郑州彩钢扣板给您分析钢结构断裂的原因及如何防止其断裂
钢结构裂纹成因分析及防范措施
钢结构裂纹成因分析及防范措施摘要:钢结构以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。
钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜结合工作实际情况,对钢结构产生裂纹的成因进行了详细阐述,并针对成因给予了防范措施的建议。
关键字:钢结构防治措施热裂纹冷裂纹Abstract: the steel structure steel products make give priority to with the structure of the main building one of the structure types. The characteristics of high strength steel is, light dead weight, stiffness, so used to build large span and for high and the buildings with special suitable super-heavy work the actual conditions, steel structure crack causes in detail, and gives the preventive measures for causes of Suggestions.Key word: steel structure the hot crack prevention and control measures of cold crack引言钢结构工程是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。
钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。
钢结构是由型钢和钢板通过焊接、螺栓连接或铆接而制成的工程结构。
在现阶段,钢结构在各项工程建设中的应用极为广泛,如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑和塔轨机构等。
近年来,钢结构裂纹的产生不断引起广大专家学者以及工程施工人员的关注,因其直接危害了钢结构的安全,对建筑本身以及居民财产设备等构成了安全隐患,因此,研究钢结构裂纹产生的原因,积极努力对钢结构裂纹的出现进行防范是很有必要的。
钢结构产生裂缝的原因分析及解决措施
钢结构产生裂缝的原因分析及解决措施前言钢结构是一种常用的建筑结构形式,具有高强度、耐久性和稳定性等优点。
然而,有时钢结构会出现裂缝问题,给结构的安全性和稳定性带来威胁。
本文将分析钢结构产生裂缝的原因,并提出解决措施以防止或修复这些裂缝。
裂缝的原因分析1. 载荷超载:如果钢结构超过了其承载能力,会导致裂缝的产生。
这可能是由于设计错误、运输或安装失误等问题所引起。
因此,在设计和施工过程中,应确保载荷不超过钢结构的承载能力。
2. 施工质量问题:不良的施工质量也是导致钢结构裂缝的原因之一。
例如,焊接质量不合格、连接件失稳或材料缺陷等都可能导致裂缝的产生。
因此,在施工过程中,应严格遵守相关的施工标准和质量控制要求。
3. 环境因素:环境因素如温度变化、湿度和风力等也可能引起钢结构裂缝。
例如,温度变化引起的热胀冷缩效应可能导致结构的变形和应力集中,最终导致裂缝的产生。
因此,在设计和使用钢结构时,应考虑环境因素对结构的影响,并采取相应的措施进行管理和保护。
解决措施1. 加强设计和施工质量管理:在钢结构的设计和施工过程中,应加强质量管理,确保设计规范和施工标准得到严格遵守。
同时,对焊接、连接等关键工艺进行监控和检测,确保施工质量符合要求。
2. 载荷控制和监测:确保钢结构的载荷不超过其承载能力,合理进行结构设计和分析,以防止载荷超载。
此外,对钢结构进行定期监测,及时发现载荷异常,做出及时调整和维护。
3. 应对环境因素:针对环境因素的影响,采取相应的措施进行管理和保护。
例如,在高温季节,可以采取隔热措施,减少结构受热膨胀的影响;在潮湿环境下,采取防锈措施,防止钢结构受潮和腐蚀。
结论钢结构裂缝的产生与多种因素相关,包括载荷超载、施工质量问题和环境因素等。
通过加强设计和施工质量管理,控制和监测载荷,以及应对环境因素,可以有效预防和解决钢结构裂缝问题,提升结构的安全性和稳定性。
钢结构的脆性断裂成因与防治
材在循 环 应力 的反 复 作用 下 生成 疲 劳裂 纹 , 而裂 纹
钢结 构 具有 材 料 强度 高 , 塑性 和 韧 性好 、 质 材
裂 的可能性 。
4 构 件 的 尺 寸 .
均匀 , 力学 计算 的假 定 比较符 合 , 构件制 造 简便 , 施
工 周期 短 . 质量 轻 的特 点 , 钢结 构 在 建 筑领 域 应 使
这 里构件 的尺寸 主要是 指构件 板材 的厚度 。 较 薄的构 件一 般呈 现平 面应力 状态 , 而在 平面 应力状
抗 拉强 度f 高 , 材 的塑 性指 标 截 面收 缩率 降 J 升 钢 低, 屈强 比 f /J 。也就是 说 , 材本 身变脆 。 增加 钢
u
钢 材 的塑性 、韧性 以及对 裂纹 的敏 感性等都 将
影 响其抗 脆性断裂 的性 能 ,其 中冲击韧性 起着决 定
作用 。 选择 钢材时 , 应根 据钢材类 型和工作环境 选技
变) 。在 钢结 构 的设 计 中应避 免 结构或 构件 的工 作 环境 温度 低于T 而对 在T 一 之 间工作 的结 构和 ,
构 件 应进行 抗 脆性破 坏设 计 。 常把钢 结构或 构件 通
性, 限制 其 塑 性 变形 , 而 提 高 了构 件 产 生脆 性 断 从
在 低温 下 的脆 性破 坏称 之为 “ 温冷 脆现 象” 低 。
因此 . 在选 择 结 构 钢材 时 , 可 能 发生 脆 性破 对
不 当等 , 育 了钢结构 质 量缺 陷的产 生 。钢结 构质 孕 量缺 陷 的延 伸发 展 , 最终 造成 了钢 结构 的破 坏 。本 文对钢 结 构工程 常 见 的脆 性破 坏进 行探 讨分 析 , 并 针对性 地 提 出一 些 防治 措施 。
