焊接结构的脆性断裂及预防措施

焊接结构的脆性断裂及预防措施

一、脆性断裂的原因

焊接结构之所以发生脆性断裂，是因为焊缝接头处几何的不连续性形成或多或少的焊接缺陷，从而引起应力集中，形成断裂源。另外，还由于焊接接头处的力学性质的不均匀，使附近热影响区材料性质变脆，以及焊缝接头处总是不可避免地要产生焊接变形及焊接残余应力。所有这些都可能成为焊接结构破坏的直接原因或间接原因。特别是一些直接承受动载荷的焊接结构，或是处于低温工作环境时，焊接结构更易发生脆性断裂。

二、脆性断裂的特征

脆性断裂在工程结构上是一种非常危险的破坏。其特点是裂纹扩展迅速，能量的消耗远小于韧性断裂，以低应力破坏为重要特征。它是靠结构内部蓄积的弹性能的释放而自动传播导致破坏的，因而很少发现可见的塑性变形，断裂之前没有明显的预兆，而是突然发生的，所以说这种断裂往往会造成巨大的损失。

一般来说，金属脆性断裂时，无论是具有解理形断口，还是呈光泽的结晶状外观断口，都与板面大体垂直，而且板厚方向上的变形很小，在表面上附有一层剪切壁，呈无光泽灰色纤维状的剪断形，材料越脆，断裂的剪切壁越薄，断口上花样的尖端总是指向启裂点的方向，形成山形花样，追踪这个花样可以找到启裂点。

三、焊接结构防止脆性断裂的设计原则

脆性断裂往往是瞬间完成的，其原因是构件中存在着焊接或冶金缺陷。首先产生一小的裂纹，而后该裂纹以极快的速度扩展，部分或全部贯穿于结构中，造成脆性失效。因此．防止焊接结构脆性破坏事故有效的设计方法是要使焊接结构最薄弱的部位具有抵抗脆性裂纹产生的能力。同时，如果这些部位产生了脆性小裂纹时，其周围母材有将其迅速止住的能力。在上述设计方法中，一般主要着眼点放在焊缝接头的抗脆性裂纹产生的能力上，以此作为设计的依据。

对于中低强度钢来说，由于残余应力的作用，焊缝接头处一旦产生脆性裂纹，通常向母材方向扩展，因此需要母材有一定的止裂性能。这时，对于防止结构的脆性断裂是有意义的。而对于高强度钢来说，裂纹的产生和扩展主要发生在焊缝中，这是因为由于母材强度的提高，接头中更易出现焊接缺陷，产生裂纹。这种裂纹完全有可能沿着焊缝或接头方向扩展，最后造成破坏。因此，在这种情况下，就要求接头具有止裂性能，对于防止重要结构的脆断失效是有意义的。

四、防止脆性断裂的措施

造成结构脆性断裂的基本因素是材料在工作条件下韧性不足、缺陷的存在和过大的拉应力(包括工作应力、残余应力、附加应力和应力集中等)。如果能有效地控制其中某一因素，则结构发生脆性断裂的可能性将会显著降低或排除。一般来说，防止结构脆性断裂应着眼于选材、设计和制造三个

钢结构焊接裂纹的原因及防治措施

钢结构焊接裂纹的原因 及防治措施 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

钢结构焊接裂纹的原因及防治措施本文基于焊接产生裂纹的理论知识,通过实践经验，对钢结构裂纹产生的内外在原因进行了深入分析。 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.以下对钢结构制造过程中裂纹产生的原因及其防治措施进行分析。 1.内在原因分析及相应的预防措施 一般焊接裂纹按其产生的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 大时就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开形成裂纹.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:广泛采用的方法是向焊缝金属中加入细化晶粒的元素.c)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,

焊接结构习题库

焊接结构 一、焊接结构的特点 焊接结构的特点包括： （1）焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大。 因为焊接结构中焊缝与基本金属组成一个整体，并在外力作用下与它一起变形。因此焊缝的形状和布置必然影响应力的分布，使应力集中在较大的范围内变化。从而严重影响结构的脆断和疲劳。 （2）焊接结构有较大的残余应力和变形 绝大多数焊接方法采用局部加热，故不可避免会产生内应力和变形。焊接应力和变形不但容易引起工艺缺陷，而且影响结构的承载能力，此外还影响结构的加工精度和尺寸稳定性。 （3）焊接结构具有较大的性能不稳定性 由于焊缝金属的成分和组织与基本金属不同，以及焊接接头所经受的不同热循环和热塑性应变循环，焊接接头不同区域具有不同性能，形成一个不均匀体。（4）焊接接头的整体性 这是区别于铆接结构的一个重要特性，一方面赋予焊接结构高密封性和高刚度，另一方面由带来了问题，例如止裂性能差。 二、影响脆性断裂的因素 （一）应力状态的影响 （1）不同的应力状态：如果最大正应力首先达到正断抗力，则发生脆性断裂，如果剪应力先达到屈服极限，则产生塑性变形，形成塑性断裂，达到剪断抗力时，产生剪断。 （2）不同材料同一应力状态。 （3）缺口效应：虽然整个结构件处于单轴拉伸状态，但由于其局部设计不佳或存在缺陷导致出现三轴应力状态的缺口效应。 （二）温度的影响 随着温度的降低，出现脆性断裂的倾向变大。脆性转变温度越低，可使用温度范围越大，材料抗脆断能力好。 （三）加载速率的影响 提高加载速率会促使材料脆性破坏。当有缺口时，由于缺口处有应力、应变集中，缺口扩展速率增大，导致脆性断裂的发生。 （四）材料状态的影响 （1）厚度的影响：厚度增大，脆断倾向增大。 原因：a、厚板在缺口处易形成三轴拉应力，因为厚度方向的收缩和变形受到限制，形成所谓的平面应变状态，使材料变脆。 b、冶金因素：厚板轧制次数少，终轧温度高，组织疏松，内外层均匀性差。 （2）晶粒度影响：晶粒越细，脆性—延性转变温度越低。 （3）晶格结构：面心立方晶格较好。 （4）化学成分：C、N、O、H、S、P增加脆性，Mn、Ni、Cr、V适量加入有助于减少脆性。

