焊接接头的脆性断裂
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影响材料脆断的条件： 外部因素：应力状态、温度、加载速度 内部因素：成分、组织状态
11
1．温度的影响
温度对拉伸性能的影响
12
温度对冲击韧性的影响
温度对Ni-Cr-Mo-V钢断裂韧性的影响
温度降低断裂韧性、冲击韧性都降低，抗冲击能力、抗裂纹扩张能力降低
13
冲击值降低至正常冲击值的 50～60% 断口中结晶状断面占面积50% 时的温度
37
材料：LD7铝合金 工艺情况：工作温度为 50~270℃（进口低，出口高） 组织说明：疲劳条带形貌，条 带间距细密，应为高周疲劳断 裂特征
38
2．疲劳断裂的类型
（1）高周疲劳：105以上 （2）低周疲劳104～105以下 （3）热疲劳 （4）腐蚀疲劳 （5）接触疲劳
39
3．疲劳强度：经无数次（107）循环不破坏的应力
50
高匹配焊接接头不均匀体低周疲劳损伤研究，机械强度，2002 ,24 (4) :556～557
三、提高焊接结构疲劳强度的措施
激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响,焊接学报，2001
49
3．接头匹配的影响
高匹配的焊接接头,在低周疲劳的载荷条件下,随着中间高强度的焊缝宽度的 增加,焊接接头在断裂时的循环次数将下降,而接头中损伤的发展则在加快。 硬区是45 钢,屈服强度415MPa ;两侧软 区是16Mn 钢,屈服强度是365 MPa 。试 样的热处理状态是850 ℃正火态。
α < 0.5
α =0
很难变形，发生断裂必然为脆断 引起三轴拉伸的原因：三向载荷 几何不连续性：缺口、裂纹 厚板易出现三向应力状态
16
4．材料状态的影响
（1）厚度的影响：厚板易形成三向拉应力状态，同时厚板轧制质量比薄板差 （2）晶粒度的影响 ：晶粒越细，韧脆转变温度越低，越不容易发生脆断 （3）化学成分的影响： 间隙原子C、N、O，及杂质S、P使韧性降低，脆性增加 合金元素Ni、V有助于减小钢的脆性。 （4）组织状态的影响 A、F、P、BL、M 脆性
不同应变量对动应变时效的影响
静应变时效与动应变时效影响的比较
19
焊后550～560℃回火可消除残余应力及应变时效脆化倾向
（2）金相组织变化对脆断的影响
C-Mn焊条电弧焊接头的COD
20
（3）焊接残余应力的影响
宽板实验的结果显示：在韧脆转变温度以上残余应力无影响，在 韧脆转变温度以下有不利影响。与工作应力叠加促进脆断的发生。 残余应力的存在还会改变裂纹的走向。
24
四、预防焊接结构脆断的措施
1．正确选用材料
（1）原则：焊缝具有一定的抗开裂性能、母材具有一定的止 裂性能 （2）选择材料时要充分考虑工作环境的温度变化、载荷条件 （3）选择材料要综合考虑材料的强度、韧性，不能只追求高 强度，可按冲击韧性或断裂韧性选择材料，或按抗裂比 KIC/σs选择材料
25
2．合理结构设计
32
评价程序： • 采集数据：无损检测缺陷的大小、位置 • 计算：等效裂纹尺寸，计算应力强度因子KI与断裂韧性 KIC比较，如果KI<KIC，允许 • 计算裂纹张开位移δ与断裂韧性δC比较，如果δ<δC， 允许 • 或者计算临界裂纹尺寸ac，与比较，如果a<ac，允许
33
§2 焊接结构的疲劳断裂
第九章 焊接接头的脆性断裂 与疲劳断裂
Brittle fracture ＆ Fatigue fracture of Welded Joint
焊接结构脆性断裂、疲劳断裂事故时有发生，典型案例：