钢结构的裂纹成因及防范措施 改
钢结构的裂纹成因及防范措施钱汉忠南通新华钢结构工程有限公司摘要:宿迁恒力国际大酒店工程采用劲性钢结构与钢筋混凝土组成的混合结构。
因此,在钢构件的制作和安装过程中,对钢构件的质量控制显得尤为重要。
尤其是对钢构件焊接过程中的裂纹控制。
本文分析了本工程制作和安装过程中钢结构裂纹产生的原因,提出了有针对性的解决措施,取得了较好的结果。
关键词:钢结构;安装;裂纹;解决措施;1、裂纹产生施工人员在安装现场质量检查中,发现工程12.6m标高处支座梁与框架梁连接节点腹板处出现裂纹,接报后,承制与安装双方进行了现场调查,平台钢结构主次梁梁焊接接头部位存在裂纹缺陷,拿出补修方案并100%探伤,并委托专业单位对裂纹梁主材进行硬度检测和现场取样分析。
此次复检共检查类同梁12根,发现裂纹仅此1条,裂纹产生的位置在主腹板与次梁腹板连接焊缝位置。
焊接接头部位存在的裂纹为个别现象,裂纹在接头的热影响区围绕接头呈半弧形。
裂裂纹形态见图1梁立面截面图。
图1梁立面截面图2、裂纹产生的原因分析蒸馏平台钢结构所用钢材为Q345B低合金钢,进厂原材料经过严格的各项复检,化学成分和力学性能均满足GB/T15911994《低合金高强度结构钢》的要求。
经现场硬度检测和现场取样分析,化学成分和力学性能均符合国标要求,见表1和表2。
表1 CMn Si P S V Nb Ti 0.18 1.33 0.5 0.0350.03 0.05 0.04 0.01表2 Mpa s /δMpa b /δ %/s δ J C A kv /)20(︒+ 360 53023 38在正常情况下该钢种可焊性良好,不易产生焊接裂纹。
安装现场发现的裂纹分布于焊接接头的热影响区,具有延迟性,由此可以断定此种裂纹为焊接冷裂纹中的延迟裂纹。
裂纹产生的主要原因分析如下。
2.1施工人员自作主张,在插入接头位增加焊接补强板在梁结构设计过程中设计并没有增加筋板和补强板,施工人员在安装前擅自在腹板侧增加一块补强板,工序上先进行了补强焊接,然后将次梁插入,随后安装梁,将梁腹板紧贴补强在主梁腹板处进行二次焊接, 造成局部区域焊缝密度过大,使得焊接时这些部位的拘束应力过大,而拘束应力大是产生冷裂纹的重要原因之一,这就大大增加了裂纹产生的可能性。
钢结构焊接变形及裂纹的预防和处理
钢结构焊接变形及裂纹的预防和处理钢结构工件由于存在外形尺寸较大、形状多样、焊缝多、焊接位置不对称等因素,在加工过程中,常出现多种焊接问题,影响产品的质量,如局部变形和产生焊接裂纹等。
焊接中的局部变形产生的原因很多,如加工件的刚性小或不均匀,焊后收缩,变性不一致;或加工件本身焊缝布置不均,导致收缩不均匀,焊缝多的部位收缩大、变形也大。
另外,加工人员操作不当,未对称分层、分段、间断施焊,焊接电流、速度、方向不一致,会造成加工件变形的不一致。
焊接时“咬肉”过大,会引起焊接应力集中和过量变形,而焊接放置不平,应力集中释放时也会引起变形。
焊接局部变形的预防措施,在程序控制方面,一是设计时尽量使工件各部分刚度和焊缝均匀布置,对称设置焊缝减少交叉和密集焊缝。
二是要制定合理的焊接顺序,以减少变形。
如先焊主焊缝后焊次要焊缝,先焊对称部位的焊缝后焊非对称焊缝,先焊收缩量大的焊缝后焊收缩量小的焊缝,先焊对接焊缝后焊角焊缝。
对尺寸大焊缝多的工件,采用分段、分层、间断施焊,并控制电流、速度、方向一致。
手工焊接较长焊缝时,应采用分段进行间断焊接法,由工件的中间向两头退焊,焊接时人员应对称分散布置,避免由于热量集中引起变形。
大型工件如形状不对称,应将小部件组焊矫正完变形后,再进行装配焊接,以减少整体变形。
在作业实施中,工件焊接时应经常翻动,使变形互相抵消。
对于焊后易产生角变形的零部件,应在焊前进行预变形处理,如钢板v形坡口对接,在焊接前应将接口适当垫高,这样可使焊后变平。
另外,还可通过外焊加固件,增大工件的刚性来限制焊接变形,这时,加固件的位置应设在收缩应力的反面。
对已经变形的工件处理办法,如变形不大,可采用火烤矫正。
如变形较大,采用边烤边用千斤顶顶的方法矫正。
钢结构焊接常出现的另一质量问题是产生焊接裂纹。
分为热裂纹和冷裂纹两类。
热裂纹是指高温下所产生的裂纹,又称高温裂纹或结晶裂纹,通常产生在焊缝内部,有时也可能出现在热影响区,表现形式有:纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹弧坑裂纹和热影响区裂纹。
钢结构的裂缝控制与维修
钢结构的裂缝控制与维修钢结构是现代建筑中常见的结构形式之一,其具有高强度、轻量化、施工周期短等诸多优点。
然而,在长期使用过程中,钢结构可能会出现裂缝问题,这不仅影响结构的稳定性,还可能导致安全隐患。
因此,正确有效地控制和维修钢结构的裂缝显得尤为重要。
一、钢结构裂缝的成因分析1.1 强度和刚度不匹配钢结构的开裂主要由于材料的强度和刚度不匹配引起。
这可能是由于在结构设计或制造过程中未充分考虑钢材的力学性能,或者是由于材料的质量问题。
1.2 温度变化钢结构在使用过程中,温度的变化导致结构的体积也发生变化,进而引发裂缝。
特别是在大气温差较大的地区或环境下,裂缝的形成常常与温度变化有关。
1.3 荷载影响荷载是引起钢结构裂缝的一个重要因素。
长期或重复荷载的作用下,钢结构可能会发生变形或超载,导致局部应力过大,从而引发裂缝。
1.4 施工和维修问题一些施工和维修问题也可能导致钢结构的裂缝。
例如,在焊接过程中,焊缝变形和应力分布的不均匀可能会导致裂缝的出现。
二、钢结构裂缝的控制措施2.1 结构设计阶段控制在结构设计阶段,应充分考虑钢结构的力学性能,合理选取材料,并采取合适的结构形式和连接方式,以减小应力集中和变形,从而控制裂缝的产生。
此外,还应根据实际情况考虑桥墩、梁体等部位的钢筋配筋,以提高结构的抗裂性能。
2.2 建筑施工过程控制在钢结构的建筑施工过程中,应严格按照相关规范和施工工艺要求进行操作,避免过度冲击、过度变形等问题的发生。
此外,对于焊接接头,应进行合理的预热、焊接顺序和冷却措施,以避免焊接引起的裂缝。