焊接结构脆性断裂

第六章焊接结构脆性断裂 自从焊接应用于船舶、球罐、压力容器、桥梁、机械设备等工程结构以来，发生了一系列的脆性断裂事故。1943年1月16日在奥勒冈州波特兰码头某油船发生断裂，当时海面平静，其计算的甲板压力只有7.0Kg，见图6-1。二次世界大战期间美国建造的5000艘商船中约有1000艘船在1946年4月前经历了1300次左右的大小不同的结构破坏事故，其中250艘完全断裂，见图6-2。1974年12月日本某圆筒形石油槽发生开裂，该结构用12mm、60Kg 级钢材焊制，在环状边板与罐壁拐角处产生裂纹源并扩展13m，大量石油外流。1962年7月，奥大利亚的“金斯桥”(跨度30.5m)在45.8t卡车通过时发生脆性断裂，原因是材料含碳量高，可焊性差，断面急剧变化处产生应力集中。 这些断裂事故都具有共同的性质： (1)没有明显的塑性变形，破坏具有突发性； (2)焊接结构刚度较大，裂纹扩展至整个结构； (3)发生脆断时平均应力比材料的屈服极限和设计许用应力小得多，是低应力破坏。 脆性断裂一般在以下条件下发生： (1)结构在低温下工作； (2)结构中存在焊接缺陷； 图6-1 船舶断裂实例1 图6-2 船舶断裂实例2

(3)焊接残余应力对脆断产生了严重影响； (4)材料性能劣质； (5)结构设计不合理。 § 6-1 材料断裂及影响因素 一、断裂分类及特征 按塑性变形大小可将断裂分为延性断裂和脆性断裂(解理断裂、晶界断裂)。它们反映材料或结构断裂前的行为，即延性断裂表明在断裂之前金属或结构要发生显著的塑性变形；相反，脆性断裂表明金属材料或结构在断裂前发生很少的塑性变形。当然这只是定性概念，在定量上，发生多大程度的塑性变形属于延性断裂，小于何种程度的塑性变形量属于脆断，仍需具体情况而定。它往往与采用的评定标准有关，及测量变形的工具类型和精度有关，也和所评定的金属或结构的特性有关。如，铁轨用钢，当试样断裂时伴有百分之几的塑性变形时就属于延性断裂，但对于低碳钢来说，其无疑属于脆性断裂。 从“合于使用”原则出发，按图6-3对金属结构断裂性质进行分类。在拉伸中心开有缺口的试样时，试样上有三种应变。即无缺口部位的应变ε；缺口尖端处的应变ε′；缺口所在平面内边缘处的应变ε″，一般情况下它们之间具有下述关系： ε′>ε″>ε 构件断裂时，此三值与屈服点εs相比，有下述4种情况： εs>ε′>ε″>ε线弹性断裂情况 ε′>εs>ε″>ε弹塑性断裂情况 ε′>ε″>εs>ε韧带屈服断裂情况 ε′>ε″>ε>εs 全面屈服断裂情况 从断裂的机制来说，解理断裂：低温、高应变速率及高应力集中情况下，材料的塑性变形严重受阻，材料不能以形变方式而是以分离顺应外加应力。解理是某些特定结晶学平面发生的断裂。剪切断裂：在剪应力作用下，沿滑移面形成的断裂，可分为纯剪切断裂和微孔聚

焊接结构作业

焊接结构作业一 1.简述焊接结构的特点。 2.什么是内应力? 有什么特点? 3.什么是自由变形、内部变形、外观变形？三者之间有什么关系？ 4.画出低碳钢的屈服极限随温度的变化曲线。 5.某种钢材（σs=960MPa）的杆两端完全拘束的条件下温升多少才屈服？（注：E=210GPa, α=1.2×10-6 ）。 6.某种钢材（σs=300MPa）的杆两端完全拘束，环境温度为30℃，问在均匀的加热的 过程中何时杆件内出现压缩塑性变形？温度升高到多高时可使杆件冷却后的残余应力为σs（E=210GPa,α=1.0×10-5/℃）（10） 7.杆件均匀加热时产生残余应力和变形的原因是什么？ 8.分析低碳钢窄长板条中央纵向堆焊时应力与应变的演变过程，并用图示表示加热和冷 却时的应力和变形。 9.低碳钢窄长板条沿板边堆焊时，是如何变形的，为什么？影响因素有哪些？用图示法 绘出加热和冷却后两种状态横截面上纵向应力的分布情况。 10.图示下列焊接结构中的内应力分布。

焊接结构作业二 11.焊接残余变形有几种形式？ 12.影响对接接头纵向残余变形的因素有哪些？这些因素是如何影响的？ 13.分析各种变形产生的原因。 14.为什么焊接薄板时，容易产生波浪变形？ 15.焊接错边主要是什么原因引起的？对接头强度有何影响？ 16.影响对接焊缝角变形的因素有哪些？它们是如何影响的？ 17.试述在平板上堆焊焊道时，角变形与板厚的关系。 18.宽度不相等的两平板对接焊后，可能会产生那些变形？ 19.影响焊接接头角变形的主要因素是什么？并简述其理由。 20.简述影响焊接构件挠度的主要因素并说明理由。 21.分析结构因素对焊接残余变形的影响。 22.预防焊接变形的措施有那些？为什么？ 23.矫正焊接变形的措施有哪些？ 24.为防止焊接变形，如何选择合理的焊接顺序？ 25.简述火焰加热矫正焊接变形的原理。 26.在工艺上有哪些控制焊接变形的方法? 焊接结构作业三 27.简述焊缝及焊接接头的基本形式、分类及表示方法。 28.简述组配对接头静载强度的影响。 29.焊接接头开坡口的目的及其考虑因素有哪些？ 30.何谓应力集中？焊接接头产生应力集中的原因有哪些？ 31.何谓联系焊缝和工作焊缝？简述两者的关系。 焊接结构作业四 32.为什么焊接接头比铆接接头容易产生脆性断裂。简述脆断的原因。 33.简述韧性断裂和脆性断裂的宏微观特征。 34.影响金属材料脆性断裂的主要因素有哪些？各自如何影响的？