实例之一：二战期间，美国250艘全焊接战时标准船的断裂事 故，其中10艘在平静港湾突然一断为二。 实例之二一：泰坦尼克号的失事是低温引起材料焊接处脆断 实例之三：2001年11月7日，四川省宜宾市南门中承拱桥因吊 杆脆断造成大桥桥面坍塌 实例之四：1998年3月5日，西安液化石油气站2个400 m3球罐 发生特大爆炸事故。一只紧固螺栓的疲劳断裂
2．残余应力的影响
46
Trufyakov对在不同应力循环特征下焊接残余应力对接头疲劳强度影响的研 究。试验采用14Mn2普通低合金结构钢，试样上有一条横向对接焊缝，并在 正反两面堆焊纵向焊道各一条。一组试样焊后进行了消除残余应力的热处 理，另一组未经热处理。采用三种应力循环特征系数r=-1, 0, +0.3
6
7
35CrMn解理河流花样
穿晶断裂
8
• 300M钢韧窝＋沿晶
9
焊接结构脆断的原因： （1）选材不当 （2）设计不合理 （3）工艺欠佳 （4）检验不完善
结构脆断很少是由于设计、选材不当造成的。 据对船舶脆断事故调查表明,40%的脆断事故是从焊缝缺陷处开 始的。所以工艺因素非常重要。
10
一、影响材料断裂的因素
44
（3）表面状态：
国内外已研究成功多项提高焊接接头疲劳强度的技术, TIG电弧重 熔就是其中一项 以钨极氩弧为热源,将焊趾重新熔化,使可能存在的咬肉、小夹渣等 缺陷被清除。同时形成了过渡圆滑的重熔区,使接头性能显著改善
45
基于TIG电弧重熔的焊后复合处理工艺改善T形接头疲劳强度的研究，焊接，2008
（1）减少焊接接头部位的应力集中
采用对接接头，避免采用搭接接头，T型接头＆角接头
26
避免截面突变
SY/T 0402-2000《石油天然气站 内工艺管道施工及验收规范》 5.2.5要求：相邻两道焊缝距离不 得小雨1.5倍管道公称直径，且不 得小于150mm
避免焊缝过分密集
焊缝布置在容易 施焊的位置，减少缺 陷产生，方便检测
47
r=-1，在交变载荷下，消除残余应力试样的疲劳强度接近 130MPa，而未经消除残余应力的仅为75MPa； r=0，脉动载荷下，两组试样的疲劳 强度相同，均为185MPa r=0.3，经热处理消除残余应力的试样疲劳强度为260MPa，反而 略低于未热处理的试样(270MPa)。
在较高的拉应力作用下，残余应力较快地得到释放，因 此残余应力对疲劳强度的影响就减弱
2
四川天然气管道曾经发生多起硫化物应力腐蚀引起的爆裂事 故，其中一起发生在1995年底，泄漏的天然气引起了火灾。管 道为720×8.16 mm 螺旋焊管，工厂压力1.9～2.5MPa。事故 管段已经运行16年。爆口长度1440mm，沿焊缝扩展。管道内 壁腐蚀轻微，断口无明显减薄现象。经过试验分析，结论为硫 化物应力腐蚀引起，与天然气中含有H2S及补焊工艺不合理 使 焊缝产生了马氏体组织和高的残余应力有关。 塔吊：地角螺栓45＃钢、40Cr，焊接部位易脆断
42
5．疲劳裂纹扩展规律
裂纹扩展速度与应力强度因子幅值的关系：Paris公式
da = c(∆K ) m dN
da −6 −7 A区：裂纹不扩展区， = 10 ~ 10 mm / 次 dN
da = 10 − 6 ~ 10 − 3 mm / 次 B区：裂纹亚临界扩展区 dN
C区：失稳扩展区，裂纹扩展速度接近无穷大
30
4．合理评价结构的安全性
目前国内外已经建立了适用于焊接结构设计、制造、验收的、 基于“合于使用原则”的标准。 IIW 1990年 IIW/IIS-SST-1157-90 CVDA-1984 压力容器缺陷评定规范 JB/T5104-1991 焊接接头脆性破坏的评定 CEGB R6 Asessment of the integity of structures containing defects 美国 ASME B31G API 579—适用性评价
43
二、影响焊接结构疲劳强度的因素
1．应力集中和表面状态的影响