2.3 检测与监控通过定期的结构检测与监控,可以及早发现钢结构裂缝的迹象,并采取相应的控制措施。
常用的监测方法包括:测挠、应变、温度、振动等,这些数据的采集可以通过传感器进行实时监测和记录。
三、钢结构裂缝的维修方法3.1 补强加固对于出现裂缝的钢结构,在进行维修时,可以采用补强加固的方法。
首先需要通过有效的补强材料对结构进行加固,以提高结构的抗裂能力。
钢结构裂纹成因分析及防范措施
钢结构裂纹成因分析及防范措施摘要:根据工程实践经验,对钢结构裂纹产生的内在原因和外在原因进行了分析,提出了有针对性的解决措施,取得了较好的效果。
关键词:钢结构;裂纹;安装;防治措施Abstract: according to the practical engineering experience, the steel structure crack the internal cause and external causes are analyzed, and the corresponding solutions, and good results have been achieved.Keywords: steel structure; Crack; Installation; Prevention and control measures 引言:焊接裂纹是钢结构制作过程中经常发生且危害较大的质量通病。
近儿年来,安钢集团1 2 0 T转炉及1 5 0 T转炉一1 7 8 0 mm 热连轧主厂房均为钢结构,厂房柱子为焊接H型钢,公辅外网管道为卷焊管,总制作量多达一万多吨,在初期制作过程中,不时发现焊接裂纹,如某分公司管道制作过程中出现纵向裂纹,降低焊接接头的承载能力,最终导致焊接结构的破坏,缩短结构寿命,间接延误工程工期,增加工程施工成本。
焊接裂纹是钢结构制作过程中危害最大的缺陷,一旦发现必须进行返修焊接。
下面结合工程实践,对钢结构制作过程中裂纹产生的原因及防治措施进行简要分析。
1、裂纹产生某工程钢结构加工任务由我司承制,工地由某地施工单位安装,2012 年1月18日,施工人员在安装现场巡检中,发现工程23m标高处外取热器下支座梁与框架梁连接节点腹板处出现裂纹,接报后,承制与安装双方进行了现场调查,平台钢结构主次梁焊接接头部位存在裂纹缺陷,拿出补修方案并100%探伤,并委托专业单位对裂纹梁主材进行硬度检测和现场取样分析。
钢结构焊接裂纹的原因及预防措施
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焊接速度过快或过 慢,使得焊缝未能 充分熔合,容易产 生裂纹。
结构设计问题
结构设计不合理,如焊缝位置不当、焊缝数量过多等,导致焊缝受力不均,容易 产生裂纹。
构件制作过程中预留的应力没有得到有效释放,焊接过程中容易引起应力集中, 导致裂纹产生。
施工环境影响
施工环境温度过低,使得钢材 变脆,容易产生裂纹。
优化结构设计
在满足使用要求的前提下,尽量减少应力 集中部位的设计。
05
结论与展望
结论
焊接裂纹是钢结构中常见的缺陷之一,可能导致结构承载能力下降、安全性能降 低甚至发生事故。
分析了钢结构焊接裂纹的成因,主要包括材料、设计、施工和使用环境等因素。
针对不同的裂纹类型和成因,提出了相应的预防和补救措施,包括选用合适的材 料、优化结构设计、提高施工质量和加强定期检查等方面。
预热处理
在焊接前对钢材进行预热处理,降低因温差导致 的应力,减少裂纹产生的可能性。
后热处理
在焊接完成后进行后热处理,进一步消除焊接应 力,防止裂纹的产生。
04
案例分析
工程概况
项目名称
某大桥钢结构桥梁
工程背景
该大桥为城市主干道的重要组成部分,钢结构桥梁采用高强度钢 材焊接而成。
工程特点
钢结构构件多,焊接工作量大,对焊接质量要求高。
钢结构焊接裂纹的原因及预 防措施
2023-11-06
目 录
• 概述 • 钢结构焊接裂纹的原因 • 预防钢结构焊接裂纹的措施 • 案例分析 • 结论与展望
01
概述
钢结构焊接裂纹的定义
• 钢结构焊接裂纹是指在焊接过程中,由于受到材料、设计、 对钢结构的强度和稳定性产生严重影响。
钢结构裂纹成因分析及防范措施_0
钢结构裂纹成因分析及防范措施摘要:在工程建设中,钢材的应用必不可少。
而焊接裂纹是常见的钢结构焊接缺陷之一,焊接裂纹的存在可能导致严重的工程事故。
本文讨论了钢结构焊接过程产生的焊接裂纹的种类以及形成原因,提出了预防焊接裂纹出现的措施。
关键词:钢结构裂纹成因分析防范措施Abstract: in the engineering construction, the application of the steel is indispensable. And welding crack is a common steel welding structure, one of the existence of welding cracks can lead to serious engineering accident. This paper discussed the steel structure of the welding process produce welding cracks in the types and causes, and put forward the measures of prevention welding crack appeared.Keywords: steel structure crack reason analysis preventive measures前言近年来,我国经济发展迅猛,各种大型工程投入施工。
钢结构工程在建设中所占比重越来越大。
焊接是钢结构连接的主要方式之一,焊接质量在钢结构工程中极为重要。
但在焊接施工中一些焊接缺陷问题却普遍存在,例如:焊接裂纹、孔穴、夹渣、未熔合、形状缺陷等,其中焊接裂纹是其中危害最大而且是最普遍的一种,可能成为构件脆断、疲劳破坏和腐蚀破坏的起因,严重影响钢结构工程的质量和施工进度,如焊接裂纹未被发现和处理,还会危及钢结构工程的安全。
钢结构焊接裂纹的原因及防治措施