焊接结构复习习题

第一章焊接接头静载力学行为 1、内应力按照其分布的尺度范围可分为、和。 2、焊接热过程特点主要表现在三个方面：、和高的。 3、纵向残余应力σx分布的一般规律是：焊缝及附近的区域为，远离焊缝拉应力迅速下降，随后出现。 4、焊接残余收缩变形主要表现在两个方面和。 5、焊接接头的基本形式有：、、和。 6、造成焊接结构脆断的原因是多方面的：主要是，和制造工艺及等。 7、为了防止结构发生脆性破坏相应地有两种设计原则：一为原则，二为原则。 8、在进行多层焊时，如果在先焊的焊道中产生了，则在后续的焊道焊接过程中，有可能在这些缺陷处产生，使焊接结构的。 9、对于大型焊接结构，在满足结构的使用条件下，应当尽量减小，以降低和的影响。 10、、或等，都会使构件中出现应力集中，降低了构件的疲劳强度。 11、大部分疲劳破坏的断口都有一些共同的特征。一般都有二个区域，分别为和。 1、和是形成各种焊接裂纹的重要因素，又是造成焊接接头热应变脆化的根源，并且影响结构的。 2、合理的接头构造不但使结构在服役时，不产生高的，而且在工艺上，便于焊接；不仅保证结构，同时在经济上也省时省料。 3、内应力按照其分布的尺度范围可分为、和。 4、横向残余应力的形成机理较纵向残余应力复杂，它由两个组成部分组成；一个是由焊缝及附近塑性区的，用σy’表示；另一个是由焊缝及附近塑性区的不同时引起，用σy”表示。 5、焊接接头的基本形式有：、、和。 6、按照断裂前塑性变形大小，将断裂分为和两种。 7、通过断裂力学的研究，我们知道加大板厚将使其，断裂将从塑性向，并由向平面应变状态转变。 8、为了防止结构发生脆性破坏相应地有两种设计原则：一为，二为。 9、结构发生脆断时，材料中的比材料的和都小很多，是一种的破坏。 10、对一定的钢种和一定的焊接方法而言，热影响区的金相组织主要取决于，即取决于焊接热输入。因此，合理的选择对防止结构极为重要。

焊接缺陷对强度影响

焊接缺陷对结构强度的影响 周志良 摘要：焊接缺陷的产生过程是十分复杂的，既有冶金的原因，也受到应力和变形的作用，缺陷对焊接结构承载能力有非常显著的影响，更为重要的是应力和变形与缺陷同时存在。焊接缺陷容易出现在焊缝及其附近地区，而那些地区正是结构中拉伸残余应力最大的地方。焊接缺陷之所以会降低焊接结构的强度，其主要原因是缺陷减小了结构承载横截面的有效面积，并且在缺陷周围产生了应力集中。在一般焊接结构中，由于设计或施工不当也会出现应力集中和承载截面的变化。焊接缺陷一般包括有未焊透、未熔合、裂纹、夹渣、气孔、咬边、焊穿和焊缝成型不良等。焊接缺陷是平面的或立体的，平面类型的缺陷比立体类型的缺陷对应力增加的影响要大得多，因而也危险得多。属于前者的有裂纹、未焊透、未熔合等；属于后者的有气孔、夹渣等。 关键词：焊接缺陷应力集中裂纹脆性 1.焊接缺陷产生应力集中的机理 材料由于传递负载截面的突然变化而出现局部应力增大，这种现象叫作应力集中，缺陷的形状不同，引起截面变化的程度不同，对负载方向所成的角度不同，都会使缺陷周围的应力集中程度大不一样。以一个椭球状的空洞缺陷为例，空洞为各向同性的无限大弹性体所包围，并作用有应力，当椭球空洞逐渐变为片状裂纹，其结果是应力集中变得十分严重。除了空洞类型的气孔、裂纹和未焊透之外，还有夹渣也是常见的焊接缺陷，当多个缺陷间的距离较小时（如密集的气孔和夹渣等），在缺陷区域内将会产生很高的应力集中，使这些地方出现缺陷间裂纹将孔间连通。在此情况下，最大的应力集中出现在两外孔的边缘处。 在焊接接头中，焊缝增高量、错边和角变形等几何不连续，有些虽然为现行规范所允许，但都会产生应力集中。此外，由于接头形式的差别也会出现不同的应力集中，在焊接结构常用的接头形式中，对接接头的应力集中程度最小，角接头、T形接头和正面搭接接头的应力集中程度相差不多。重要结构中的T形接头，如动载下工作的H形板梁，可以采用板边开坡口的方法使接头中应力集中程度大量降低，但对于搭接接头就不可能做到这一点，侧面搭接焊缝中沿整个焊缝长度上的应力分布很不均匀，而且焊缝越长，不均匀度就越严重，故一般钢结构设计规范都规定侧面搭接焊缝的计算长度不得大于60倍焊脚尺寸。因为超过此限值后即使增加侧面搭接焊缝的长度，也不可能降低焊缝两端的应力峰值。 2.焊接缺陷对结构静载非脆性破坏的影响 焊接缺陷对结构的静载破坏有不同程度的影响，在一般情况下，材料的破坏形式多属于塑性断裂，这时缺陷所引起的强度降低，大致与它所造成承载截面积的减少成比例。在一般标准中，允许焊缝中有个别的、不成串的或非密集型的气孔，假如气孔截面总量只占工作截面的5%时，气孔对屈服极限和抗拉强度极限的影响不大，当出现成串气孔总截面超过焊缝截面2%时，接头的强度极限急速降低。出现这种情况的主要原因是由于焊接时保护气氛的中断，使出现成串气孔的同时焊缝金属本身的机械性能下降。因此限制气孔量还能起到防止焊缝金属性能恶化的作用。焊缝表面或邻近表面的气孔要比深埋气孔更为危险，成串或密集气孔要比单个气孔危险得多。

