焊接缺陷對結構強度

齊冬斌

摘要：在焊接的過程當中，會有焊接缺陷的存在，焊接缺陷將會對結構在強度上有所影響，對金屬的性能有所改變。焊接缺陷一般情況下存在于焊接接縫處，有些焊接缺陷是由于材料本身的缺陷而產(chǎn)生的，而有些缺陷是由于焊接技術導致的。在焊接的接縫以及接縫的附近區(qū)域如果出現(xiàn)缺陷的話，那么對于結構的影響將是非常大的，因為接縫處是受力較多，很多的應力都會在這個區(qū)域內集中顯現(xiàn)出來，所以一旦發(fā)生拉伸或者其他作用力的話，結構就會發(fā)生變形或者是斷裂。一般情況下存在的焊接缺陷主要表現(xiàn)為在接縫處出現(xiàn)氣孔、焊縫的結合處變形、沒有焊透或者焊接過度等等情況的發(fā)生。那么本文針對焊接缺陷做出簡要的分析，然后制定出相應的解決辦法。

關鍵詞：焊接缺陷;應力集中;裂紋;脆性

前 ?言

我國經(jīng)濟建設快速發(fā)展的同時，也帶動了我國的工業(yè)技術領域有了一定的進步，我國的工業(yè)是支柱性的產(chǎn)業(yè)，在國民發(fā)展中占據(jù)著非常重要的地位。工業(yè)技術發(fā)展的好，對我國的經(jīng)濟建設有著很大的推動作用。在我國的工業(yè)技術當中，有很多的工程涉及到焊接方面，焊接的技術在工業(yè)發(fā)展中有著比較重要的地位，對工業(yè)發(fā)展來說有一定的推動作用。那么在焊接的過程中，會有一定的技術缺陷，焊接缺陷的產(chǎn)生會對結構的強度有一定的影響，而這些焊接缺陷的發(fā)生區(qū)域一般情況下都是在焊接的接縫處，接縫處受到的各方應力還比較多，那么加上焊接缺陷的話，就會對結構構成很大的威脅，在強度上會有所降低，對產(chǎn)品的質量構成一定的影響。

一、焊接缺陷產(chǎn)生應力集中的機理

工業(yè)用的材料在焊接過后，由于在焊接的接縫處受到的應力作用過度的集中，那么我們把這種現(xiàn)象稱之為應力集中，由這種應力產(chǎn)生的焊接缺陷在形狀上是不一樣的。根據(jù)焊接點受到的應力方向不同，應力的大小不同，那么由此在截面上產(chǎn)生的缺陷形狀也就會有所不同。下面我們舉一個例子，就以橢球形狀的空洞缺陷為例，空洞為各向同性的無限大彈性體所包圍，并作用有應力，當橢球空洞逐漸變?yōu)槠瑺盍鸭y，其結果是應力集中變得十分嚴重。除了空洞類型的氣孔、裂紋和未焊透之外，還有夾渣也是常見的焊接缺陷，當多個缺陷間的距離較小時，如密集的氣孔和夾渣等，在缺陷區(qū)域內將會產(chǎn)生很高的應力集中，使這些地方出現(xiàn)缺陷間裂紋將孔間連通，在此情況下，最大的應力集中出現(xiàn)在兩外孔的邊緣處。

在進行焊接的過程中，對于接頭部分的掌握，在焊縫上，如果增高兩和角度變形等因素一般情況下都會出現(xiàn)不連續(xù)的現(xiàn)象產(chǎn)生，雖然這些現(xiàn)象有的是在規(guī)范允許的范圍之內的，但是它們的存在都會有應力集中的發(fā)生。除此之外，接頭的形式是多種多樣的，不同的形式出現(xiàn)都會有應力集中的出現(xiàn)，在焊接的工程當中，比較常見的焊接形式下，對接接頭所產(chǎn)生的應力集中程度是最小的，其他的對接形式在應力集中的程度上都相差不多。

