焊接缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

齊冬斌

摘要：在焊接的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)有焊接缺陷的存在，焊接缺陷將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度上有所影響，對(duì)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(shù)導(dǎo)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(duì)于結(jié)構(gòu)的影響將是非常大的，因?yàn)榻涌p處是受力較多，很多的應(yīng)力都會(huì)在這個(gè)區(qū)域內(nèi)集中顯現(xiàn)出來(lái)，所以一旦發(fā)生拉伸或者其他作用力的話，結(jié)構(gòu)就會(huì)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(jié)合處變形、沒(méi)有焊透或者焊接過(guò)度等等情況的發(fā)生。那么本文針對(duì)焊接缺陷做出簡(jiǎn)要的分析，然后制定出相應(yīng)的解決辦法。

關(guān)鍵詞：焊接缺陷;應(yīng)力集中;裂紋;脆性

前 ?言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的同時(shí)，也帶動(dòng)了我國(guó)的工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域有了一定的進(jìn)步，我國(guó)的工業(yè)是支柱性的產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民發(fā)展中占據(jù)著非常重要的地位。工業(yè)技術(shù)發(fā)展的好，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著很大的推動(dòng)作用。在我國(guó)的工業(yè)技術(shù)當(dāng)中，有很多的工程涉及到焊接方面，焊接的技術(shù)在工業(yè)發(fā)展中有著比較重要的地位，對(duì)工業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)有一定的推動(dòng)作用。那么在焊接的過(guò)程中，會(huì)有一定的技術(shù)缺陷，焊接缺陷的產(chǎn)生會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)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(yīng)力還比較多，那么加上焊接缺陷的話，就會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成很大的威脅，在強(qiáng)度上會(huì)有所降低，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量構(gòu)成一定的影響。

一、焊接缺陷產(chǎn)生應(yīng)力集中的機(jī)理

工業(yè)用的材料在焊接過(guò)后，由于在焊接的接縫處受到的應(yīng)力作用過(guò)度的集中，那么我們把這種現(xiàn)象稱之為應(yīng)力集中，由這種應(yīng)力產(chǎn)生的焊接缺陷在形狀上是不一樣的。根據(jù)焊接點(diǎn)受到的應(yīng)力方向不同，應(yīng)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(huì)有所不同。下面我們舉一個(gè)例子，就以橢球形狀的空洞缺陷為例，空洞為各向同性的無(wú)限大彈性體所包圍，并作用有應(yīng)力，當(dāng)橢球空洞逐漸變?yōu)槠瑺盍鸭y，其結(jié)果是應(yīng)力集中變得十分嚴(yán)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(dāng)多個(gè)缺陷間的距離較小時(shí)，如密集的氣孔和夾渣等，在缺陷區(qū)域內(nèi)將會(huì)產(chǎn)生很高的應(yīng)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(yīng)力集中出現(xiàn)在兩外孔的邊緣處。

在進(jìn)行焊接的過(guò)程中，對(duì)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(huì)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(nèi)的，但是它們的存在都會(huì)有應(yīng)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(huì)有應(yīng)力集中的出現(xiàn)，在焊接的工程當(dāng)中，比較常見的焊接形式下，對(duì)接接頭所產(chǎn)生的應(yīng)力集中程度是最小的，其他的對(duì)接形式在應(yīng)力集中的程度上都相差不多。