焊接结构试题库

一．简答下列问题 1．什么是内应力？ 答：在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力, 工作应力是物体内部与外力平衡的应力。2．内应力与工作应力有何区别? 答：内应力是在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力，工作应力是在载荷作用下物体内部与其平衡的应力。 3．何谓热应力；温度应力；瞬时应力？ 4. 何谓焊接残余应力？答：焊接接头和结构焊后，在没有外力作用的条件下平衡于焊接接头区或结构上的内应力。 5. 什么是残余应力？构件（金属固体）在不均匀温度场作用下所造成的内应力达到材料的屈服点（限），使构件的局部区域发生塑性变形。当温度恢复到原始的均匀状态后，构件中就产生新的内应力，这种应力即为残余应力。- 不均匀温度场所 造成的内应力大于屈服限时, 温度均匀后残存在物体上的内应力。 6. 什么是相变应力？答：在金属塑性温度以下，由构件上局部相变造成的内应力。 7. 何谓瞬时内应力？答：构件（金属固体）在无外力时随不均匀温度场作用，出现在构件 （金属固体）内平衡的应力 8?什么是自由变形、外观变形和内部边形，并说出他们之间的关系？（必考或考其中之一）答：在温度变化过程中金属物体无拘束的变形为自由变形；有拘束时变形受到一定的限制，显示出的变形为外观变形：未显示出来的那部分变形为内部变形。自由变形-外观变形=内部变形。 9. 什么是内部变形？答：金属物体在温度变化过程中变形受拘束时，未表现出来的那部分变形。 10. 焊接残余变形有几种基本类型？答：纵向收缩；横向收缩；挠曲；角变形；扭曲；波浪；

错边。 11. 焊缝有何种工作性质？答：根据焊缝承担载荷情况有三种工作性质的焊缝，承担传递全部载荷工作焊缝、主要其固定工件位置的联系焊缝和具有上述两种作用的双重焊缝。 12. 什么是工作焊缝，有何性质？答：在焊接结构上，承担传递全部载荷与被连接件处于串联位置，一旦断裂，结构就立刻失效的焊缝。 13. 何谓联系焊缝，有何性质 14 焊接接头有几种基本形式？答：对接接头，搭接接头，丁（十）字接头，角接头。 15 焊缝的基本形式有几种？ 答：对接焊缝（卷边；平对；坡口）；角焊缝。 16. 脆性断裂有何特征？答：脆性断裂系指沿一定结晶面的解理断裂和晶界（沿晶）断裂。断裂部位没有可以觉察的塑性变形，断口平整有金属光泽，一般与主应力垂直。 17. 延性断裂有何特征？ 18. 疲劳断裂有何特征？ 19. 落锤实验求出的有何意义？答：金属结构材料的无延性转变温度，是焊接结构防脆断选材的韧性指标。 20. 材料断裂的试验评定方法有哪几种。答：冲击试验；爆炸膨胀试验；落锤试验；静载试验 21. 什么是应力集中？

焊接结构力学口试试题

“焊接结构力学”口试试题 第一章 1. 简述构件焊接性的含义，哪些因素影响构件焊接性？ 2. 比较电弧焊（MIG）与电阻焊（点焊）过程中产热机构、散热机构和热量 传递方式方面的差异。 3. 哪些因素会影响MIG过程产热及散热？ 4. 举例说明焊接结构过程中涉及到几种热量传递方式。 5. 比较交流TIG焊与电阻焊的有效热功率的差异。 6. 请给出描述焊接熔池的三维数学模型（控制方程组及边界、体积力初始条 件） 7. 如何理解焊接熔池流场计算模型中控制方程组得以成立的物理基础 8. 焊接热源有几种简化方式？其适用条件如何（举例说明） 9. 热源空间尺寸的简化会造成何种偏差？其使用范围如何？ 10. 给出高斯分布热源的表达式，并说明式中各参数的含义及确定方法。 11. 证明瞬时点热源作用于半无限体时，温度场T=Qexp(-R2/4at)/cρ(4πat)3/2的 正确性。 12. 瞬时点热源作用于半无限体t=0时，热源作用点的温度为多少？为什么？ 13. 说明瞬时点热源、线热源及面热源作用时的温度场特征及彼此的差异。 14. 薄板上A热源作用5秒钟后，B热源开始作用，B热源作用5秒钟后，A热 源停止作用。求板上任一点P在A热源开始作用15秒钟后的温度表达式。 15. 移动点热源作用下，构件上哪点的温度与热源移动速度无关？ 16. 快速移动热源作用下的温度场有何特征，为什么？ 17. 高斯热源作用于厚板上的温度场表达式。分析其与线热源和面热源的关系？ 18. 什么是热饱和？热饱和时间的含义是什么？如何确定？ 19. 什么是温度均匀化？温度均匀化时间的含义是什么？如何确定？ 20. 什么是焊接热循环？描述焊接热循环的参数有哪些？ 21. 请在典型焊接热循环曲线上标出各热循环参数并解释其意义。 22. 如何计算快速移动点热源作用下的热循环最高温度？ 23. 在20mm厚的钢板上堆焊焊道已知热源功率q=1000卡/秒，移动速度 V=1mm/秒，热物理系数：λ=0.1卡/厘米秒℃，Cρ=1.0卡/cm ,a=0.1cm2/秒。计算沿纵向平面XOY，位置在上表面和下表面上并在热源后方20mm处的A点和B点的极限状态温度。以及在热源正下方C点的温度。（A点坐标：x=-20mm, y=0, z=0; B点坐标：x=-20mm, y=o, z=20mm; c点坐标：x=0, y=0, z=20mm） 24. 如何计算快速移动线热源作用下的最高温度？ 25. 巨型钢件表面堆焊，电流I=200A，电弧电压V=20v, 电弧移动温度V=2mm/s , 求最高温度为500℃处离堆焊轴线的距离，（η=0.75） 26. 如何计算相变温度以上的停留时间？ 27. 比较长段多层焊与短段多层焊的特点和使用范围。 28. 对15mm厚的14MnMoNbB钢采用手工短段多层对接焊。已知：M s=400℃, λ=0.4J/cm??s?℃, cρ=5.25J/cm3?℃,T0=25℃,用φ4的结857焊条，I=200A, U=25V,γ=0.2cm/s,η=0.7,求合适的焊缝长度。 29. 分析：明弧、埋弧和潜弧焊时哪种热效率高？ 30. 分析熔化极和非熔化极焊接哪种的热效率高。