（1）接头形式引起的应力集中： （2）缺陷引起的应力集中：缺陷位置的影响更大
平面缺陷比体积型缺陷影响大； 表面缺陷比内部缺陷影响大；表面附近的气孔影响大于内部气孔 与作用力方向垂直的片状缺陷比其他方向的影响大；
位于残余拉应力场内的缺陷的影响大于位于残余压应力场内的缺陷 应力集中处的缺陷的影响大于其他位置的缺陷
27
（2）减小结构刚度 在满足使用要求条件下，尽量减小结构的刚度
28
（3）避免采用过厚截面 设计时通过提高板厚，降低结构应力，防止脆断的措施是 不可取的，因为厚板的断裂韧性低，反而容易发生脆断事 故。 （4）附件的焊接也要同样重视
29
3．严格制造
有脆断可能的结构焊接时要注意： （1）任何焊缝都按工作焊缝对待 （2）在保证焊透的前提下减少热输入，减小过热区脆化的可能 （3）减小或消除残余应力 （4）严格生产管理、严格执行焊接工艺
21
（4）焊接工艺缺陷的影响
焊接缺陷可分为三类：
平面型缺陷：未熔合、未焊透、裂纹等。裂纹型缺陷的尖端应力应变集 中严重，易导致脆断。裂纹的影响程度与其尺寸、形状、位置有关。 体积型缺陷：气孔、夹渣。体积型缺陷因削减了承载面积造成结构不连 续，也是应力集中产生的部位，它对脆断的影响取决于缺陷的形态＆位置。 成型不良：焊缝太厚、角变形、错边。角变形越大破坏应力越低，错边 的对接接头与搭接接头相似，会造成载荷不同轴，产生附加弯矩。
17
二、焊接结构的特点及其对脆断的影响
1．焊接结构的设计特点对脆断的影响
（1）焊接接头为刚性连接 （2）结构设计上存在应力集中 （3）焊接接头设计不合理可能成为脆断的诱因
断面突变位置不作过渡处理 过厚的板、焊缝密集、三向焊缝交汇 高应力区布置焊缝 难于施焊位置布置焊缝
18
2．焊接结构的工艺特点对脆断的影响 （1）应变时效对脆断的影响
一、疲劳的基本概念
1．疲劳断裂的特征
（1）疲劳断裂的三个阶段：裂纹萌生、稳定扩展、失稳扩展 （2）断口特征：三个区
宏观断口呈脆性 裂纹多起源于表面的几何不 连续，应力集中部位，如焊趾、 弧坑、咬边、未焊透、角变形、 错边等位置。
（3）具有突发性、灾难性
34
疲劳载荷：
35
36
材料：TC2钛合金 工艺情况：660℃～ 710℃，15 min～ 60min，空冷 组织说明：断裂起始 于表面，点源，疲劳 扩展初期为条带和轮 胎花样特征，扩展中 后期主要为疲劳条带 特征
3
巴拿马油轮在埃及苏伊士港断裂
4
§1 焊接接头的脆性断裂
Brittle fracture of Welded Joint 断裂有两种基本类型： • 延性断裂：塑性变形 • 脆性断裂:
特点是塑性变形很少、 断裂发生突然、 断裂应力低、 破坏性大
5
35CrMo 870℃正火 等轴韧窝
铸铁 氢脆 沿晶冰糖状
14
2．加载速度的影响
随着加载速度的增加，屈服强度提高，说明其抗变形能 力提高、塑性变形能力下降，促进材料发生脆性断裂的 可能。
15
3．应力状态的影响
τ max α= 软性系数： σ max
单向拉伸： 三轴不等轴拉伸： 三轴等轴拉伸：
α 的大小代表了材料在该受力状态
下发生塑性变形的难易程度。
α = 0.5
（1）S－N曲线
40
（2）持久极限曲线
σ min r= σ max
σ r = σ rm + σ ra
41
4．疲劳断裂的阶段
• 裂纹萌生 • 稳态扩展：主要寿命阶段 • 失稳扩展
疲劳损伤积累理论认为，当零件所受应力高于疲劳极限时，每一 次载荷循环都对零件造成一定量的损伤，并且这种损伤是可以积 累的；当损伤积累到临界值时，零件将发生疲劳破坏。
31
中国 1984年 1991年 英国
适用性评价按四种情况分别处理：
