焊接結(jié)構(gòu)斷裂性能ppt課件-資料下載頁
2025-01-17 18:37本頁面
【正文】 Ak是對材料的成分和組織敏感的力學(xué)性能指標(biāo)。 γ鋼韌性最高，無明顯的 Tk ，低溫韌性好；低強(qiáng)度鐵素體鋼韌性次之，有明顯的 Tk ，低溫韌性差；高強(qiáng)度 M鋼韌性最差，即使室溫韌性好很低。 ⑴能量準(zhǔn)則法 ?實(shí)驗(yàn)證明，隨著溫度的上升，打斷試件所需的沖擊吸收功也顯著上升，可以用它來衡量材料的韌 脆轉(zhuǎn)變溫度。 ?一般認(rèn)為，這種能量轉(zhuǎn)變主要取決于裂紋產(chǎn)生前和裂紋開始擴(kuò)展時(shí)缺口根部的塑性變形值 : 當(dāng)塑性變形較小時(shí)，需要較小的沖擊吸收功； 當(dāng)塑性變形較大時(shí)，需要較大的沖擊吸收功； 鋼材韌性的評定方法 圖 334 沖擊試驗(yàn)及其評定標(biāo)準(zhǔn) 沖擊吸收功 溫度（ ℃ ） ⑵斷口形貌準(zhǔn)則法 ?以試件斷口形貌來衡量轉(zhuǎn)變溫度特性，稱為斷口形貌轉(zhuǎn)變溫度； ?是衡量開裂后裂紋擴(kuò)展行為的標(biāo)志，表示金屬由晶粒狀破壞向纖維狀剪切破壞的轉(zhuǎn)變： 在溫度較低時(shí)，試件具有擴(kuò)展快、吸收功低的解理斷口； 在溫度較高時(shí)，試件具有擴(kuò)展慢、吸收功高的剪切破壞斷口； 圖 334 沖擊試驗(yàn)及其評定標(biāo)準(zhǔn) 斷口形貌法 溫度（ ℃ ） ⑶延性準(zhǔn)則法 ?測量沖擊試件缺口根部厚度隨溫度的變化； ?隨溫度增加缺口根部的橫向收縮量或無缺口表面的橫向膨脹量； ?通常采用的轉(zhuǎn)變溫度微對應(yīng)于 %的側(cè)向膨脹率。 圖 334 沖擊試驗(yàn)及其評定標(biāo)準(zhǔn) 延性法 溫度（ ℃ ） 圖 系列沖擊試驗(yàn) 防止焊接結(jié)構(gòu)脆斷的設(shè)計(jì)原則 (1) 盡量減少應(yīng)力集中 ① 焊縫位置 應(yīng)在平滑過渡處； ② 選用應(yīng)力集中小的 接頭形式 ③ 接頭形狀 應(yīng)圓滑過渡 ； ④ 焊縫應(yīng) 布置 在易焊易檢的位置； ⑤ 避免 焊縫過于密集； （ a）不可采用 （ b）可以采用 圖 337 尖角過渡和平滑過渡的接頭 （ a）不合理 （ b）合理 圖 338 封頭設(shè)計(jì)時(shí)合理與不合理的接頭 (a) 厚板雙面減薄 (b) 厚板單面減薄 (c) 填充材料過渡 圖 339 不同板厚接頭設(shè)計(jì)方案 圖 340 不易施焊的焊態(tài)部位舉例 不合理 合理 圖 341 避免焊縫密集的措施 不合理 合理 圖 342 避免焊縫交叉的措施 (2) 盡量減小結(jié)構(gòu)剛度 ① 不采用 過厚截面 ； ② 結(jié)構(gòu)重要部位 剛性過大 應(yīng)開緩和槽。 圖 343 容器開緩和槽 (3)不采用過厚的截面 ? 厚度大，鋼材的轉(zhuǎn)變溫度高 ? 厚度大，晶粒粗 ? 厚度大，剛度大 ? 厚度大，易形成三軸應(yīng)力狀態(tài) (4) 充分注意受力構(gòu)件上的不重要焊縫 例如：船體、容器上的掛鉤、支架等。 原則： 能不焊就不焊 ！ 分析：不重要焊縫往往 不被重視 ，產(chǎn)生缺陷的可能性大！然而，這些缺陷又處在 受力構(gòu)件上， 因而，導(dǎo)致受力 構(gòu)件的低應(yīng)力破壞。 (5) 充分考慮焊接殘余應(yīng)力和變形的影響 在第二章已經(jīng)重點(diǎn)討論了 焊接殘余應(yīng)力和變形的危害 。 