焊接结构脆性断裂的预防措施

焊接结构脆性断裂的预防措施 摘要：自从焊接结构得到广泛应用以来，许多国家都发生过一些焊接结构的脆性断裂事故，由于脆断事故具有突然发生不易预防的特点，其后果十分严重，甚至是灾难性的，随着国防工业、石化工业、机械工业、交通运输业的发展，焊接结构在我国已经得到广泛应用，也曾发生过脆断事故。因此如何预防焊接结构的脆断事故，成为有关行业的重大研究课题。 关键词：脆性断裂；预防措施；合理设计 焊接过程中，由于多种原因，往往会在焊接接头区域产生各种焊接缺陷。了解焊接缺陷产生的原因，及时采取相应的预防措施，避免缺陷的产生或将缺陷控制在可以接受的最低限度，从而提高焊接接头的质量。若断裂前发生了较明显的塑性变形，这样的断裂称为韧性断裂。若断裂前未发生较明显的塑性变形，这样的断裂称为脆性断裂。二者断裂机理不同，机理是截面应力重分布。脆性断裂时截面应力几乎没有重分布，整个截面突然因为某点应力达到材料极限强度而宣告破坏。韧性断裂时截面应力存在重分布，某点先达到极限强度，但是截面未破坏，而是开始应力重分布，随后其它位置点也达到极限强度，使截面应力图形呈饱满的塑性发展，产生韧性破坏。本文重点对焊接结构脆性断裂的特征、原因和预防措施展开论述。 1.焊接结构脆性断裂特征 脆断时承受的工作应力较低，通常不超过材料的屈服强度，甚至不超过常规的许用应力，所以又称为低应力脆断脆性断裂总是以零件内部存在的宏观裂纹（如肉眼可见的0.1mm～1mm）作为源开始的。这种宏观裂纹可以是在生产工艺过程中产生，还可能是由于疲劳或应力腐蚀而产生。中低强度钢在10℃～15℃以下发生的由韧性状态转变为脆性状态（韧-脆转变）。 1.1脆性断口的宏观特征。在断裂前没有可以观察到的塑性变形，断口一般与正应力垂直，断口表面平齐，断口边缘没有剪切“唇口”（或很小）。 1.2脆性断裂的微观特征脆性断裂的微观判据是解理花样和沿晶断口形态。因原子间结合键的破坏而造成的穿晶断裂，开裂速度快，一般钢中的解理速度大约是1030m/s，在低温和三向应力状态时更快；沿着特定的结晶面（称为解理面）发生，这些结晶面一般是属于低指数的。在不同高度的平行解理面之间产生解理台阶。 2.焊接结构产生脆断的原因 焊接结构之所以发生脆性断裂，是因为焊缝接头处几何的不连续性形成或多或少的焊接缺陷，从而引起应力集中，形成断裂源。另外，还由于焊接接头处的力学性质的不均匀，使附近热影响区材料性质变脆，以及焊缝接头处总是不可避

焊接结构的脆性破坏

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 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。 一、焊接结构脆断的基本现象和特点 通过大量焊接结构脆断事故分析，发现焊接结构脆断有下述一些现象和特点：1）多数脆断是在环境温度或介质温度降低时发生，故称为低温脆断。 2）脆断的名义应力较低，通常低于材料的屈服点，往往还低于设计应力。故又称为低应力脆性破坏。 3）破坏总是从焊接缺陷处或几何形状突变、应力和应变集中处开始的。 4）破坏时没有或极少有宏观塑性变形产生，一般都有断裂片散落在事故周围。断口是脆性的平断口，宏观外貌呈人字纹和晶粒状，根据人字纹的尖端可以找到裂纹源。微观上多为晶界断裂和解理断裂。 5）脆断时，裂纹传播速度极高，一般是声速的1/3左右，在钢中可达1200~ 1800m/s。当裂纹扩展进入更低的应力区或材料的高韧性区时，裂纹就停止扩展。 6）若模拟断裂时的温度对断口附近材料做韧性能试验，则发现其韧性均很差，对离断口较远材料进行力学性能复验，其强度和伸长率往往仍符合原规范要求。 二、焊接结构脆断的原因 对各种焊接结构脆断事故进行分析和研究，发现焊接结构发生脆断是材料（包括母材和焊材）、结构设计和制造工艺三方面因素综合作用的结果。就材料而言，主要是在工作温度下韧性不足，就结构设计而言，主要是造成极为不利的应力状态，限制了材料塑性的发挥；就制造工艺而言，除了因焊接工艺缺陷造成严重应力集中外，还因为焊接热的作用改变了材质（如产生热影响区的脆化）和产生焊接残余应力与变形等。 ⒈影响金属材料脆断的主要因素 研究表明，同一种金属材料由于受到外界因素的影响，其断裂的性质会发生改变，其中最主要的因素是温度、加载速度和应力状态，而且这三者往往是共同起作用。 ⑴温度的影响温度对材料断裂性质影响很大，图3-5为热轧低碳钢的温度—拉伸性能关系曲线。从图中可看出，随着温度降低，材料的屈服应力σ s 和断裂 应力σ b 增加。而反映材料塑性的断面收缩率ψ却随着温度降低而降低，约在-2 00℃时为零。这时对应的屈服应力与断裂应力接近相等，说明材料断裂的性质已 从延性转化为脆性。图中屈服应力σ s 与断裂应力σ b 汇交处所对应的温度或温度 区间，被称为材料从延性向脆性转变的温度，又称为临界温度。其他钢材也有类 似规律，只是脆性转变温度的高低不同。因此，可以用作衡量材料抗脆性断裂的指标。脆性转变温度受试验条件影响，如带缺口试样的转变温度高于光滑试样的转变温度。 温度不仅对材料的拉伸性能有影响，也对材料的冲击韧度、断裂韧度发生类似的影响。图3-6为温度对不同材料冲击吸收功A k 的影响，图3-7为温度对Ni -Cr-Mo-V钢断裂韧度K lc 的影响；图3-8为温度对Mn-Cr-Mo-V钢δc的影响。可