对安全生产不造成危害的缺陷允许存在; 对安全性虽不造成危害但会进一步扩展的缺陷， 要进行寿命预测，并允许在监控下使用; 若含缺陷结构降级使用时可以保证安全可靠性， 可降级使用; 若含有对安全可靠性构成威胁的缺陷，应立即采 取措施，返修或停用。
48
激光冲击处理利用强脉冲激光导致的应力波在金属表层产生塑性 应变,在微观上表现为高密度位错与栾晶,在宏观上表现为显微硬度的 提高并获得残余压应力,对金属的静态和动态拉伸性能产生影响。 激光冲击提高1Cr18Ni9Ti 焊接接头强度仅5 % ,但提高疲劳寿命 300 %以上 原因是：焊接区表面可获得较高残余压应力状态
22ห้องสมุดไป่ตู้
三、脆断评价方法
1．转变温度法
夏比冲击试验、 系列温度落锤试验、 宽板试验 如管线要求材料的CVN的最低值，如－10℃时不低于 190J，或规定韧脆转变温度不低于－110℃。 DWTT的SA剪切面积不低于95％等
23
2．断裂力学法
断裂力学法是研究带裂纹的材料、零件＆构件中裂纹开始扩展 的条件和扩展规律的力学分析方法，用以评定裂纹体的抗断裂 性能最为合理。 断裂韧性指标：KIC、δC、JI C
11
1．温度的影响
温度对拉伸性能的影响
12
温度对冲击韧性的影响
温度对Ni-Cr-Mo-V钢断裂韧性的影响
温度降低断裂韧性、冲击韧性都降低，抗冲击能力、抗裂纹扩张能力降低
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冲击值降低至正常冲击值的 50～60% 断口中结晶状断面占面积50% 时的温度
37
材料：LD7铝合金 工艺情况：工作温度为 50~270℃（进口低，出口高） 组织说明：疲劳条带形貌，条 带间距细密，应为高周疲劳断 裂特征
38
2．疲劳断裂的类型
（1）高周疲劳：105以上 （2）低周疲劳104～105以下 （3）热疲劳 （4）腐蚀疲劳 （5）接触疲劳
39
3．疲劳强度：经无数次（107）循环不破坏的应力
50
高匹配焊接接头不均匀体低周疲劳损伤研究，机械强度，2002 ,24 (4) :556～557
三、提高焊接结构疲劳强度的措施
激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响,焊接学报，2001
49
3．接头匹配的影响
高匹配的焊接接头,在低周疲劳的载荷条件下,随着中间高强度的焊缝宽度的 增加,焊接接头在断裂时的循环次数将下降,而接头中损伤的发展则在加快。 硬区是45 钢,屈服强度415MPa ;两侧软 区是16Mn 钢,屈服强度是365 MPa 。试 样的热处理状态是850 ℃正火态。
α < 0.5
α =0
很难变形，发生断裂必然为脆断 引起三轴拉伸的原因：三向载荷 几何不连续性：缺口、裂纹 厚板易出现三向应力状态
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4．材料状态的影响
（1）厚度的影响：厚板易形成三向拉应力状态，同时厚板轧制质量比薄板差 （2）晶粒度的影响 ：晶粒越细，韧脆转变温度越低，越不容易发生脆断 （3）化学成分的影响： 间隙原子C、N、O，及杂质S、P使韧性降低，脆性增加 合金元素Ni、V有助于减小钢的脆性。 （4）组织状态的影响 A、F、P、BL、M 脆性
不同应变量对动应变时效的影响
静应变时效与动应变时效影响的比较
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焊后550～560℃回火可消除残余应力及应变时效脆化倾向
（2）金相组织变化对脆断的影响
C-Mn焊条电弧焊接头的COD
20
（3）焊接残余应力的影响
宽板实验的结果显示：在韧脆转变温度以上残余应力无影响，在 韧脆转变温度以下有不利影响。与工作应力叠加促进脆断的发生。 残余应力的存在还会改变裂纹的走向。
