焊接位置斷裂原因分析-課件

Chapter4焊接結(jié)構(gòu)的斷裂失效與防治

本章重點(diǎn)：1.焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害2.焊接脆性斷裂的防治方法3.焊接疲勞斷裂的防治方法4.焊接應(yīng)力腐蝕斷裂防治方法本章難點(diǎn)：1.焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害2.焊接脆性斷裂的防治方法Chapter4焊接結(jié)構(gòu)的斷裂失效與防治本章重點(diǎn)：1.11.焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害5.1焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效中，最為嚴(yán)重的是脆性斷裂失效、疲勞斷裂失效和應(yīng)力腐蝕斷裂失效三種類型。1.脆性斷裂失效

脆性斷裂---通常稱為低應(yīng)力脆斷。一般都在應(yīng)力低于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)力和沒有顯著的塑性變形的情況下發(fā)生的。1.焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害5.1焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效2焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害疲勞斷裂失效金屬材料及其結(jié)構(gòu)因受交變載荷而發(fā)生損壞或斷裂的現(xiàn)象，稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂過程一般由三個(gè)階段組成：①初始疲勞裂紋在應(yīng)力集中區(qū)孕育、萌生；②裂紋亞臨界擴(kuò)展或穩(wěn)定擴(kuò)展；③失穩(wěn)擴(kuò)展，以至與斷裂。焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害疲勞斷裂失效3焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害應(yīng)力腐蝕斷裂失效

腐蝕是材料與周圍介質(zhì)作用產(chǎn)生的物理化學(xué)過程。而應(yīng)力腐蝕是指敏感金屬或合金在一定的拉應(yīng)力和一定腐蝕介質(zhì)環(huán)境共同作用下所產(chǎn)生的腐蝕斷裂過程。焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害應(yīng)力腐蝕斷裂失效42.焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治1.焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的原因①由大量破壞、失效事故的分析研究中發(fā)現(xiàn)，焊接結(jié)構(gòu)低應(yīng)力脆斷破壞的根本原因在于結(jié)構(gòu)中存在著各種缺陷和裂紋。②這些裂紋和缺陷的產(chǎn)生一部分是在結(jié)構(gòu)的加工制造過程中。另一部分是在使用過程中如疲勞裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋。③其中裂紋是最嚴(yán)重的缺陷，而焊接則是產(chǎn)生裂紋的主要原因。2.焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治1.焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的原因5焊接過程引起的兩種脆化①焊接時(shí)由于加熱、冷卻引起接頭區(qū)冶金組織變化，冷卻過程中形成的高碳馬氏體和粗大晶粒等金相組織將使焊接接頭區(qū)韌性降低，另外，微量有害元素偏聚和氫含量增加也是導(dǎo)致韌性降低的原因。②焊接熱循環(huán)過程中產(chǎn)生的塑性應(yīng)變會(huì)引起熱應(yīng)變脆化。焊接過程引起的兩種脆化①焊接時(shí)由于加熱、冷卻引起接頭區(qū)冶6焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法1降低結(jié)構(gòu)局部區(qū)域的應(yīng)力水平①設(shè)計(jì)過程中的控制措施②制造工藝中的控制措施③消除焊接殘余應(yīng)力焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法1降低結(jié)構(gòu)局部區(qū)域的應(yīng)力水平7焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法2減少結(jié)構(gòu)缺陷①合理設(shè)計(jì)②優(yōu)化制造工藝焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法2減少結(jié)構(gòu)缺陷8焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法3改善材料的斷裂韌性①正確的設(shè)計(jì)選材應(yīng)采用“等韌性”或“等性能”原則，才能保證焊縫區(qū)不成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，以避免脆性斷裂。②優(yōu)化焊接工藝③合理制訂、嚴(yán)格執(zhí)行耐壓試驗(yàn)規(guī)程焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法3改善材料的斷裂韌性93焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的防治方法