工程结构脆性断裂事故分析

工程结构脆性断裂事故分析 工程结构脆性断裂事故分析 钢脆性和工程结构脆性断裂，周顺深编，上海科学技术出版社，1983 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。 （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。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。1944年10月美国俄亥俄州煤气公司一台球形液态天然气贮罐（直径21.3米、高12.8米、工作压力5磅/平方英寸、工作温度－162℃）发生了一次严重的脆性断裂事故。1945年美国一台工作温度为－110℃的甲烷塔发生脆断。1947年冬苏联几个石油贮罐在气温－43℃时脆断。1965-1971年期间压力容器脆性断裂事故达10余次之多。下面介绍几个较典型的压力容器脆性断裂事故。 （1）化工氨合成容器脆断 1965年英国Imminghan合成氨厂使用的大型厚壁压力容器，在水压试验时发生脆性断裂。该容器全长18.3米、外径2米、壁厚150毫米。容器壳体材料是Mn-Cr-Mo-V钢。破坏是从锻造法兰和筒身的环向自动埋弧焊缝处开始的。锻件上有偏析区，在偏析区与熔合线交点附近产生边长约10毫米的三角形裂纹，此处是破裂的起始点。断裂原因是由于在法兰一侧的环向焊缝熔合线上碳和合金元素偏析，以致使该区具有高的强度和硬度，测定结果表明：偏析区的HV硬度为420-460，而热影响区的HV硬度为310-360;另外，再加上焊接后热处理不完善，其消除应力退火比原定温度偏低130℃左右，从而使焊缝金属脆化，20℃时该焊缝金属的却贝冲击能只有1.5公斤·米/平方厘米，而正常热处 理后的却贝冲击能值为6公斤·米/平方厘米。由此可知，

焊接结构的脆性破坏

焊接结构的脆性破坏 2010-08-21 23:22:33 作者：jql来源：浏览次数：597 网友评论0 条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 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。 一、焊接结构脆断的基本现象和特点 通过大量焊接结构脆断事故分析，发现焊接结构脆断有下述一些现象和特点： 1）多数脆断是在环境温度或介质温度降低时发生，故称为低温脆断。 2）脆断的名义应力较低，通常低于材料的屈服点，往往还低于设计应力。故又称为低应力脆性破坏。 3）破坏总是从焊接缺陷处或几何形状突变、应力和应变集中处开始的。 4）破坏时没有或极少有宏观塑性变形产生，一般都有断裂片散落在事故周围。断口是脆性的平断口，宏观外貌呈人字纹和晶粒状，根据人字纹的尖端可以找到裂纹源。微观上多为晶界断裂和解理断裂。 5）脆断时，裂纹传播速度极高，一般是声速的1/3左右，在钢中可达1200~ 1800m/s。当裂纹扩展进入更低的应力区或材料的高韧性区时，裂纹就停止扩展。 6）若模拟断裂时的温度对断口附近材料做韧性能试验，则发现其韧性均很差，对离断口较远材料进行力学性能复验，其强度和伸长率往往仍符合原规范要求。 二、焊接结构脆断的原因

《焊接结构学》重点归纳(全)

《焊接结构学》重点归纳 1.焊接结构的优点:(1)焊接接头强度高;(2)焊接结构设计灵活性大;(3)焊接接头密封性好;(4)焊前准备工作简单;(5)易于结构的变更和改型;(6)焊接结构的成品率高. 焊接结构的缺点:(1)存在较大的焊接应力和变形;(2)对应力集中敏感;(3)焊接接头的性能不均匀. 2.内应力：所谓内应力是指在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力. 3.内应力的分类:按其分布范围可分为三类:宏观内应力,微观内应力,超微观内应力. 按其产生机理分类:热应力(温度应力),残余应力,相变应力,相变残余应力. *热应力是由于构件不均匀受热所引起的. 4.焊接残余应力的分类:(1)纵向残余应力;(2)横向残余应力;(3)厚板中的残余应力;(4)拘束状态下焊接的内应力;(5)封闭焊缝引起的内应力;(6)相变应力. 5.纵向应力沿板材横截面上的分布表现为中心区域是拉应力,两边为压应力,拉应力和压应力在截面内平衡. 6.横向残余应力产生的直接原因是来自焊缝冷却时的横向收缩,间接原因是来自焊缝的纵 向收缩. 7.焊接残余应力的影响:(1)内应力对静载强度的影响;(2)内应力对刚度的影响;(3)内应力对杆件受压稳定性的影响;(4)内应力对构件精度和尺寸稳定性的影响;(5)内应力对应力腐蚀开裂的影响. 8.焊接残余变形的分类:(1)纵向收缩变形;(2)横向收缩变形;(3)挠曲变形;(4)角变形;(5)波浪变形;(6)错变变形;(7)螺旋形变形. 9.焊接变形的危害影响:(1)需要进行校正,耗工耗时;(2)比较复杂的变形的校正工作量可能比焊接工作量还要大,而有时变形太大,造成废品;(3)增加了机械加工工作量,同时也增加了材料消耗.焊接变形的出现还会影响构件的美观和尺寸精度,并且还可能降低结构的承载能力,引发事故. 10.纵向收缩引起的挠曲变形:当焊缝在构件中的位置不对称,即焊缝处于纵向偏心时，所引起的收缩力Ff是偏心的.因此,收缩力Ff不但使构件缩短,同时还造成构件弯曲. 11.焊缝对于整个构件的中性轴对称,并不意味着在组焊的过程中始终是对称的.因为,随着组焊过程的进行,构件的中性轴位置和截面惯性矩是变化的.这也意味着,通过变化组焊的顺序,有可能对挠曲变形进行调整. 12.波浪变形:薄板所承受的压应力超过某一临界值,就会出现波浪变形,或称为压曲失稳变形. 13.焊接错边:是指两被连接工件相对位置发生变化,造成错位的一种几何不完善性. 产生原因:错边可能是装配不当造成的,也可能是由焊接过程造成的.焊接过程造成错边的主要原因之一是热输入不平衡;焊缝两侧的工件刚度的差异也会引起错边,刚度小的一侧变形位移较大,刚度大的一侧位移小,因而造成错边. 14.焊接残余应力的测量: 1.焊接残余应力的破坏性测量: (1)单轴焊接残余应力的测量:①切条法;②弹性变形法. (2)双轴焊接残余应力的测量:①切块法;②钻孔法;③盲孔法;④套孔法. (3)三轴焊接残余应力的测量. 2.焊接残余应力的非破坏性测量:(1)X射线衍射法;(2)中子衍射法. 3.相似关系. 15.焊接残余应力与变形的调控措施：