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四、预防焊接结构脆断的措施
1．正确选用材料
（1）原则：焊缝具有一定的抗开裂性能、母材具有一定的止 裂性能 （2）选择材料时要充分考虑工作环境的温度变化、载荷条件 （3）选择材料要综合考虑材料的强度、韧性，不能只追求高 强度，可按冲击韧性或断裂韧性选择材料，或按抗裂比 KIC/σs选择材料
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2．合理结构设计
32
评价程序： • 采集数据：无损检测缺陷的大小、位置 • 计算：等效裂纹尺寸，计算应力强度因子KI与断裂韧性 KIC比较，如果KI<KIC，允许 • 计算裂纹张开位移δ与断裂韧性δC比较，如果δ<δC， 允许 • 或者计算临界裂纹尺寸ac，与比较，如果a<ac，允许
33
§2 焊接结构的疲劳断裂
第九章 焊接接头的脆性断裂 与疲劳断裂
Brittle fracture ＆ Fatigue fracture of Welded Joint
焊接结构脆性断裂、疲劳断裂事故时有发生，典型案例：
实例之一：二战期间，美国250艘全焊接战时标准船的断裂事 故，其中10艘在平静港湾突然一断为二。 实例之二一：泰坦尼克号的失事是低温引起材料焊接处脆断 实例之三：2001年11月7日，四川省宜宾市南门中承拱桥因吊 杆脆断造成大桥桥面坍塌 实例之四：1998年3月5日，西安液化石油气站2个400 m3球罐 发生特大爆炸事故。一只紧固螺栓的疲劳断裂
2．残余应力的影响
46
Trufyakov对在不同应力循环特征下焊接残余应力对接头疲劳强度影响的研 究。试验采用14Mn2普通低合金结构钢，试样上有一条横向对接焊缝，并在 正反两面堆焊纵向焊道各一条。一组试样焊后进行了消除残余应力的热处 理，另一组未经热处理。采用三种应力循环特征系数r=-1, 0, +0.3
6
7
35CrMn解理河流花样
穿晶断裂
8
• 300M钢韧窝＋沿晶
9
焊接结构脆断的原因： （1）选材不当 （2）设计不合理 （3）工艺欠佳 （4）检验不完善
结构脆断很少是由于设计、选材不当造成的。 据对船舶脆断事故调查表明,40%的脆断事故是从焊缝缺陷处开 始的。所以工艺因素非常重要。
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一、影响材料断裂的因素
44
（3）表面状态：
国内外已研究成功多项提高焊接接头疲劳强度的技术, TIG电弧重 熔就是其中一项 以钨极氩弧为热源,将焊趾重新熔化,使可能存在的咬肉、小夹渣等 缺陷被清除。同时形成了过渡圆滑的重熔区,使接头性能显著改善
45
基于TIG电弧重熔的焊后复合处理工艺改善T形接头疲劳强度的研究，焊接，2008
（1）减少焊接接头部位的应力集中
采用对接接头，避免采用搭接接头，T型接头＆角接头
26
避免截面突变
SY/T 0402-2000《石油天然气站 内工艺管道施工及验收规范》 5.2.5要求：相邻两道焊缝距离不 得小雨1.5倍管道公称直径，且不 得小于150mm
避免焊缝过分密集
焊缝布置在容易 施焊的位置，减少缺 陷产生，方便检测
47
r=-1，在交变载荷下，消除残余应力试样的疲劳强度接近 130MPa，而未经消除残余应力的仅为75MPa； r=0，脉动载荷下，两组试样的疲劳 强度相同，均为185MPa r=0.3，经热处理消除残余应力的试样疲劳强度为260MPa，反而 略低于未热处理的试样(270MPa)。
在较高的拉应力作用下，残余应力较快地得到释放，因 此残余应力对疲劳强度的影响就减弱
2