二、焊接缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)靜載非脆性破壞的影響

焊接缺陷的存在，對(duì)于結(jié)構(gòu)的破壞都有不同程度的影響，在對(duì)靜載破壞上亦是如此，在大多數(shù)的情況來(lái)講，對(duì)于材料的破壞形式上一般是屬于塑性斷裂的方式，在這個(gè)時(shí)候，由于缺陷所引起的強(qiáng)度會(huì)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)，氣孔對(duì)于總體在抗拉強(qiáng)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(dá)到工作截面積的百分之二的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候氣孔對(duì)于接頭的抗拉強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致接頭的強(qiáng)度有很大的降低。之所以會(huì)有這種氣孔的出現(xiàn)，是由于在焊接的過(guò)程中出現(xiàn)了保護(hù)氣氛沒(méi)有連續(xù)進(jìn)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(shí)，對(duì)于金屬的機(jī)械性能也有很大程度改變，降低了金屬的機(jī)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(xiǎn)，這回直接導(dǎo)致焊縫的金屬性能，同樣連續(xù)的氣孔也比單個(gè)出現(xiàn)的氣孔更為危險(xiǎn)，所以在焊接的過(guò)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(qiáng)度，但對(duì)屈服強(qiáng)度的影響較小。這類缺陷的尺寸和形狀對(duì)強(qiáng)度的影響較大，單個(gè)的間斷小球狀?yuàn)A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(xì)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(xiǎn)的。未熔合和未焊透比氣孔和夾渣更為有害。當(dāng)焊縫有增高量或用優(yōu)于母材的焊條制成焊接接頭時(shí)，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(diǎn)。

三、焊接缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)脆性破壞的影響

焊接結(jié)構(gòu)經(jīng)常會(huì)在有缺陷處或結(jié)構(gòu)不連續(xù)處引發(fā)脆性斷裂，造成災(zāi)難性的破壞。一般認(rèn)為，結(jié)構(gòu)中缺陷造成的應(yīng)力集中越嚴(yán)重，脆性斷裂的危險(xiǎn)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(shí)，如果結(jié)構(gòu)的工作溫度不低于材料的塑性-脆性轉(zhuǎn)變溫度，它們對(duì)結(jié)構(gòu)的安全是無(wú)害的。帶裂紋的構(gòu)件的臨界溫度要比含夾渣構(gòu)件高得多。除用轉(zhuǎn)變溫度來(lái)衡量各種缺陷對(duì)脆性斷裂的影響之外，許多重要焊接結(jié)構(gòu)都采用斷裂力學(xué)作為評(píng)價(jià)的依據(jù)，因?yàn)橛脭嗔蚜W(xué)可以確定斷裂應(yīng)力和裂紋尺寸與斷裂韌度之間的關(guān)系。許多焊接結(jié)構(gòu)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(dá)到臨界尺寸，結(jié)構(gòu)不會(huì)在運(yùn)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(zhǎng)，最后達(dá)到臨界值，而發(fā)生脆性斷裂。所以在結(jié)構(gòu)使用期間進(jìn)行定期檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)接近臨界條件的缺陷，是防止焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂最有效的措施。當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)承受沖擊或局部發(fā)生高應(yīng)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(dá)到臨界值。

四、結(jié)束語(yǔ)

這些年來(lái)，我國(guó)的工業(yè)技術(shù)在一定程度上有了很大的進(jìn)步，那么工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和在工業(yè)當(dāng)中各種技術(shù)手段的應(yīng)用是分不開的。那么在工業(yè)中焊接的質(zhì)量問(wèn)題是一個(gè)很重要的問(wèn)題，焊接質(zhì)量將直接的影響到整個(gè)工業(yè)的質(zhì)量問(wèn)題。在焊接的過(guò)程出現(xiàn)的焊接缺陷是一個(gè)比較常見的問(wèn)題，那么我們應(yīng)該將這種焊接缺陷盡量的降到最低，以保證焊接金屬的質(zhì)量問(wèn)題，為我國(guó)的工業(yè)建設(shè)提供基礎(chǔ)性的保障。通過(guò)本文的論述，大體的掌握了在焊接的過(guò)程中，會(huì)有哪些缺陷的產(chǎn)生對(duì)于接頭焊縫會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度上的影響，哪些缺陷會(huì)對(duì)接頭焊縫有應(yīng)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(guò)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(duì)于結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度影響是危險(xiǎn)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(gè)焊接質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，在以后的焊接工程中將會(huì)起到很重要的作用，為我國(guó)的工業(yè)建設(shè)創(chuàng)造更為有利的環(huán)境。