钢结构焊接裂纹的成因及预防措施本文基于焊接产生裂纹的理论知识,通过实践经验,深入分析了钢结构裂缝产生的内外原因。
焊接裂纹是钢结构在制造过程出现的危害最严重的缺陷,我公司主要承担为安阳钢铁备件制造、安装及系统检修,在钢结构的制造过程中,有时焊缝会出现焊接裂纹,给工程施工带来一定的影响,具体表现在:裂纹能引起严重的应力集中,降低焊接接头的承载能力,任其发展的话最终会导致焊接结构的破坏,降低工程质量,缩短结构寿命,严重时可能造成安全事故,间接延误工期并增加施工成本,影响公司的形象,所以说裂纹在钢结构的制造过程中一经发现必须彻底清除,进行修补,确保产品质量.以下是对钢结构制造过程中产生裂缝的原因和预防措施的分析。
1.内部原因分析及相应的预防措施通常,焊接裂纹根据其温度和时间分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。
1.1.热裂纹热裂纹是指在焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时产生的裂纹,故又称为高温裂纹.其产生的原因是由于焊接熔池在结晶过程中存在偏析现象,偏析出的物质多为低熔点共晶和杂质.它们在结晶过程中以液态间层形式存在,凝固以后的强度也较低,当焊接应力足够大时,液体夹层或刚凝固的固体金属将被拉开,形成裂纹.此外如果母材的晶界上也存在低熔点共晶和杂质,则在加热温度超过其熔点的热影响区,这些低熔点化合物将熔化而形成液态间层,在一定条件下,焊接应力足够大时也会被拉开形成所谓热影响区液化裂纹.总之,热裂纹的产生是冶金因素和力学因素共同作用的结果.热裂纹特征是:多贯穿在焊缝表面,且断口被氧化成氧化色.它主要的表现形式:纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹及热影响区裂纹.针对其产生的原因采取以下预防措施:a)限制钢材和焊材中的硫、磷元素的质量分数.b)改善熔池金属的一次结晶,细化晶粒提高焊缝金属的抗裂性:控制焊接工艺参数,适当提高焊缝成型系数:可采用多层多道焊法,避免中心线偏析,可防止中心线裂纹。
1.2.冷裂纹冷裂纹是焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹.它与热裂纹不同,是在焊后较低温度下产生的,可以焊后立即出现,有时要经过一段时间才能出现,这种拖后一段时间才能出现的裂纹也称为延迟裂纹.冷裂纹主要发生在中碳钢、高碳钢、低合金钢或中合金钢中,产生的原因主要有三个因素:1)钢的淬硬倾向大;2)焊接接头受到的拘束应力;3)较多的扩散氢的存在和浓集.这三个条件同时存在时,就容易产生冷裂纹.在许多情况下,氢是诱发冷裂纹的最活跃的因素.冷裂纹的特征是断裂表面没有氧化色彩,这表明与热裂纹不一样,它通常发生在热影响区或热影响区与焊缝连接处的熔合线内,但也有可能发生在焊缝上.防止冷裂纹主要从降低扩散氢含量、改善组织和降低焊接应力等几方面解决,主要的措施有:a)选用低氢型焊条,可减少焊缝的氢.b)焊条焊剂应严格按照规定进行烘干,碱性焊条要求300~350℃,烘熔1~2h;酸性焊条要求100~150℃,烘熔1~2h;熔炼焊剂要求200~250℃,烘熔1~2h; 烧结焊剂要求200~250℃,烘熔1~2h.随取随用,严格清理焊丝和工件坡口两侧的油绣,水分,改善焊缝金属的性能,加入某些合金元素以提高焊缝金属的塑形.d)正确选用焊接工艺参数、预热、缓冷、后热以及焊后热处理等,以改善焊缝及热影响区的组织,改善结构的应力状态,降低焊接应力等。
如何防止钢结构工程出现脆性断裂
如何防止钢结构工程出现脆性断裂如何防止钢结构工程出现脆性断裂如何防止钢结构工程出现脆性断裂钢结构工程是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。
在钢结构建筑中,有时候会出现脆性断裂。
那影响钢材在一定条件下出现脆性断裂的主要原因可以分为钢材的内在因素和外在因素两种。
钢材的内在因素是指钢材的化学成分、组织构造和缺陷等;钢材的外在因素是指钢材的构造缺陷,和焊接加工引起的应力集中、低温影响、冷作硬化和应变时效硬化等。
因此,要防止钢结构工程出现脆性断裂,那么应在钢结构设计、制作和使用过程中注意以下几点:一、合理的设计。
首先,应正确选钢材。
随着钢材强度的提高,其韧性和工艺性能一般都有所下降。
因此,不宜采用比实际需要强度更高的材料。
同时,对于低温下工作、受动力荷载的钢结构,应使所选钢材的脆性转变温度低于工作温度,例如,分别选择适当质量等级的Q235、Q345等钢材,并应尽量使用较薄的型钢和板材。
避免应力集中。
为了能是钢结构能均匀、连续的传递应力,就要减少构件和节点的应力集中。
在满足钢结构的正常使用条件下,应尽量减少结构的刚度和整体性,以防断裂的是失稳扩展,例如构件和节点的连接应尽量采用螺栓连接。
如必须采用焊接连接时,应避免焊缝的密集和交叉,尽量采用焊接残余应力小的构造形式。
二、正确的制造。
钢结构工程应该严格按照设计要求进行制作,例如不得随意进行钢材代换,不得随意将螺栓连接改为焊接连接,不得随意加大焊缝厚度等等,应尽量采用钻孔或冲孔后再扩钻,以及对剪切边进行刨边等方法来避免冷作硬化现象。
为了保证焊接质量,尽量减少焊接残余应力,应制定合理的焊接工艺和技术措施,并由考试合格的焊工去焊,必要时可采用热处理方法消除主要构件中焊接残余应力。
焊接中不得在构件上任意打火起弧。
在制作和安装过程中所造成的缺陷,如定位焊缝、引弧板等均应该进行清理和修复,制作和安装过程中及完成后,均要严格执行指令检验制度。
三、合理的使用在使用过程中,不得随意改变钢结构的使用用途和任意超负荷使用;如果本来设计是在室内温度高工作的结构,在冬季停产检修时要注意保暖;不在主要钢结构上任意焊接附加零件悬挂重物;避免因生产和运输不当对钢结构造成撞击或机械损伤;平时应注意检查和维护等。
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施建筑钢结构是目前常见的建筑结构之一,它具有高强、轻量、简洁美观等优点。
然而,在实际使用中,钢结构存在一些问题,其中之一就是焊接裂纹的产生。