四川天然气管道曾经发生多起硫化物应力腐蚀引起的爆裂事 故，其中一起发生在1995年底，泄漏的天然气引起了火灾。管 道为720×8.16 mm 螺旋焊管，工厂压力1.9～2.5MPa。事故 管段已经运行16年。爆口长度1440mm，沿焊缝扩展。管道内 壁腐蚀轻微，断口无明显减薄现象。经过试验分析，结论为硫 化物应力腐蚀引起，与天然气中含有H2S及补焊工艺不合理 使 焊缝产生了马氏体组织和高的残余应力有关。 塔吊：地角螺栓45＃钢、40Cr，焊接部位易脆断
42
5．疲劳裂纹扩展规律
裂纹扩展速度与应力强度因子幅值的关系：Paris公式
da = c(∆K ) m dN
da −6 −7 A区：裂纹不扩展区， = 10 ~ 10 mm / 次 dN
da = 10 − 6 ~ 10 − 3 mm / 次 B区：裂纹亚临界扩展区 dN
C区：失稳扩展区，裂纹扩展速度接近无穷大
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4．合理评价结构的安全性
目前国内外已经建立了适用于焊接结构设计、制造、验收的、 基于“合于使用原则”的标准。 IIW 1990年 IIW/IIS-SST-1157-90 CVDA-1984 压力容器缺陷评定规范 JB/T5104-1991 焊接接头脆性破坏的评定 CEGB R6 Asessment of the integity of structures containing defects 美国 ASME B31G API 579—适用性评价
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二、影响焊接结构疲劳强度的因素
1．应力集中和表面状态的影响
（1）接头形式引起的应力集中： （2）缺陷引起的应力集中：缺陷位置的影响更大
平面缺陷比体积型缺陷影响大； 表面缺陷比内部缺陷影响大；表面附近的气孔影响大于内部气孔 与作用力方向垂直的片状缺陷比其他方向的影响大；
位于残余拉应力场内的缺陷的影响大于位于残余压应力场内的缺陷 应力集中处的缺陷的影响大于其他位置的缺陷
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（2）减小结构刚度 在满足使用要求条件下，尽量减小结构的刚度
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（3）避免采用过厚截面 设计时通过提高板厚，降低结构应力，防止脆断的措施是 不可取的，因为厚板的断裂韧性低，反而容易发生脆断事 故。 （4）附件的焊接也要同样重视
29
3．严格制造
有脆断可能的结构焊接时要注意： （1）任何焊缝都按工作焊缝对待 （2）在保证焊透的前提下减少热输入，减小过热区脆化的可能 （3）减小或消除残余应力 （4）严格生产管理、严格执行焊接工艺
21
（4）焊接工艺缺陷的影响
焊接缺陷可分为三类：
平面型缺陷：未熔合、未焊透、裂纹等。裂纹型缺陷的尖端应力应变集 中严重，易导致脆断。裂纹的影响程度与其尺寸、形状、位置有关。 体积型缺陷：气孔、夹渣。体积型缺陷因削减了承载面积造成结构不连 续，也是应力集中产生的部位，它对脆断的影响取决于缺陷的形态＆位置。 成型不良：焊缝太厚、角变形、错边。角变形越大破坏应力越低，错边 的对接接头与搭接接头相似，会造成载荷不同轴，产生附加弯矩。
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二、焊接结构的特点及其对脆断的影响
1．焊接结构的设计特点对脆断的影响
（1）焊接接头为刚性连接 （2）结构设计上存在应力集中 （3）焊接接头设计不合理可能成为脆断的诱因
