第四章 焊接结构的脆性断裂PPT课件

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事故原因是由于整个贮罐强度不够，特 别是对局部应力集中缺乏考虑，以致在糖 浆的内压作用下产生脆性断裂。本世纪40 年代球形贮罐的破坏事故更为突出，1943 年美国纽约州有一个直径12米的大型贮气 罐，当温度降到－12℃时发生脆断。
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（2） 锅炉汽包脆断
1966年英国Cockenize电厂锅炉汽包在 水压试验时发生脆性断裂。汽包是用MnCr-Mo-V钢板制造的，筒体全长23米、内径 1.7米、壁厚140毫米。该容器采用了以新 的贯通形管接头代替旧的管接头。在沿该 管接头的汽包筒身内侧靠近省煤器管接头 处潜伏着一个长度为330毫米、深为90毫米 的大裂纹，并且裂纹表面已发黑。破坏就 是从这里开始的。裂纹呈人字形方向扩展。
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（一） 压力容器脆性断裂
压力容器断裂可能有塑性断裂、低应力 脆性断裂和疲劳损坏等几种形式，特别是 脆性断裂更引人注意。压力容器一旦发生 脆性断裂，则将整个结构毁坏，其后果甚 为严重。早基Shank曾对压力容器的破坏作 了调查，在调查报告中收入压力容器脆性 断裂事故18例，其中最典型的例子为： 1919年美国马萨诸塞州糖浆贮罐脆性断裂 事故。
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第二次世界大战后船舶脆断最典型的例子是：
1956年英国最大油轮“世界协和”号，在爱尔兰
海的一次大风暴中轮船破裂成两段，当时海上温
度为10.5℃。后经调查表明：裂纹发生在船腹中
部，裂纹由船底开始沿船的两侧向上扩展，并穿
过甲板。裂纹是不连续的，而是由若干单独的裂
纹所组成。
总结船舶脆性断裂原因大致可归纳为：①钢 板低温脆性所引起;②脆性断裂是由应力集中处开 始;③钢板具有较大的缺口敏感性.
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(三)桥梁脆性断裂
在1935年前后,比利时在Albert运河上建造了
大约50座焊接桥梁,这些桥梁在以后几年内不断发
生脆性断裂事故.1938年3月比利时Albert运河上
Hasseld桥全长74.5米的焊接结构,在气温-20℃时
发生脆性断裂,整个桥梁断成三段坠入河中.1940
年又有两座桥梁在-14℃温度下发生局部断裂,其
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⑵ 脆性断裂 脆性断裂---通常称为低应力脆断。一
般都在应力低于结构的设计应力和没有显 著的塑性变形的情况下发生的。金属结构 发生瞬时、突然破坏的断裂（裂纹扩展速 度可高达1500～200m/s）称为脆性断裂。 脆性断裂的裂口平整，与正应力垂直， 没有可以觉察到的塑性变形，断口有金属 光泽。
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焊接结构断裂失效的分类及危害
2.疲劳断裂失效 金属材料及其结构因受交变载荷而发生损坏或断 裂的现象，称为疲劳断裂。
3.应力腐蚀断裂失效 腐蚀是材料与周围介质作用产生的物理化学过程。
而应力腐蚀是指敏感金属或合金在一定的拉应力和 一定腐蚀介质环境共同作用下所产生的腐蚀断裂过 程。
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应力腐蚀裂纹
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经检查表明：在原始钢板中没有发现任何缺 陷，而且在裂纹起始处材料的金相组织未发现异 常的特征;汽包的设计、所用材料、制造方法、热 处理以及检验均符合于英国标准1113-1958要求。 而且焊接完毕后，在消除应力退火前用磁粉探伤 并未发现任何裂纹。经研究确定：这条裂纹是在 消除应力退火处理的初期阶段就已形成，但尚未 扩展成脆性临界裂纹。而且认为这种裂纹产生原 因是由于在较低温度时急剧加热所产生的热应力 和焊接残余应力相迭加，以及氢的延迟破坏等因 素综合作用的结果。
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自本世纪初以来，桥梁、船舶、压力窗口、 管道、球罐、热电站发电设备的汽轮机和发电机 转子以及其他设备曾发生脆性断裂事故。近20年 来，随着焊接结构的大型化、钢结构截面增厚以 及高强度钢的采用，容易引起焊接结构的脆断。 例如由于压力窗口的大型化、厚截面或超厚截面 压力窗口增多以及化工、石油工业中低温压力容 器的使用，使脆断事故迭有发生。这些事故引起 世界各国的关注，推动了对脆性断裂问题的研究， 英、日本等国家成立专门机构对脆断事故进行分 析和研究，并提出了工程结构脆断防止措施。
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4.2 焊接结构脆断事故分析
焊接结构广泛应用以来，曾发生过一些脆 性断裂（简称脆断）事故。这些事故无征兆， 是突然发生的，一般都有灾难性后果，必须高 度重视。引起焊接结构脆断的原因是多方面的， 它涉及材料选用、构造设计、制造质量和运行 条件等。防止焊接结构脆断是一个系统工程， 光靠个别试验或计算方法是不能确保安全使用 的。
中一座桥梁在下弦曾发现长达150毫米裂纹,裂纹
Chapter 4 焊接结构的脆性断裂
本章内容：1.焊接结构断裂失效的分类及危害 2.焊接脆性断裂的特征 3.焊接结构脆断的原因及影响因素 4.焊接结构脆断的防治措施
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整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
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4.1.焊接结构断裂失效的分类及危害
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（二） 船舶脆性断裂
在焊接结构断裂中，船舶的脆性断裂事 故颇受人们注意。在第二次世界大战期间， 美国的焊接“自由轮”在使用过程中发生 大量的破坏事故，其中238艘向完全报废、 19艘船沉没。船舶损坏有完全断裂或部分 断裂两种情况，据统计有24艘船舶脆断成 两半的情况。
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Shank等人对船舶的脆性断裂事故作了 详细调查，并获得了大量数据。认为造成 最主要的原因是钢的缺口敏感性。更值得 注意的是：大部分船舶脆断是在气温较低 的情况下发生的。当时美国船舶技术标准 中没有列出对船舶钢板的缺口敏感性和低 温韧性的性能要求。
4.1 焊接结构断裂失效的分类及危害 焊接结构断裂失效中，最为严重的是脆性断 裂失效、疲劳断裂失效和应力腐蚀断裂失效三种 类型。 1.脆性断裂失效
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根据金属材料断裂前塑性变形的大小，断裂 可分为延性断裂和脆性断裂两种形式。
⑴延性断裂 断裂过程是：金属材料在载荷作 用下，首先产生弹性变形。当载荷继续增加到某 一数值，材料即发生屈服，产生塑性变形。继续 加大载荷，金属将进一步变形，继而发生微裂口 或微空隙，这些微裂口或微空隙一经形成，便在 随后的加载过程中逐步汇合起来，形成宏观裂纹。 宏观裂纹发展到一定尺寸后，扩展而导致最后断 裂。