本文将探讨建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施。
一、焊接裂纹的产生机理焊接裂纹主要可分为热裂纹、冷裂纹、应力裂纹。
1.热裂纹焊接时,由于局部加热,使钢材产生热变形。
当其塑性变低且残余应力积累时,钢材易于出现裂纹。
热裂纹主要是由于热应力造成的。
2.冷裂纹一般在焊后自然冷却时出现,这种裂纹的发生对于焊接工艺、材料和钢结构的使用情况等很敏感。
冷裂纹主要是由于低温下的脆性造成的。
3.应力裂纹应力裂纹主要是由于因材料、尺寸和结构等造成永久性变形产生的应力,使焊缝发生断裂。
这种裂纹的主要表现是在进行负载、温度等变化时,在原有断口处产生裂纹。
二、焊接裂纹的防止措施1.材料选择焊接材料的选择并不是随便选用,应根据实际情况选择专业的材料并在正确的离子层选择。
2.焊接工艺合理的焊接工艺非常重要。
在焊接的过程中,应该注意控制焊接的速度和节奏,以避免局部高温、局部残余应力的发生。
此外,焊接的工艺应掌握得当,包括电极的选择、焊接电流、焊接时间、频率等,以确保焊接缝有足够的强度。
3.质量控制如果缺乏质量控制,很容易忽略焊接过程中的每个细节,如使用的电极、焊接速度和温度控制等,这将极大地影响焊接接头的质量。
因此,应及时检查焊缝的质量,减少焊接裂纹等质量问题的发生。
4.故障修复当发现要素问题后,应及时进行修复。
例如,当发现焊接过程中电极受到污染时,应停止焊接并更换电极。
当发现焊接过程中有缺陷时,应及时纠正,以确保焊接的质量。
5.不断改进工艺不断改进工艺也是防止焊接裂纹的重要措施。
随着科技的不断进步,随着工艺的提高,新的焊接方法和材料的出现,改进工艺是防止焊接裂纹的重要手段。
总之,建筑钢结构焊接裂纹对建筑钢结构的使用具有一定的影响,为防止焊接裂纹的发生,应注意材料的选择、焊接工艺的合理性、质量控制等多个方面,并不断改进工艺。
钢结构焊接裂纹的形成原因及其预防措施初探
钢结构焊接裂纹的形成原因及其预防措施初探摘要:随着我国的经济建设不断的发展,钢铁工业在社会结构的建设尤为重要。
从小型钢结构到大型钢结构焊接结构,大容量的钢结构焊接,在焊接结构如果有意外,所以造成的损失往往是灾难性的,必须高度重视。
本文主要对钢材和焊接裂纹进行了分析,对裂纹的原因防止,钢结构焊接裂纹的具体措施和方法。
关键词钢结构;焊接;裂纹;防治措施引言:通常情况下,钢结构在工程中的应用主要起到承重作用,钢结构具有很多的优势特点,如强度高、稳定性高、抗争性能强、施工工期短、成本投入量低等,正是因为这些特点的存在,钢结构才能够在各个工程建设中得到广泛的应用。
当下,随着国内经济及科技领域的快速发展,钢结构领域也在不断的完善、改进,钢结构的形式也逐渐变得更加复杂,施工难度更大,并且对材料的质量要求也在不断提高,钢结构建造中必须要采用强度高、厚度合理的材料,大幅提高了焊接工程的施工难度,施工过程中容易出现各种质量问题。
本文就对钢结构的特点进行详细的分析,并对钢结构焊接裂纹的产生原因及预防措施进行详细的阐述。
1钢结构的焊接难点钢结构工程不同于其他工程项目,其具有很大的复杂性,并且是一个系统性的工程,对子系统、各环节的配合要求极高。
任何一个部位出现失误就会导致前面的工作功亏一篑。
因此,必须要采用先进的管理手段及焊接工具来保障钢结构焊接的顺利进行,这些都是不可缺少的,在钢结构行业中,往往起到主体作用,钢结构主要包括:钢结构施工、设备、地基、材料、结构这五项,但是钢结构焊接往往占到了很大的比例。
由于钢结构焊接是发挥着重要的作用,对于钢结构施工项目的逐渐展开,钢结构焊接人员要很清楚的了解到钢结构焊接是企业的根本,所以需要全方位的保证钢结构施工的控制。
在焊接过程中钢结构制作中的重中之重,所以只有对钢结构焊接质量有着很好的保障,才能保证钢结构的安全,对于钢结构重要原因就是钢结构的焊接,对于钢结构焊接必须要对材质进行选择,一般会多选用低合金高强度钢进行焊接,下面是这种钢的特点:(1)大多数钢结构都具有很多连接点,且钢材形状也各不相同,钢材厚度较大,焊接部位比较密集,因此在焊接的过程中,焊接力度会不断增加,很容易导致焊接部位出现裂纹现象。
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施摘要近几年,随着社会经济的不断发展,国家繁荣富强。
在这样的环境中,建筑施工行业之间竞争就更加激烈。
而这种形式也成为建筑施工企业的一次巨大机遇和挑战。
为了能够在行业中保持不败,甚至能博得一片天地,也同时实现建筑施工企业价值最大利益化和工程质量,通过提高对工程施工项目成本的控制,减少消耗资源、物质资源和节约费用开支,同时加大对现场进行指导、监督、调节和限制,力求将成本、费用降到最低,这样才能从根本上解决项目成本。
本文就建筑结构中钢筋结构来进行了简要的概论。
关键词建筑钢结构;焊接;冷裂纹;热裂纹;层状撕裂引言建筑钢结构作为一种承重结构体系,由于其重量轻、强度高、抗震性能优越、施工周期短、综合经济效益好等优点,在高层建筑、工业厂房、高架立交桥等各类建筑中得到了广泛的应用。
并且随着建筑钢结构设计理念的进步以及科学技术发展与创新,建筑钢结构正朝着造型新颖、空间复杂、跨度大的方向发展;选材方面则朝着超高强钢材、超大厚度方向发展。
这些发展必然会造成钢结构焊接的难度增大,产生焊接缺陷的可能性增加。
1建筑钢结构的焊接难点建筑工程项目是一个及其复杂的系统工程,必须通过各个子系统、各个环节的协调配合,才能取得最终目标成果。
如果疏漏任何地方结果都会导致功亏一篑,要实现有效管理,必须使用最新的管理手段和先进的工具,这些都是不可缺少的,在建筑行业中,往往起到建筑主体作用的是建筑结构,建筑往往主要包括:建筑装饰施工、设备、地基、材料、结构这五项,但是建筑结构往往占到了很大的比例,约占到建筑总成本的60~70%,由于根据以上数据得出,建筑结构是发挥着重要的作用,对于建筑施工项目的逐渐展开,建筑人员很清楚的了解到建筑结构是企业的根本,所以需要全方位的保证建筑施工的控制。