浅析焊接结构的失效分析

浅析焊接结构失效分析 摘要：焊接结构的失效除了与焊接工艺有关外，还与选材和设计有重要关系。通过失效分析发现和认识在选材、设计和施工等方面的问题，减少因脆断、疲劳、应力腐蚀、磨损等失效造成的损失。提高焊接结构产品质量是促进焊接技术发展和质量控制的重要环节。 关键词：焊接结构；失效分析程序；失效分析内容 焊接是通过加热、加压，或两者并用，用或者不用填充材料，使焊接达到结合的一种加工工艺．焊接不仅可以用于金属材料．而且可以实现某些非金属材料的永久性连接，如玻璃焊接、陶瓷焊接、塑料焊接等．随着科学技术不断进步，焊接技术作为20世纪初科学技术，在近几十年来得到了迅速发展和传播。在工业生产中多用于金属材料的连接而焊接结构失效问题也随之摆在人们面前，引起人们的广泛关注。 焊接结构的失效一是凭经验和力学性能实验不合格而报废的焊件；二是工作中发现焊缝不能继续执行其设计功能和性能的焊件。焊接结构的失效可能由断裂、磨损、腐蚀或变形引起。研究焊接失效并加以分析，目的在于找出失效的原因，制定预防此类失效发生的方案。 1失效分析程序 失效分析的第一步工作是搜集和编制有关失效焊件及其制备工作的尽可能完整的历史资料，尽可能地获得历史资料对成功做出失效的正确结论起很大的作用。搜集资料的顺序没有固定的规律可循，重要的一点是在当事人对事件的记忆犹新的时候，尽可能迅速地得到有关失效情况的所有口头报告和相关物证。 I．1调查研究 确定失效是在何时何地怎样发生的，包括所有有关操作者，了解焊接结构失效后是如何处理的，是否受到保护，断口是否做过处理，失效是否涉及到高温加热而导致焊缝和基体金属显微组织的变化。残骸碎片的相对位置，部件的畸变和损伤情况，绘制草图或拍照。了解工作历史，即负载、环境气氛的性质和工作时间的长短，是否遇到过事故，是否出现过其他类似的失效。搜集失效部件的背景资料，取得焊接接头的设计图纸及工作应力计算和工作寿命估计的资料。弄清规定的和实际采用的基体金属及焊条金属，如果可能的话，还要取得基体金属的实际化学成分、热处理方法和机械性能以及焊条金属的实际化学成分。弄清规定的和实际采用的表面清理方法和过程，取得规定的和实际应用的焊接工艺的细节，了解是否进行过焊后热处理。了解焊件经过何种加工和进行过何种实验，了解焊件的存放时间及存放条件；焊件是在什么时向进行装配的是装配的快慢速度。要求拿检验方法和检验报告的副本。发生失效后，尽早开始失效分析工作尤为重要。调查研究阶段要尽量从现场、设计、施工和记录中掌握失效事故的材料。 1．2分析失效模式 分析失效模式阶段主要是对失效焊件利用必要的化学仪器进行拍摄、测试和观察，已确定失效模式。失效模式是导致焊件失效的物理和化学变化过程。在这一过程中，焊件的局部或整体的尺寸、形状、状态和性能发生了变化。由此导致整个焊件的失效。焊件失效是内在和外柱因素共同作用的结果。内在因素是指焊件的施工和服役条件，如应力、环境和服役时间等。环境因素足指温度和介质两大岗素，时间不是独立的诱发肉素。没有力和环境因素的

焊接结构强度的基本理论

第三章焊接结构强度的基本理论 焊接结构在使用中，除结构强度不够时会导致破坏外，还有其他形式的破坏，如疲劳破坏、脆性断裂等，这些破坏也是焊接结构常见破坏形式。本章主要介绍焊接结构疲劳破坏、脆性断裂产生的原因，以及提高疲劳强度和防止脆性断裂的主要措施。 第一节焊接结构的疲劳破坏 一、疲劳的定义 疲劳定义为由重复应力所引起的裂纹起始和缓慢扩展而产生的结构部件的损伤，疲劳极限是指试样受“无数次”应力循环而不发生疲劳破坏的最大应力值。在承受重复载荷结构的应力集中部位，当部件所受的公称应力低于弹性极限时，就可能产生疲劳裂纹，由于疲劳裂纹发展的最后阶段——失稳扩展（断裂）是突然发生的，没有预兆，没有明显的塑性变形，难以采取预防措施，所以疲劳裂纹对结构的安全性有很大危胁。 焊接结构在交变应力或应变作用下，也会由于裂纹引发（或）扩展而发生疲劳破坏。疲劳破坏一般从应力集中处开始，而焊接结构的疲劳破坏又往往从焊接接头处产生。 二、影响焊接接头疲劳性能的因素 焊接结构的疲劳强度,在很大程度上决定于构件中的应力集中情况,不合理的接头形式和焊接过程中产生的各种缺陷(如未焊透、咬边等)是产生应力集中的主要原因。除此之外，焊接结构自身的一些特点，如接头性能的不均匀性，焊接残余应力等，都对焊接结构疲劳强度有影响。 1．应力集中和表面状态的影响 结构上几何不连续的部位都会产生不同程度的应力集中，金属材料表面的缺口和内部的缺陷也可造成应力集中。焊接接头本身就是一个几何不连续体，不同的接头形式和不同的焊缝形状，就有不同程度的应力集中，其中具有角焊缝的接头应力集中较为严重。 构件上缺口愈尖锐，应力集中愈严重（即应力集中系数K愈大），疲劳强度降低也愈大。不同材料或同一材料因组织和强度不同，缺口的敏感性（或缺口效应）是不相同的。高强度钢较低强度钢对缺口敏感，即在具有同样的缺口情况下，高强度钢的疲劳强度比低强度钢降低很多。焊接接头中，承载焊缝的缺口效应比非承载焊缝强烈，而承载焊缝中又以垂直于焊