1.焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的原因和影響因素疲勞斷裂是在循環(huán)應(yīng)力、拉應(yīng)力和塑性應(yīng)變這三者的共同作用下發(fā)生的低應(yīng)力破壞。由于焊接結(jié)構(gòu)易于存在焊接缺陷和較嚴(yán)重的應(yīng)力集中，所以焊接結(jié)構(gòu)的疲勞往往是從焊接接頭處產(chǎn)生。3焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的防治方法1.焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的原因和10焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的原因和影響因素1.應(yīng)力的影響①增加拉伸應(yīng)力會(huì)降低疲勞壽命，而增加壓縮應(yīng)力則可提高疲勞強(qiáng)度。②焊接殘余應(yīng)力會(huì)降低焊接接頭的疲勞強(qiáng)度，這時(shí)構(gòu)件的平均應(yīng)力隨之提高，應(yīng)力比增大，裂紋擴(kuò)展速率會(huì)增加。2.接頭形式及應(yīng)力集中的影響3.焊接缺陷的影響4.熱影響區(qū)金屬性能變化的影響焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的原因和影響因素1.應(yīng)力的影響11提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的方法2.1降低應(yīng)力集中凡是降低應(yīng)力集中的措施都可提高結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度，有：①合理設(shè)計(jì)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，減少應(yīng)力集中。②盡量選擇應(yīng)力集中系數(shù)小的焊接接頭形式，并保證母材與焊縫之間平緩過渡。2.2減少、調(diào)整焊接應(yīng)力對(duì)于焊接接頭，減小、消除殘余拉應(yīng)力或使該處產(chǎn)生殘余應(yīng)力都可提高疲勞強(qiáng)度。2.3焊縫表面打磨、拋光，表面強(qiáng)化處理提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的方法2.1降低應(yīng)力集中124.焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)力腐蝕斷裂的防治

1應(yīng)力腐蝕裂紋產(chǎn)生的機(jī)理和影響因素1.1定義：

應(yīng)力腐蝕：指敏感金屬或合金在一定拉應(yīng)力和一定腐蝕介質(zhì)環(huán)境共同作用下所引起的腐蝕斷裂過程。1.2兩種機(jī)理：1.2.1電化學(xué)應(yīng)力腐蝕機(jī)理1.2.2機(jī)械破裂應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理4.焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)力腐蝕斷裂的防治1應(yīng)力腐蝕裂紋產(chǎn)生的機(jī)理和13防止和控制焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的措施2防止和控制焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的措施2.1設(shè)計(jì)方面的控制2.2制造工藝過程中的控制①焊接材料選擇②焊接工藝條件的控制③控制冷作變形防止和控制焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的措施2防止和控制焊接結(jié)構(gòu)14Chapter4焊接結(jié)構(gòu)的斷裂失效與防治

本章重點(diǎn)：1.焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害2.焊接脆性斷裂的防治方法3.焊接疲勞斷裂的防治方法4.焊接應(yīng)力腐蝕斷裂防治方法本章難點(diǎn)：1.焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害2.焊接脆性斷裂的防治方法Chapter4焊接結(jié)構(gòu)的斷裂失效與防治本章重點(diǎn)：1.151.焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害5.1焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效中，最為嚴(yán)重的是脆性斷裂失效、疲勞斷裂失效和應(yīng)力腐蝕斷裂失效三種類型。1.脆性斷裂失效

脆性斷裂---通常稱為低應(yīng)力脆斷。一般都在應(yīng)力低于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)力和沒有顯著的塑性變形的情況下發(fā)生的。1.焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害5.1焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效16焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害疲勞斷裂失效金屬材料及其結(jié)構(gòu)因受交變載荷而發(fā)生損壞或斷裂的現(xiàn)象，稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂過程一般由三個(gè)階段組成：①初始疲勞裂紋在應(yīng)力集中區(qū)孕育、萌生；②裂紋亞臨界擴(kuò)展或穩(wěn)定擴(kuò)展；③失穩(wěn)擴(kuò)展，以至與斷裂。焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害疲勞斷裂失效17焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害應(yīng)力腐蝕斷裂失效