在建筑过程中建筑结构是重中之重,所以只有对建筑结构质量有着很好的保障,才能保证建筑的安全,对于建筑结构还需提到一个重要原因就是建筑钢结构的焊接,对于建筑钢焊接必须要对材质进行选择,一般会多选用低合金高强度钢进行焊接,下面是这种钢的特点:(1)这种钢之间的结构连接点较多,形状较为复杂,厚度大,焊接需要密集、所以在焊接过程中,焊接力加强,由于焊接缝隙时,焊接缝需要一些其余应力和收缩,导致容易出现裂纹和撕裂的可能性。
钢结构焊接裂纹的原因及预防策略研究
钢结构焊接裂纹的原因及预防策略研究摘要:钢结构应用范围广泛,推动了相关领域的建设与发展进程,针对钢结构焊接中常见的焊接裂纹问题,需要结合引起钢结构焊接裂纹的原因,加强有效的防范措施,提高焊接件的质量性能。
本文对钢结构焊接裂纹的原因进行了探讨,结合钢结构焊接裂纹的预防策略,分析了钢结构焊接质量的优化措施。
关键词:钢结构;焊接;裂纹;原因;预防前言:钢结构焊接中常见的裂纹问题对于焊接件的正常使用会形成直接的影响和干扰,焊接钢结构的过程中,焊接裂纹是严重的工艺缺陷问题,可发生在焊接过程中,同时还可发生在其他时期,体现了一定的潜伏性特点,甚至在焊接之后再次加热的过程中出现,以常见的冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、层状撕裂为主。
一、钢结构焊接裂纹的原因分析(一)冷裂纹冷裂纹在钢结构焊接裂纹中,主要是出现在焊缝加热后的冷却环节,常发生在温度降到马氏体转变温度范围时,也可以立即出现在焊接之后,当结束焊接作业之后,若是经过很长时间之后出现的裂纹,则被称为延迟裂纹。
引起延迟裂纹的原因有很多,例如工件的焊接拉伸力大,焊接的地方出现了淬硬组织,或是在裂缝位置存在大量扩散氢聚集的情况,均可能导致冷裂纹的发生。
(二)热裂纹热裂纹的发生容易出现在温度接近固相线时,其分布主要是沿晶届明显分布,热裂纹也可能出现在温度低于固相线的情况中,呈现出沿多边形化的分布特点,热裂纹在焊缝金属内发生风险高,极少出现于焊缝附近的金属内。
引起热裂缝的原因是由于结晶焊接的过程中焊接熔池发生了偏析的现象,结晶过程中由于受到了杂质或是存在低熔点共晶问题的影响,形成了液态间层层,导致偏析情况的出现。
钢结构的强度会受到液体凝固的影响而有所降低,若是焊接过程中焊接应力大,就会形成液态间层和凝固焊接缝之间的裂缝问题。
在焊接过程中多方面因素和应力综合结构的影响下,热裂缝问题的发生几率高,应重点防范[1]。
(三)再热裂纹钢结构焊接过程中会形成再热裂纹焊接裂纹问题,因为在焊接钢结构时,一些关键的构件需要消除残余应力,最常用的方式是以高温回火为主,通过回火或是长期处于高温状态下形成的裂纹,就被称为是再热裂纹。
钢筋脆断原因及控制措施
钢筋脆断产生的原因及控制措施造成钢筋脆断的原因大致可分为三类:1、钢坯中的夹杂物和气孔;2、铸坯本身有缺陷;3、金相组织有问题。
其产生原因及控制措施如下:一、钢坯中的夹杂物和气孔夹杂物分为外来夹杂和内生夹杂两种。
1、外来夹杂的来源有:涂料掉块、侵入式水口掉头、卷渣、中包结瘤引流;1.1涂料掉块产生原因:1、涂料质量差;2、超出正常使用寿命;3、涂料包修砌质量不过关;控制措施:1、督促使用质量符合要求的涂料;2、严格按规定控制涂料包使用时间,不得超时使用;3、加强修砌操作和管理,保证修砌质量;加强使用前的检查和确认。
1.2侵入式水口掉头产生原因:1、水口耐材耐侵蚀性能差;2、超出正常使用寿命;3、水口在搬运中被碰伤;4、铝碳质水口在烘烤时受热不均匀;5、烘烤时间不够。
控制措施:1、使用质量符合要求的水口;2、严格按规定控制水口使用时间,不得超时使用;3、加强搬运过程中的管理,避免被碰伤;4、改进水口烘烤器使其受热均匀;5、加强水口烘烤的管理,必须烘够规定的时间才能使用。
1.3卷渣产生原因:1、中包液面控制过低;2、浇钢时未及时捞出渣圈;3、结晶器液面控制波动过大;4、结晶器保护渣加入不当。
控制措施:1、严格控制中包液面,不得低于300mm;2、及时捞渣圈;3、稳定拉速,不得波动太大;4、加强塞棒控流操作;5、规范结晶器保护渣加入。
1.4中包结瘤引流产生原因:1、中包液面控制过低导致中包温度过低;2、温度测高,拉速过低;3、钢包到站温度过低; 5、中包调温过猛,调温废钢块度过大;4、钢水中的夹杂物聚集长大堵塞水口。
控制措施:1、严格控制中包液面;2、规范测温操作,注意拉速与温度的匹配;3、严格控制冶炼钢包调温和终点温度;4、规范调温操作,使用符合规定块度的调温废钢;5、保证吹氩时间,严格执行脱氧合金化制度。
2、内生夹杂的来源有:吹氩时间不够、中包烧氧。
2.1吹氩时间不够产生原因:1、单炉生产或重叠生产中转炉产生的突发事故(氧枪漏水、炉开漏水等);2、终点温度控制低导致出钢后大包钢水温度低;3、钢包包况异常未及时通知炉前导致温降大;4、连铸拉速控制过快导致冶炼钢水跟不上。
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施现如今,随着社会经济的不断发展,各企业对于建筑钢结构的焊接技术有着较高的要求,而对于建筑钢结构,它具备强度高、抗震性强的有点,且在所有建筑工程施工中,运用比较广。
但在设计钢结构中,由于设计的方案不同,导致在焊接过程中加大了焊接人员的工作难度,造成钢结构出现裂纹的出现。
本文就建筑钢结构焊接过程中出现的裂纹,采取防止措施。
标签:建筑钢结构;焊接;裂纹1建筑钢结构焊接过程中的难点因为空间结构复杂的建筑钢对钢材料的选择标准非常高,所以-般会选择强度大、硬度大的低合金高强钢。
但是由于建筑钢在焊接的过程中总是会出现钢结构连接点的形状复杂、焊接密集的现象,所以使得焊接点无法自由地进行收缩,并且在焊接的过程中也有可能会因为焊接工人的施工不合理会导致建筑钢受很多力,可能刚开始在焊接的过程中间建筑钢结构的焊接点所承受的力不大,但是会随着焊接过程时间的延长而使得承受的力逐步增大,自然而然的就会使很多的力合成-个很强的合力,从而使得建筑钢结构在焊接的过程中产生裂纹[1]。
除此之外,因为空间结构复杂的建筑钢材料选择的是低合金高强度的钢,并且低合金高强度的碳含量较高,所以使得低合金高强度的刚虽然强度高,但是很难焊接,从而使得建筑钢结构在焊接的过程中会出现延迟性的裂纹,并且还应会因为建筑钢结构的施工高度的升高而导致建筑钢结构的焊接任务变得更加困难。
