一、脆性斷裂的原因
　　焊接結(jié)構(gòu)之所以發(fā)生脆性斷裂，是因?yàn)楹缚p接頭處幾何的不連續(xù)性形成或多或少的焊接缺陷，從而引起應(yīng)力集中，形成斷裂源。另外，還由于焊接接頭處的力學(xué)性質(zhì)的不均勻，使附近熱影響區(qū)材料性質(zhì)變脆，以及焊縫接頭處總是不可避免地要產(chǎn)生焊接變形及焊接殘余應(yīng)力。所有這些都可能成為焊接結(jié)構(gòu)破壞的直接原因或間接原因。特別是一些直接承受動(dòng)載荷的焊接結(jié)構(gòu)，或是處于低溫工作環(huán)境時(shí)，焊接結(jié)構(gòu)更易發(fā)生脆性斷裂。
　　二、脆性斷裂的特征
　　脆性斷裂在工程結(jié)構(gòu)上是一種非常危險(xiǎn)的破壞。其特點(diǎn)是裂紋擴(kuò)展迅速，能量的消耗遠(yuǎn)小于韌性斷裂，以低應(yīng)力破壞為重要特征。它是靠結(jié)構(gòu)內(nèi)部蓄積的彈性能的釋放而自動(dòng)傳播導(dǎo)致破壞的，因而很少發(fā)現(xiàn)可見的塑性變形，斷裂之前沒有明顯的預(yù)兆，而是突然發(fā)生的，所以說這種斷裂往往會(huì)造成巨大的損失。
　　一般來說，金屬脆性斷裂時(shí)，無論是具有解理形斷口，還是呈光澤的結(jié)晶狀外觀斷口，都與板面大體垂直，而且板厚方向上的變形很小，在表面上附有一層剪切壁，呈無光澤灰色纖維狀的剪斷形，材料越脆，斷裂的剪切壁越薄，斷口上花樣的尖端總是指向啟裂點(diǎn)的方向，形成山形花樣，追蹤這個(gè)花樣可以找到啟裂點(diǎn)。
　　三、焊接結(jié)構(gòu)防止脆性斷裂的設(shè)計(jì)原則
　　脆性斷裂往往是瞬間完成的，其原因是構(gòu)件中存在著焊接或冶金缺陷。首先產(chǎn)生一小的裂紋，而后該裂紋以極快的速度擴(kuò)展，部分或全部貫穿于結(jié)構(gòu)中，造成脆性失效。因此．防止焊接結(jié)構(gòu)脆性破壞事故有效的設(shè)計(jì)方法是要使焊接結(jié)構(gòu)最薄弱的部位具有抵抗脆性裂紋產(chǎn)生的能力。同時(shí)，如果這些部位產(chǎn)生了脆性小裂紋時(shí)，其周圍母材有將其迅速止住的能力。在上述設(shè)計(jì)方法中，一般主要著眼點(diǎn)放在焊縫接頭的抗脆性裂紋產(chǎn)生的能力上，以此作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。
　　對(duì)于中低強(qiáng)度鋼來說，由于殘余應(yīng)力的作用，焊縫接頭處一旦產(chǎn)生脆性裂紋，通常向母材方向擴(kuò)展，因此需要母材有一定的止裂性能。這時(shí)，對(duì)于防止結(jié)構(gòu)的脆性斷裂是有意義的。而對(duì)于高強(qiáng)度鋼來說，裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展主要發(fā)生在焊縫中，這是因?yàn)橛捎谀覆膹?qiáng)度的提高，接頭中更易出現(xiàn)焊接缺陷，產(chǎn)生裂紋。這種裂紋完全有可能沿著焊縫或接頭方向擴(kuò)展，最后造成破壞。因此，在這種情況下，就要求接頭具有止裂性能，對(duì)于防止重要結(jié)構(gòu)的脆斷失效是有意義的。
　　四、防止脆性斷裂的措施
　　造成結(jié)構(gòu)脆性斷裂的基本因素是材料在工作條件下韌性不足、缺陷的存在和過大的拉應(yīng)力(包括工作應(yīng)力、殘余應(yīng)力、附加應(yīng)力和應(yīng)力集中等)。如果能有效地控制其中某一因素，則結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性斷裂的可能性將會(huì)顯著降低或排除。一般來說，防止結(jié)構(gòu)脆性斷裂應(yīng)著眼于選材、設(shè)計(jì)和制造三個(gè)途徑。