二、焊接缺陷對結構靜載非脆性破壞的影響

焊接缺陷的存在，對于結構的破壞都有不同程度的影響，在對靜載破壞上亦是如此，在大多數(shù)的情況來講，對于材料的破壞形式上一般是屬于塑性斷裂的方式，在這個時候，由于缺陷所引起的強度會有所降低，基本上是與缺陷造成的承載截面積在比例上的減少是一樣的。在一般的情況下，有標準表明，在焊接的接縫中是允許有一些氣孔存在的，但是這些氣孔必須是小面積的，不連續(xù)的，并且這些氣孔的截面積總量在工作截面積的百分之五時，氣孔對于總體在抗拉強度上的影響不是很大。但是如果出現(xiàn)連續(xù)的氣孔存在，并且這些氣孔的截面積總量達到工作截面積的百分之二的時候，這個時候氣孔對于接頭的抗拉強度會產(chǎn)生很大的影響，導致接頭的強度有很大的降低。之所以會有這種氣孔的出現(xiàn)，是由于在焊接的過程中出現(xiàn)了保護氣氛沒有連續(xù)進行的原因，致使出現(xiàn)了連串的氣孔，在連串的氣孔產(chǎn)生的同時，對于金屬的機械性能也有很大程度改變，降低了金屬的機械性能。鑒于此，減少氣孔的產(chǎn)生可以降低金屬在性能上惡化。在焊縫的表面出現(xiàn)的氣孔比在焊縫深處出現(xiàn)的氣孔將更為危險，這回直接導致焊縫的金屬性能，同樣連續(xù)的氣孔也比單個出現(xiàn)的氣孔更為危險，所以在焊接的過程中，一定要注意這些現(xiàn)象的產(chǎn)生。

夾渣或夾雜物，根據(jù)其截面積的大小成比例地降低材料的抗拉強度，但對屈服強度的影響較小。這類缺陷的尺寸和形狀對強度的影響較大，單個的間斷小球狀夾渣或夾雜物并不比同樣尺寸和形狀的氣孔危害大。直線排列的、細小的而且排列方向垂直于受力方向的連續(xù)夾渣是比較危險的。未熔合和未焊透比氣孔和夾渣更為有害。當焊縫有增高量或用優(yōu)于母材的焊條制成焊接接頭時，未熔合和未焊透的影響可能并不十分明顯，但是這類缺陷在一定條件下可能成為脆性斷裂的引發(fā)點。

三、焊接缺陷對結構脆性破壞的影響

焊接結構經(jīng)常會在有缺陷處或結構不連續(xù)處引發(fā)脆性斷裂，造成災難性的破壞。一般認為，結構中缺陷造成的應力集中越嚴重，脆性斷裂的危險越大。由于裂紋尖端的尖銳度比未焊透、未熔合、咬邊和氣孔等缺陷要尖銳得多，所以裂紋危害最大。氣孔和夾渣等體積類缺陷的存在量低于 5%時，如果結構的工作溫度不低于材料的塑性-脆性轉變溫度，它們對結構的安全是無害的。帶裂紋的構件的臨界溫度要比含夾渣構件高得多。除用轉變溫度來衡量各種缺陷對脆性斷裂的影響之外，許多重要焊接結構都采用斷裂力學作為評價的依據(jù)，因為用斷裂力學可以確定斷裂應力和裂紋尺寸與斷裂韌度之間的關系。許多焊接結構的脆性斷裂都是由微小的裂紋引發(fā)的，在一般情況下，由于小裂紋并未達到臨界尺寸，結構不會在運行后立即發(fā)生斷裂。但是小的焊接缺陷很可能在使用期間出現(xiàn)穩(wěn)定增長，最后達到臨界值，而發(fā)生脆性斷裂。所以在結構使用期間進行定期檢查，及時發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測接近臨界條件的缺陷，是防止焊接結構脆性斷裂最有效的措施。當焊接結構承受沖擊或局部發(fā)生高應變和惡劣環(huán)境因素，都容易使焊接缺陷引發(fā)脆性斷裂，例如疲勞載荷和腐蝕環(huán)境都能使裂紋等缺陷變得更尖銳，使裂紋的尺寸逐漸增大，加速其達到臨界值。

四、結束語

這些年來，我國的工業(yè)技術在一定程度上有了很大的進步，那么工業(yè)技術的進步和在工業(yè)當中各種技術手段的應用是分不開的。那么在工業(yè)中焊接的質量問題是一個很重要的問題，焊接質量將直接的影響到整個工業(yè)的質量問題。在焊接的過程出現(xiàn)的焊接缺陷是一個比較常見的問題，那么我們應該將這種焊接缺陷盡量的降到最低，以保證焊接金屬的質量問題，為我國的工業(yè)建設提供基礎性的保障。通過本文的論述，大體的掌握了在焊接的過程中，會有哪些缺陷的產(chǎn)生對于接頭焊縫會產(chǎn)生強度上的影響，哪些缺陷會對接頭焊縫有應力集中上的影響。這些現(xiàn)象的產(chǎn)生具體的有哪些方面的表現(xiàn)，通過這些現(xiàn)象我們可以將這種程度降到最低。有些焊接缺陷的存在對于結構的強度影響是危險的，還有一些焊接缺陷是允許其存在的，那么這樣就為我們提供了一個焊接質量的標準，在以后的焊接工程中將會起到很重要的作用，為我國的工業(yè)建設創(chuàng)造更為有利的環(huán)境。