1建筑钢结构焊接裂纹的特征及产生机理1.1热裂纹在较高的温度条件下,建筑钢结构焊接容易出现热裂纹,在焊接的过程中,焊缝受到温度的影响,发生了结晶反应,再加上金属本身的拉伸应力的影响,导致热裂纹呈现出来不同的形态,通过分析这些形态,又可以将其划分为不同的种类。
由于高温和拉伸应力的影响,在焊接的过程中受热不均匀,导致受热面出现了失衡的现象,这-现象导致焊缝处发生了结晶,这-结晶受到金属杂质和拉伸应力的影响,出现了多边化的裂纹[2]。
主要有两种类型的裂纹,-个是凝固裂纹,另-个是液化裂纹,还有失塑裂缝。
浅谈钢结构的裂缝成因及控制方法
浅谈钢结构的裂缝成因及控制方法摘要:在钢筋施工中,常常会出现一定的裂缝,裂缝对工程有很大的危害,本文分析钢筋结构裂缝的成因,并积极采取有效合理的控制措施。
关键词:钢结构裂缝;成因;防治措施钢结构存在严重缺陷和损伤或改变使用条件,经检查验算结构的强度、刚度或稳定性不满足使用要求时,应对钢结构进行加固。
常见的钢结构需加固补强的主要原因有:(1)由于设计或施工中造成钢结构缺陷,如焊缝长度不足,杆件切口过长,使截面削弱过多等等。
(2)结构经长期使用,出现不同程度的锈蚀、磨损以及操作不正常等,造成结构缺陷,使结构构件截面严重削弱。
(3)工艺生产条件变化,使结构上荷载增加,原有结构不能适应。
(4)使用的钢材质量不符合要求。
(5)意外、自然灾害对结构损伤严重。
(6)由于地基基础下沉,引起结构的变形和损伤。
二、钢结构加固原则结构或构件加固是一项复杂的工作,要考虑的因素很多。
加固方法应从施工方便、不影响生产、经济合理、效果好等方面来选择,一般原则如下:(1)加固应尽可能做到不停产或少停产,因停产的损失往往是加固费用的几倍或几十倍。
能否在负荷下不停产加固,取决于结构的应力应变状态。
一般构件的内应力小于钢材设计强度的80%,且构件损坏变形等不是太严重时,可采用负荷不停产加固方法。
(2)结构加固方案要便于制作、施工,便于检查。
(3)结构制造组装应尽量在生产区外进行。
(4)连接加固应尽可能采用高强螺栓或焊接。
采用高强螺栓加固时,应验算钻孔截面削弱后的承载能力;采用焊接加固时,实际荷载产生的原有杆件应力最好在钢材设计强度60%以下,极限不得超过80%,否则应采取相应的措施才能施焊。
三、钢结构加固方法(一)、加固方法概述钢结构加固的主要方法有:减轻荷载、改变计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。
当有成熟经验时,也可采用其他的加固方法。
经鉴定需要加固的钢结构,根据损害范围一般分为局部加固和全面加固。
增加原有构件截面的加固方法是最费料最费工的方法(但往往是可行的方法);改变计算简图的方法最有效且多种多样,其费用也大大下降。
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施摘要:钢结构因其具备质量轻、强度大、抗震好等特性在建筑领域得到广泛的应用,随着我国城市化进程的加快,钢结构的建筑在城市建设中也屡见不鲜。
钢结构的连接方法常见有铆钉连接、螺栓连接、焊缝连接,除了少数直接承受动荷载的结构不适合使用焊接方式之外,钢结构中大部分的连接方法会选择焊缝连接,并且可多用于工业与民用建筑的钢结构施工中。
介于钢结构所具备的自身特性,要求焊接的工艺标准较高,钢结构焊接施工工序复杂多样,对焊接技术的要求也十分高,在焊接中常出现的问题需要我们及时加以控制,避免返工、误工,提高施工效率。
关键词:建筑钢结构;焊接;裂纹;防止措施引言随着科学技术的发展,焊接技术也有了长足的进步,尤其是现代焊接的技术有着非常鲜明的优势和特点,朝着精细化的方向不断快速发展,不过,发展的过程中受到了相应的制约,制约其发展的主要因素是焊接残余应力和钢结构变形控制。
在钢结构的多种连接方法中,焊接占据着非常重要的位置,并且这种技术的优势得到了充分的发挥,节约钢材、操作迅速等。
所以,对钢结构残余应力和焊接变形控制进行全面、深入地研究是非常必要的。
1.钢结构焊接裂纹的特征及产生机理1.1热裂纹建筑钢结构焊接的热烈纹主要是在较高的温度下产生的。
假如低合金高强钢中S、P杂质含量超标,焊接在结晶的过程中就会发生偏析,使低熔点的共晶物偏离原来的位置,被排挤到柱桩晶交遇的中心部位,最终形成液态薄膜,而这时由于焊接凝固收缩,极易导致拉伸的应力现象。
当拉伸效应发生的应力超出焊接金属具有的塑性时,那么就会造成液态薄膜出现裂缝,最终产生裂纹。
1.2冷裂纹焊接接头的含氢量是造成冷裂纹的主要因素,其中氢气体是导致焊接延迟的重要原因。
焊接过程中氢溶解的现象是较为常见的,通过一段时间的冷却凝固后,氢的溶解度下降,造成氢由于没有跑出而存在钢材当中,导致焊接过程中氢处于饱和状态,就会产生一定的应力。
对于裂纹的情况来说,主要是根据氢的含量决定的,氢的含量越大那么裂纹就会逐渐加重。
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据统计,自1938年至1950年在比利时共有14座大桥断裂,其中有6座桥梁届负温下冷脆断裂.大部分在下弦与桥墩支座的连接处断裂且府力处于极限状态。归结大桥断裂的原因主要有四点:应力集巾、残余庇力、低温和冲击韧性太小。
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脆性断裂概念钢结构是由钢材组成的承重结构,虽然钢材是一种弹塑性材料,尤其是低碳钢表现出良好的塑性,但在一定的条件下,由于各种因素的复合影响.钢结构也会发生脆性断裂,而已往往在拉应力状态下发生。脆件断裂是指钢材或钢结构在低名义应力(低于钢材屈服强度或抗拉强度)情况下发生的突然断裂破坏。钢结构的脆性断裂通常具有以下特征:
脆性断裂的机理原因分析断裂力学的出现,较好的解答了钢结构低应力脆断问题。钢结构或构件的内部总是存在不同类型和不同程度的缺陷。比如对接焊缝的木焊透,角焊缝的咬边、未熔合等。
这些缺陷通常可作为裂纹看待。断裂力学认为,解答脆性断裂问题必须从结构内部存在微小裂纹的生的。裂纹有大小之分.尤其是尖锐的裂纹使构件受力时处于高度应力集中。裂纹随应力的增大而扩展,起初是稳定的扩展,后来达临界状态,出现失稳扩展而断裂。
