压力容器脆性断裂事故发生达到10余次之多。
二次大战前后,英国约有20架“惠灵顿”号重型轰炸机连续失事。
1952年美国“F86”歼击机在空中爆炸。
1979年“DC-10”大型客机在芝加哥奥黑尔国际机场起飞后不久坠毁。
我国第一架“歼8”型全天候歼击机、一艘导弹核潜艇在试车时,都曾因疲劳断裂而造成重大损失。
在2016年全国金属材料失效分析培训研讨会上,焊接专家、上海市机械工程学会失效分析专业委员会 荣誉主任委员、上海交大张寿柏教授的报告中,分析了以上这百年来的重大失效事件,至今令人警醒,失效问题尤其是焊接失效分析技术,因为它的复杂性和人民生活息息相关的重要性,目前依旧是业内和社会必须重视的重大技术。
2017年全国金属材料失效分析培训研讨会暨全国焊接结构失效分析培训会,报名已经开始,点击下面图片了解详情
关于这方面技术,
小编今天就跟大家分享一部分,
这可是小编的笔记整理哦~,
很精彩!
焊接失效
焊接裂纹:热裂纹:结晶裂纹、液化裂纹;冷裂纹,与氢脆有关系;再热裂纹。
结晶裂纹产生原因
焊接区可分成二个部分:焊缝区和热影响区。
焊缝区在焊接时熔化,并向热影响区传递热量,焊缝区为最后结晶区。
冷却时由于在热影响区的收缩应力作用下,最后结晶区可能产生焊接裂纹。
成分影响:钢和焊条中硫和磷越少越好;锰在钢中主要为脱硫,生成的MnS入渣,而且使MnS呈球状;钛、锆、稀土脱硫效果也较好,有细化晶粒效果,有降低结晶裂纹倾向;碳是钢的主要强化元素,一般结构钢含碳量在0.1%左右;加热自高温可能有δ相,有细化晶粒倾向。
工艺措施可减少结晶裂纹
防止熔池过热:在保证质量的前提下,尽量减少焊接电流(较小线能量);
适当增加焊缝的成型系数Φ=B/H,B焊缝宽度,H熔池深度。适当增加熔宽和熔深比,可使低熔点共晶聚集在焊缝的上部;
降低焊缝区的冷却速度,冷速越大,接头处应力越大,热裂倾向也越大,应采用焊接前预热和焊后缓冷措施。对这些材料焊接应用小的线能量焊接。
液化裂纹
液化裂纹产生原因
主要产生在合金元素较多的低合金高强度(如HY-80钢)、不锈钢或耐热合金中,或者母材中偏析较大的钢中;
焊接时接近焊缝的热影响区晶粒的反常长大,或者原材料中的夹杂聚结在晶界形成低熔点的共晶,造成晶界的弱化;
由于焊接件所受的约束,致使在焊件内部存在较大的应力,造成液化裂纹。
液化裂纹影响因素
钢成分中偏析较多,特别在部分晶界S、P较多时,会在晶界处产生低熔点共晶。
工艺因素影响:
线能量越大,焊接区高温停留时间越长,晶界处于液态时间越长,焊接应力越大,则液化裂纹的倾向也越大;
蘑菇状焊缝断面其液化裂纹随凹度d的增加而增加。
焊接冷裂纹
主要发生在低温(马氏体相变温度以下)产生的裂纹;
可能延迟出现,延迟几天或更长时间;
裂纹主要发生在刚度或约束度较大区域,即发生在应力集中较严重的焊接T型和十字接头处;
焊接冷裂纹大多呈横向分布(热裂纹呈纵向分布)。
冷裂纹产生的原因
焊接时在焊缝内部产生大量氢原子:氢原子产生于焊接时的液态金属区,并迅速向热影响区内的扩散;
焊缝和热影响区先后发生相变,热影响区发生马氏体相变,由于相变区产生应力集中,为了降低该处的应力集中,氢原子不断向应力集中区扩散,由于氢原子的聚集产生微裂纹;
焊接结构本身约束应力使微裂纹聚结成裂纹。
马氏体相变
焊缝区:含碳量较低,合金元素较高,得到强韧性较好的低碳珠光体耐热钢,一般不会得到马氏体,以降低焊缝区的应力和裂纹的产生;
热影响区:合金元素较高的高强度钢冷却后得到马氏体,产生较大的应力集中。
氢原子向此扩散迁移以降低该处的应力集中。氢原子的扩散移入,使该处呈微裂纹。
焊接接头的应力
焊接是不均匀的加热和冷却过程,焊接后会产生较大的应力,应力大小还与结构有关;
热影响区的马氏体相变产生马氏体,体积膨胀,产生相变应力;
结构本身约束条件所造成的内应力。与结构设计得是否合理有关:焊缝位置、焊接顺序、板厚、焊接夹具等。
防止冷裂纹产生的措施
选择优质钢材;
焊条选韧性更好,适当增加细化晶粒(如稀土、Mo、V、Ti、Nb等元素)的钢材;
选择优质碱性焊条;
焊的焊接方法;
适当预热和后热焊接能有效地降低焊接中的冷裂纹的产生。
焊接再热裂纹
焊后焊件在一定温度再加热时产生的裂纹;
焊后检验:焊件内无裂纹;
焊件内无氢的存在,不会产生延迟裂纹;
为什么要再加热:消除应力退火或者作为高温使用材料;
再热裂纹大都产生于熔合区的过热组织,从焊趾开始至细晶区止。
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