　　1.選材
　　選材分為母材選擇及焊接材料的選擇。
　?。?）母材選擇。根據(jù)所采用的焊接方法和生產(chǎn)條件的不同，焊接結(jié)構(gòu)選用的材料必須是能得到性能優(yōu)良的焊縫接頭的材料，即焊接性能好的材料。焊接結(jié)構(gòu)使用最多的材料是鋼材，其常用的鋼材有：一般結(jié)構(gòu)用軋制鋼材、焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼材、鍋爐用軋制鋼材、機(jī)械產(chǎn)品用碳素鋼、低合金高強(qiáng)鋼、不銹鋼、耐熱鋼及低溫鋼。設(shè)計(jì)人員必須熟悉材料的各種性能，特別是要根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的形式、尺寸、特點(diǎn)、工作環(huán)境、載荷條件、材料工藝性能、重量要求以及產(chǎn)品制造的經(jīng)濟(jì)因素全面考慮，進(jìn)行綜合分析，做出正確的選擇。
　?。?）焊接材料的選擇。焊接材料主要根據(jù)母材的力學(xué)性能、化學(xué)成分來選擇。對(duì)于中低強(qiáng)度鋼，由于母材和焊縫都具有較好的韌性儲(chǔ)備，所以按等強(qiáng)度原則選擇高組配的焊縫接頭顯然是合理的。因?yàn)楹缚p韌性即使比母材有所降低，但并不會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性，而且當(dāng)橫向載荷使結(jié)構(gòu)發(fā)生彈性變形時(shí)，由于焊縫區(qū)比母材區(qū)發(fā)生更小的應(yīng)變，焊縫相當(dāng)于受到保護(hù)，高組配的焊接接頭的抗脆斷安全性更高些。
　　而對(duì)于高強(qiáng)鋼來說．由于強(qiáng)度提高，韌性下降，所以它的儲(chǔ)備韌性也降低。如果仍采用等強(qiáng)度原則，選用高組配焊縫接頭，焊縫韌性進(jìn)一步降低后就很可能處于安全限度以下。因此，將導(dǎo)致由于焊縫韌性不足引起的低應(yīng)力脆性破壞。為避免這種情況發(fā)生，有時(shí)采用低組配接頭，能取得良好的效果，采用低強(qiáng)度焊縫并不總是意味著焊縫接頭的強(qiáng)度一定低于母材。只要焊縫金屬強(qiáng)度不低于基體的87％，仍然可以保證接頭與母材等強(qiáng)。但是結(jié)構(gòu)如果是在高應(yīng)變區(qū)使用低組配焊縫時(shí)，應(yīng)使焊縫具有比母材足夠高的韌性，方能保證結(jié)構(gòu)的抗脆斷能力的提高。
　　此外，焊接材料的選擇還要考慮焊件的工作條件和使用性能，在滿足使用性能、操作工藝的前提下，應(yīng)盡量選用成本低、規(guī)范大、效率高的焊接材料。
　　2.合理的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度的要求，以最理想的受力狀態(tài)去確定結(jié)構(gòu)的幾何形狀及尺寸，重視結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，也要重視結(jié)構(gòu)的細(xì)微處設(shè)計(jì)。許多焊接結(jié)構(gòu)的破壞都出現(xiàn)在局部設(shè)計(jì)不合理的薄弱環(huán)節(jié)上，結(jié)構(gòu)中要盡量減少焊接量，合理布置焊縫。
　　3.合理選擇焊接結(jié)構(gòu)的制造工藝
　　充分考慮應(yīng)變時(shí)效引起的局部脆性帶來的不利影響，合理選擇焊接材料、焊接方法和工藝，嚴(yán)格生產(chǎn)管理，采用必要的熱處理工藝是防止構(gòu)件脆性斷裂的工藝保障。
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