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焊接缺陷对结构承载强度的影响

Clicks:888 Update time:2021-12-24

    焊缝中出现成串或密集气孔缺陷时,由于气孔的截面较大,同时还可能伴随着焊缝力学性能的下降(如氧化等),使承载强度明显地降低。因此,成串气孔要比单个气孔危险性大。夹杂对强度的影响与其形状和尺寸有关。单个的间断小球状夹杂物并不比同样尺寸和形状的气孔危害大。直线排列的、细条状且排列方向垂直于受力方向的连续夹杂物是比较危险的。焊接缺陷对结构的静载破坏和疲劳强度有不同程度的影响,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。焊接缺陷对疲劳强度的影响要比静载强度大得多。例如,焊缝内部的裂纹由于应力集中系数较大,对疲劳强度的影响较大;气孔引起的承载截面积减小10%时,疲劳强度的下降可达50%。焊缝内部的球状夹杂物当其面积较小、数量较少时,对疲劳强度的影响不大,但当夹杂物形成尖锐的边缘时,对疲劳强度的影响十分明显。

    咬边对疲劳强度的影响比气孔、夹杂大得多。带咬边接头在10°次循环条件下的疲劳强度大约仅为致密接头的40%,其影响程度也与负载方向有关。此外,焊缝成形不良,焊趾区及焊根处的未焊透、错边和角变形等外部缺陷都会引起应力集中,易产生疲劳裂纹而造成疲劳破坏。

    夹渣或夹杂物,根据其截面积的大小成比例地降低材料的抗拉强度,但对屈服强度的影响较小。几何形状造成的不连续性缺陷,如咬边、焊缝成形不良或焊穿等不仅降低了构件的有效截面积,而且会产生应力集中。当这些缺陷与结构中的残余应力或热影响区脆化晶粒区相重叠时,会引发脆性不稳定扩展裂纹。

    未熔合和未焊透比气孔和夹渣更有害。虽然当焊缝有增高量或用优于母材的焊条制成焊接接头时,未熔合和未焊透的影响可能不十分明显。事实上许多焊接结构已经工作多年,焊缝内部的未熔合和未焊透并没有造成严重事故。但是这类缺欠在一定条件下可能成为脆性断裂的引发点。

    裂纹被认为是危险的焊接缺陷,易造成结构的断裂。裂纹一般产生在拉伸应力较大和热影响区粗晶组织区,在静载非脆性破坏条件下,如果塑性流动发生于裂纹失稳扩展之前,则结构中的残余拉应力将没有很大的影响,而且也不会产生脆性断裂;但是一旦裂纹失稳扩展,对焊接结构的影响就很严重了。

 

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