断面突变位置不作过渡处理 过厚的板、焊缝密集、三向焊缝交汇 高应力区布置焊缝 难于施焊位置布置焊缝
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2．焊接结构的工艺特点对脆断的影响 （1）应变时效对脆断的影响
一、疲劳的基本概念
1．疲劳断裂的特征
（1）疲劳断裂的三个阶段：裂纹萌生、稳定扩展、失稳扩展 （2）断口特征：三个区
宏观断口呈脆性 裂纹多起源于表面的几何不 连续，应力集中部位，如焊趾、 弧坑、咬边、未焊透、角变形、 错边等位置。
（3）具有突发性、灾难性
34
疲劳载荷：
35
36
材料：TC2钛合金 工艺情况：660℃～ 710℃，15 min～ 60min，空冷 组织说明：断裂起始 于表面，点源，疲劳 扩展初期为条带和轮 胎花样特征，扩展中 后期主要为疲劳条带 特征
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巴拿马油轮在埃及苏伊士港断裂
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§1 焊接接头的脆性断裂
Brittle fracture of Welded Joint 断裂有两种基本类型： • 延性断裂：塑性变形 • 脆性断裂:
特点是塑性变形很少、 断裂发生突然、 断裂应力低、 破坏性大
5
35CrMo 870℃正火 等轴韧窝
铸铁 氢脆 沿晶冰糖状
14
2．加载速度的影响
随着加载速度的增加，屈服强度提高，说明其抗变形能 力提高、塑性变形能力下降，促进材料发生脆性断裂的 可能。
15
3．应力状态的影响
τ max α= 软性系数： σ max
单向拉伸： 三轴不等轴拉伸： 三轴等轴拉伸：
α 的大小代表了材料在该受力状态
下发生塑性变形的难易程度。
α = 0.5
（1）S－N曲线
40
（2）持久极限曲线
σ min r= σ max
σ r = σ rm + σ ra
41
4．疲劳断裂的阶段
• 裂纹萌生 • 稳态扩展：主要寿命阶段 • 失稳扩展
疲劳损伤积累理论认为，当零件所受应力高于疲劳极限时，每一 次载荷循环都对零件造成一定量的损伤，并且这种损伤是可以积 累的；当损伤积累到临界值时，零件将发生疲劳破坏。
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中国 1984年 1991年 英国
适用性评价按四种情况分别处理：
对安全生产不造成危害的缺陷允许存在; 对安全性虽不造成危害但会进一步扩展的缺陷， 要进行寿命预测，并允许在监控下使用; 若含缺陷结构降级使用时可以保证安全可靠性， 可降级使用; 若含有对安全可靠性构成威胁的缺陷，应立即采 取措施，返修或停用。
48
激光冲击处理利用强脉冲激光导致的应力波在金属表层产生塑性 应变,在微观上表现为高密度位错与栾晶,在宏观上表现为显微硬度的 提高并获得残余压应力,对金属的静态和动态拉伸性能产生影响。 激光冲击提高1Cr18Ni9Ti 焊接接头强度仅5 % ,但提高疲劳寿命 300 %以上 原因是：焊接区表面可获得较高残余压应力状态
22ห้องสมุดไป่ตู้
三、脆断评价方法
1．转变温度法
夏比冲击试验、 系列温度落锤试验、 宽板试验 如管线要求材料的CVN的最低值，如－10℃时不低于 190J，或规定韧脆转变温度不低于－110℃。 DWTT的SA剪切面积不低于95％等
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2．断裂力学法
断裂力学法是研究带裂纹的材料、零件＆构件中裂纹开始扩展 的条件和扩展规律的力学分析方法，用以评定裂纹体的抗断裂 性能最为合理。 断裂韧性指标：KIC、δC、JI C