1 §4 焊接结构和零件断裂失效分析 本章主要讲解焊接构件的缺陷、裂纹及其分类;重点介绍热裂纹和冷裂纹的形貌特征、形成机制、影响因素和预防措施。 §4 -1 裂纹是对焊接构件安全运行威胁最大的缺陷 本节首先介绍,常见焊接缺陷的定义和分类;接着说明裂纹――对安全运行威胁最大的缺陷的形态和分类;重点指出热裂纹和冷裂纹我们学习的重点。 一、基本概念 1 、焊接缺陷 在焊接过程中或焊后,在接头中产生的不符合标准要求的缺欠。当缺欠不影响设备的运行,即是可以容许的时,称为缺欠。当缺欠直接影响安全使用时,称为缺陷。有缺陷的接头必须进行翻修或判废。 2 、分类 按其性质和特征,将其分为两类: (1 ) 不连续缺欠——裂纹、夹渣、气孔和未熔合; (2 ) 几何偏差 按照所在焊缝中的位置,将其分为外部和内部两类。 外部缺欠,亦称宏观缺欠——位于焊缝金属表面。用肉眼或低倍放大镜(检测尺可测量)可见的缺欠。它包括焊缝余高过高或过低、焊缝宽度差过大、接头过高或脱节、外部气孔、裂纹、未熔合、咬边、未焊透、烧穿、焊瘤、电弧擦伤或成形不良(见图1 )。 图 1 常见几种焊接缺陷 内部缺欠,亦称微观缺欠。——位于焊缝金属内部。它包括裂纹、气孔、夹渣、未熔合等。其中裂纹危险性最大,是失效分析研究的重点。它包括热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层 2 状撕裂等。内部缺欠要用探伤或破坏试验来检验。 二、裂纹是最危险的焊接缺陷,是失效分析研究的重点 裂纹会降低结构的承载面积,产生应力集中,诱发三向应力状态,导致裂纹失稳扩展。当裂纹位于结构的拉应力高值区时,易引发低应力脆断;因此,裂纹是焊接结构失效分析研究的重点。 三、裂纹的分类 按照不同的分类方法,焊接裂纹可分为许多种类(见图 2)。 1、按照裂纹的所在区域分为三类 焊缝裂纹;热影响区裂纹和母材裂纹。 2、按照裂纹在焊缝中的部位分为两类 表面裂纹和内部裂纹。再细分可分为:焊趾裂纹、焊道下裂纹、终端裂纹等。 3、按照裂纹形态分为五类 纵向、横向、星形、八字和网状。 4、按照裂纹尺寸大小分为两类 宏观和微观裂纹。工程上通常以 0.5m m 为界。 5 、裂纹的形成机制和性质分为六类 热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂、应力腐蚀裂纹和疲劳裂纹。前四种为结构的焊接裂纹,其中以热、冷裂纹最为常见,危害最大使我们学习的重点;后两种为结构的运行裂纹。 图 2 裂纹分类示意图 1-弧形裂纹;2-纵向裂...