腐蝕是材料與周圍介質(zhì)作用產(chǎn)生的物理化學(xué)過程。而應(yīng)力腐蝕是指敏感金屬或合金在一定的拉應(yīng)力和一定腐蝕介質(zhì)環(huán)境共同作用下所產(chǎn)生的腐蝕斷裂過程。焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效的分類及危害應(yīng)力腐蝕斷裂失效182.焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治1.焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的原因①由大量破壞、失效事故的分析研究中發(fā)現(xiàn)，焊接結(jié)構(gòu)低應(yīng)力脆斷破壞的根本原因在于結(jié)構(gòu)中存在著各種缺陷和裂紋。②這些裂紋和缺陷的產(chǎn)生一部分是在結(jié)構(gòu)的加工制造過程中。另一部分是在使用過程中如疲勞裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋。③其中裂紋是最嚴(yán)重的缺陷，而焊接則是產(chǎn)生裂紋的主要原因。2.焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治1.焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的原因19焊接過程引起的兩種脆化①焊接時(shí)由于加熱、冷卻引起接頭區(qū)冶金組織變化，冷卻過程中形成的高碳馬氏體和粗大晶粒等金相組織將使焊接接頭區(qū)韌性降低，另外，微量有害元素偏聚和氫含量增加也是導(dǎo)致韌性降低的原因。②焊接熱循環(huán)過程中產(chǎn)生的塑性應(yīng)變會(huì)引起熱應(yīng)變脆化。焊接過程引起的兩種脆化①焊接時(shí)由于加熱、冷卻引起接頭區(qū)冶20焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法1降低結(jié)構(gòu)局部區(qū)域的應(yīng)力水平①設(shè)計(jì)過程中的控制措施②制造工藝中的控制措施③消除焊接殘余應(yīng)力焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法1降低結(jié)構(gòu)局部區(qū)域的應(yīng)力水平21焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法2減少結(jié)構(gòu)缺陷①合理設(shè)計(jì)②優(yōu)化制造工藝焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法2減少結(jié)構(gòu)缺陷22焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法3改善材料的斷裂韌性①正確的設(shè)計(jì)選材應(yīng)采用“等韌性”或“等性能”原則，才能保證焊縫區(qū)不成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，以避免脆性斷裂。②優(yōu)化焊接工藝③合理制訂、嚴(yán)格執(zhí)行耐壓試驗(yàn)規(guī)程焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的防治方法3改善材料的斷裂韌性233焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的防治方法

1.焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的原因和影響因素疲勞斷裂是在循環(huán)應(yīng)力、拉應(yīng)力和塑性應(yīng)變這三者的共同作用下發(fā)生的低應(yīng)力破壞。由于焊接結(jié)構(gòu)易于存在焊接缺陷和較嚴(yán)重的應(yīng)力集中，所以焊接結(jié)構(gòu)的疲勞往往是從焊接接頭處產(chǎn)生。3焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的防治方法1.焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的原因和24焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的原因和影響因素1.應(yīng)力的影響①增加拉伸應(yīng)力會(huì)降低疲勞壽命，而增加壓縮應(yīng)力則可提高疲勞強(qiáng)度。②焊接殘余應(yīng)力會(huì)降低焊接接頭的疲勞強(qiáng)度，這時(shí)構(gòu)件的平均應(yīng)力隨之提高，應(yīng)力比增大，裂紋擴(kuò)展速率會(huì)增加。2.接頭形式及應(yīng)力集中的影響3.焊接缺陷的影響4.熱影響區(qū)金屬性能變化的影響焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂的原因和影響因素1.應(yīng)力的影響25提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的方法2.1降低應(yīng)力集中凡是降低應(yīng)力集中的措施都可提高結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度，有：①合理設(shè)計(jì)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，減少應(yīng)力集中。②盡量選擇應(yīng)力集中系數(shù)小的焊接接頭形式，并保證母材與焊縫之間平緩過渡。2.2減少、調(diào)整焊接應(yīng)力對(duì)于焊接接頭，減小、消除殘余拉應(yīng)力或使該處產(chǎn)生殘余應(yīng)力都可提高疲勞強(qiáng)度。2.3焊縫表面打磨、拋光，表面強(qiáng)化處理提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的方法2.1降低應(yīng)力集中264.焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)力腐蝕斷裂的防治

1應(yīng)力腐蝕裂紋產(chǎn)生的機(jī)理和影響因素1.1定義：

應(yīng)力腐蝕：指敏感金屬或合金在一定拉應(yīng)力和一定腐蝕介質(zhì)環(huán)境共同作用