焊接结构学期末考试试卷

《焊接结构学》期末考试试卷 一、名词解释 1.内应力：是指在没有外力的条件下平衡于物体内部的力。 2.解理断裂：是沿晶内一定结晶学平面分离而形成的断裂，是一种晶内断裂。 3.应力腐蚀开裂：是指在拉应力和腐蚀共同作用下产生裂纹的现象。 4.温差拉伸法：是利用在焊接结构上进行的不均匀加热造成的适当的温度差，来使焊缝及其附近区域产生拉伸塑性变形，从而抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，达到消除部分焊接残余应力的目的。 5.焊接结构：用焊接的方法生产制造出来的结构。 6.焊接温度场：是指在焊接过程中，某一时刻所有空间各点温度的总计或分布。 7.应力集中：是指接头局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象。 8.焊接变形：由于焊接而引起的焊件尺寸的改变称为焊接变形。 9.联系焊缝：是一种焊缝与被连接的元件是并联的，它仅传递很小的载荷，焊缝一旦断裂结构不会立即失效，这种焊缝称为联系焊缝。 10.工作焊缝：是一种焊缝与被连接的元件是串联的，它承担着传递全部载荷的作用，即焊缝一旦断裂结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝。 11.动应变时效：金属和合金在塑性变形时或塑性变形后所发生的时效过程 12.焊接残余应力：焊件在焊接过程中，热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限， 以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。这样焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊接应力。 13. 焊接热循环:在焊接过程中，工件上的温度随着瞬时热源或移动热源的作用而发生变 化，温度随时间由低而高，达到最大值后，又由高而低的变化称为焊接热循环。14.延性断裂：伴随明显塑性变形而形成延性断口（断裂面与拉应力垂直或倾斜，其上具有细小的凹凸，呈纤维状）的断裂。 二、简答题 1.焊接结构的优点？ 焊接结构的优点：（1）焊接可以把不同形状，不同厚度，不同材料的工件连接起来，且可与母材相当，同时可使产品重量减轻，生产成本明显降低。（2）焊接是一种金属原子间的结合，刚度大，整体性好，不像机械连接那样有间隙，可以减少变形，且能保证容器类结构的气密性和水密性。（3）与铸、锻等其它加工方法相比，生产焊接产品一般不需要大型贵重设备。投资少，见效快。（4）大多数焊接结构生产工艺简单，设备的操作比较容易，应用面非常广泛。（5）焊接特别适用于几何尺寸大，而材料较分散的制品。（6）焊接结构的生产可实现全过程的质量跟踪。比如生产过程中的声发射检测技术，焊前的材料检验，焊后的多种检测手段（X射线，超声波）等。 2.简述焊接残余变形的分类及特点？ ①纵向收缩变形，即构件焊后在焊缝长度方向上发生收缩。②横向收缩变形，即构件

焊接结构学复习提纲.方洪渊

焊接结构学复习提纲 § 焊接热循环 一、焊接结构的特点：优点1）与铆接相比可以节省大量的金属材料 2）焊前准备工作简单，比较省工 3）焊接结构具有比铆接好得多的气密性 4）焊接接头强度高 5）焊接结构设计灵活性大 6)成品率高，一旦出现缺陷可以修复 缺点1）焊接结构的应力集中变化范围比铆接大 2)焊接结构存在较大的应力与变形 3）存在较大的性能不均匀性 4）焊接接头的整体性，对应力集中敏感 二、焊接热过程的复杂性表现：1）局部性或不均匀性 2）瞬时性或非稳态性 3）移动性 三、1）热导率定义: 物体等温面上的热流密度q*[J/mm2s]与垂直于该处等温面的负温度梯度成正比，与热导率λ 成正比n T q ??-=λ 热量的能力。 2）对流传热定律：由牛顿定律，某一与流动的气体或液体接触的固体的表面微元，其热流密度q 与对流换热系数α和固体表面温度与气体或液体的温度之差（T-T0）成正比:）（0T -T q α=

3）辐射传热定律：根据斯蒂芬—波尔兹曼定律：受热物体单位时间内单位面积上的辐射热量，即其热流密度q 与其表面温度为4次方成正比:40T C q ε= 四、导热微分方程： 五、导热微分方程的边界条件常分为三类： 1）已知边界上的温度值 2）已知边界上的热流密度分布 3）已知边界上物体与周围介质间的热交换 六、热源空间尺寸形状的简化： 1）点热源：作用于半无限体或立方体表面层,可模拟立方体或厚板的堆焊,热量向X 、Y 、Z 三个方向传播。 2）线热源：对应薄板，热量二维传播。将热源看成是沿板厚方向上的一条线，在厚度方向上，热能均匀分布，垂直作用于板平面。 3）面热源：作用于杆的横截面上，可横拟电极端面或磨擦焊接时的加热，认为热量在杆截面上均匀分布，此时只沿一个方向传热。 七、焊接温度场：焊接过程中，焊件上（包括内部）某瞬时的温度分布。可以用等温线或等温面来表示。 准稳定温度场：如果忽略焊接加热过程的起始阶段和收尾阶段，则作用于无限体上的匀速直线运动的热源周围的温度场是准稳定温度场。 1）作用于无限大体的移动点热源的等温线：封闭的椭圆形 t Q c z T y T x T c t T v ??+??+??+??=??ρρλ1)(222222