破坏时的应力常小于钢材的屈服强度人、有时仅为人的o.2倍。
破坏之前没有显著变形,吸收能量很小,破坏突然发生,无事故先兆。
断口乎齐光亮。
脆性破坏是钢结构极限状态中最危险的破坏形式:内于脆性断裂的突发性,往往会导致灾难性后果。因此,作为钢结构专业技术人员,应该高度重视脆性破坏的严重性并加以防范。
应力集中钢结构由于孔洞、缺口、截面突变等缺陷不可避免,征荷载作用下,这些部位将产生局部高峰应力,而其余部位应力较低且分布不均勾的现象称为应力集中。我们通常把截面高螃应力与平均应力之比称为应力集中系数、以表明应力集中的严重程度。
当钢材在某一局部出现应力集中,则出现了同号的二维或三维应力场,使材料不易进人塑性状态,从而导致脆性破坏。应力集中越严重,钢材的塑性降低愈多,同时脆性断裂的危险性也愈大。钢结构或构件的应力集中主要与其构造细节有关:
.钢板厚度随着钢结构向大型化发展,尤其是高层钢结构的兴起,构件钢板的厚度大有增加的趋势。钢板厚度对脆性断裂苟较大影响,通常钢板越厚,脆性破坏倾向愈大。“层状撕裂”问题应引起高度重视。
综上所述.材质缺陷、应力集中、使用环境以及钢板厚度是影响脆性断裂的主要因素。其中应力集中的影响尤为重要。在此值得一提的是,应力集中一般不影响钢结构的静力极限承载力,在设计时通常不考虑其影响。但在动载作用下,严重的应力集中加上树质缺陷、残余应力、冷却硬化、低温环境等往往是导致脆性断裂的根本原因。
其中跨度为48.78m的长里华大桥在—14℃时脆断。
年3月,比利时哈瑟尔特全焊拱形空腹式钢桥在交付使用]年后,当一辆电车和几个行人通过时,突然断裂为三段,坠人阿尔贝特运河。该桥跨度74.5m, 亡下弦均为两根工字钢组成的箱形截面,钢板最大厚度56mm,节点板为钢铸件。该桥第一条裂缝由下弦开始并发生巨响,6mim后垮塌,当时桥上荷载很小,气温较低,为—20℃跨度60.98m的亥伦脱尔一奥兰大桥在1940午1月19日破坏,当时的气温为—14℃,其中有一条裂缝长达2.1m,宽为25mm,但此桥末坍落,旦在开裂后5h,当一列火车通过时此桥竞平安无事。
虽然钢结构的塑性很好,但仍然会发生脆性断裂响或作用的结果.主要原因可归纳为以下几方面:
.材质缺陷当钢材中碳、硫、磷、氧、氮、氢等元素的含量过高时,将会严重降低其塑性和韧性,脆性则相应增大。通常,碳导致可焊性差;硫、氧导致“热脆”;磷、氯导致“冷脆”:氢导致“氢脆”。另外,钢材的冶金缺陷,如偏析、非金属夹杂、裂纹以及分层等也将大大降低钢材抗脆性断裂的能力。
还应建立必要的维修措施,监视缺陷或损坏情况,以防患与未然。
钢结构脆性断裂事故在铆接时期已有所发生,直到焊接时期事故大大增加。其事故发生已遍及桥梁、船舶、油罐、液罐、压力容器、钻井平台以及工业厂房等领域事故实例比利时阿尔贝特运河上多座钢桥脆性断裂第二次世界大战前夕,在比利时的阿尔贝特运河上建造了约50座全焊接拱形空腹式楷架钢桥。材料为比利时9t42转炉钢。
当温度在o℃以下,随温度降低,钢材强度略有提高.而塑件和韧性降低,脆性增大。尤其是当温度下降到某一温度区间时、钢材的冲击韧性值急剧下降,出现低温脆断。通常又把钢结构在低温下的脆性破坏称为“低温冷脆”现象,产牛的裂纹称为“冷裂纹” 因此,在低温下工作的钢结构,特别是受动力荷载作用的钢结构,钢材应具有负温冲士韧性的合格保证,以提高抗低温脆断的能人。
合理选择钢材钢材通常选用的原则是既保证结构安全可靠,同时又要经济合理,节约钢材。具体而言,应考虑到结构的重要性、荷载特征、连接方法以及工作环境,尤其是在低温下承受动载的重要的焊接结构,应选择韧性高的材料和焊条。另外,改进冶炼方法,提高钢材断裂韧性,也是减少脆断的有效途径。
我国《碳素结构钢》(GB 700一88)已参照国际标准将Q235钢分为A、B、c、D四级,其中,A级:不要求冲击试验;B级:要求+20℃冲击试验:c级:要求0℃冲击试验;D级:要求—20℃冲击试验。在此说明一点。对于焊接结构至少应选用Q235B。
合理制作和安装就钢结构制作而言,冷热加工易使钢材硬化变脆,焊接尤其易产生裂纹、类裂纹缺陷以及焊接残余应力。就安装而吉,不合理的工艺容易造成装配残余应力及其他缺陷。
因此制定合理的制作安装工艺并以减少缺陷及残余应力为目标是十分重要的合理使用及维修措施钢结构在使用时应力求满足设计规定的用途、荷载及环境,不得随意变更。
目前,断裂力学己成功地用于球罐和氧气瓶等高压容器的断裂安全设计,尚未直接用于建筑结构。但断裂力学在分析脆断破坏机理方面的一些重要概念值得钢结构专业人员借鉴。比如:微小裂纹是断裂的发源地,裂纹尺寸、裂纹应力场作用状况和水平以及钢材的断裂韧性是脆断的主因等等。
如何防止钢结构断裂
钢结构设计是以钢材的屈服强度Fy作为静力强度的设计依据,它避免不了结构的脆性断裂。随着现代钢结构的发展以及高强钢材的大量采用,防止其脆性断裂已显得十分重要。笔者认为可以从以下几方面入手:
众所周知.温度对钢材的性能有显著影响。在0℃以上,当温度升高时,钢材的强度及弹性模量压均有变化,一般是强度降低,塑性增大。温度在200℃以内时,钢材的性能没有多大变化。但在250℃左右时钢材的抗拉强度反弹,人有较大提高,而塑性利冲击韧性下降,出现所谓的“蓝脆现象”,此时进行热加工钢材易发生裂纹。当温度达℃,Fy及E均接近于零,我们认为钢结构几乎完全丧失承载力。
在钢构件的设计和制作中,孔洞、刻槽、凹角、缺口、裂纹以及截面突变等缺陷在所难免。
焊接作为钢结构的主要连接方法,虽然有众多的优点,但不利的是,焊缝缺陷以及残余应力的存在往往成为此力集中源。抿资料统计,焊接结构脆性破坏事故远远多于铆接结构和螺桂连接结构:主要有以下原因:①焊缝或多或少存在一些缺陷v如裂纹、夹渣、气孔、咬肉等这些缺陷将成为断裂源;⑦焊接后结构内部存在的残余爬力又分为残余拉应力和残余压应力.前者与其他出家组合作用可能导致开裂;③焊接结构的连接往往刚性较大,当出现多焊缝汇交时,材料绍性变形很难发展,脆性增大;④焊接使结构形成连续的整体.一旦裂缝开展,就可能一裂到底,不像铆接或螺栓连接,裂缝一遇螺孔,裂缝就会终止.使用环境当钢结构受到较大的动载作用或者处于较低的环境温度下工作时的可能性增大。