重點(diǎn)從兩個(gè)方面理解： ①構(gòu)成復(fù)雜應(yīng)力場，導(dǎo)致 缺口效應(yīng) 使材料 變脆 ，而 殘余應(yīng)力 對 脆性材料 的靜載破壞是 有影響 的！ ② 角變形和錯(cuò)邊 都會(huì)產(chǎn)生 附加彎矩 !使焊趾處的 應(yīng)力集中程度加大 ！ 防止焊接結(jié)構(gòu)脆斷的工藝措施 ? 結(jié)合 ，這里不再贅述 ! ? 主要是： ? 控制 應(yīng)變時(shí)效 ； ? 防止產(chǎn)生 脆性組織 ； ? 控制 焊接缺陷 ； ? 控制 角變形及錯(cuò)邊 ； ? 注意消除焊接 殘余應(yīng)力 。 ，嚴(yán)格執(zhí)行制造工藝和質(zhì)量要求 ? 用斷裂力學(xué)方法評定結(jié)構(gòu)的安全性，重視質(zhì)量監(jiān)督。 與焊接結(jié)構(gòu)脆斷相關(guān)試驗(yàn) 一、抗開裂性能試驗(yàn) ? ? ? ? 試件尺寸 ： 910 910 δ(板厚 ) 缺口尺寸： 5mm 注意： 焊前開缺口！ 適用： ① 靜載結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)變脆化研究； ② 殘余應(yīng)力的影響； ③角變形的影響； ④退火、預(yù)拉伸等。 wells寬板拉伸試驗(yàn)的評定標(biāo)準(zhǔn) ? 低碳鋼、 CMn鋼 以 510mm標(biāo)距內(nèi)，能產(chǎn)生 ％ ()的塑性變形，作為該試驗(yàn)條件下的 抗開裂溫度 Ti 。 （英國造船業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)） ? 高強(qiáng)鋼 以能夠達(dá)到 4εs 的試驗(yàn)溫度作為該試驗(yàn)條件下的 抗開裂溫度 Ti 。 特點(diǎn)： 更符合實(shí)際工況 ！試驗(yàn)結(jié)果可直接用于指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 四點(diǎn)彎曲法 ——是目前檢驗(yàn)?zāi)覆幕蚝附咏宇^抗脆性斷裂的重 要方法之一。 在動(dòng)載下的裂紋張開位移法 ? 在一定程度上模擬了板材焊接殘余應(yīng)力、焊縫缺陷、板厚效應(yīng)等； ? 在一定程度上反映了加工硬化的影響； ? 可以反映出實(shí)際結(jié)構(gòu)焊接接頭中裂紋的擴(kuò)展方向。 二、止裂性能試驗(yàn) ? ? 圖 落錘試驗(yàn)示意圖 Penillni落錘試驗(yàn)是在研究鋼的脆斷傾向，評定比較止裂行為時(shí)使用。 圖 斷裂分析圖 (1)不能定量評定脆性斷裂 (2)未考慮板厚的影響 缺點(diǎn)： ? 落錘實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)可建立斷裂分析圖； ? 表示許用應(yīng)力、缺陷和溫度之間的關(guān)系曲線。 ? 簡稱 DT試驗(yàn)； ? 由美國海軍研究所（ NRL）于 1962年開創(chuàng)的一種新型工程試驗(yàn)方法； ? 適用于各種異性敏感的高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼； ? 鋼的晶粒度、碳化物金相組織的大小和分布、鋼中 P,N,O等都對顯微裂紋的形成產(chǎn)生較大影響。
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