Chapter 4 焊接结构的断裂失效与防治
本章重点, 1.焊接结构断裂失效的分类及危害
2.焊接脆性断裂的防治方法
3.焊接疲劳断裂的防治方法
4.焊接应力腐蚀断裂防治方法
本章难点, 1.焊接结构断裂失效的分类及危害
2.焊接脆性断裂的防治方法
1.焊接结构断裂失效的分类及危害
5.1 焊接结构断裂失效的分类及危害
焊接结构断裂失效中，最为严重的是脆性断裂
失效、疲劳断裂失效和应力腐蚀断裂失效三种类
型。
1,脆性断裂失效
脆性断裂 ---通常称为 低应力脆断 。一般都在应力
低于结构的设计应力和没有显著的塑性变形的情
况下发生的。
焊接结构断裂失效的分类及危害
疲劳断裂失效
金属材料及其结构因受交变载荷而
发生损坏或断裂的现象，称为
疲劳断裂。
疲劳断裂过程一般由三个阶段组成,
① 初始疲劳裂纹在应力集中区孕育、
萌生；
② 裂纹亚临界扩展或稳定扩展；
③ 失稳扩展，以至与断裂。
焊接结构断裂失效的分类及危害
应力腐蚀断裂失效
腐蚀是材料与周围介质作
用产生的物理化学过程。
而应力腐蚀是指敏感金
属或合金在一定的拉应
力和一定腐蚀介质环境
共同作用下所产生的腐
蚀断裂过程。
2.焊接结构脆性断裂的防治
1,焊接结构脆性断裂的原因
? ① 由大量破坏、失效事故的分析研究中发
现，焊接结构低应力脆断破坏的根本原因
在于结构中存在着各种缺陷和裂纹。
? ② 这些裂纹和缺陷的产生一部分是在结构
的加工制造过程中。另一部分是在使用过
程中如疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹。
? ③ 其中裂纹是最严重的缺陷，而焊接则是
产生裂纹的主要原因。
焊接过程引起的两种脆化
? ① 焊接时由于加热、冷却引起接头区冶金
组织变化，冷却过程中形成的高碳马氏体
和粗大晶粒等金相组织将使焊接接头区韧
性降低，另外，微量有害元素偏聚和氢含
量增加也是导致韧性降低的原因。
? ② 焊接热循环过程中产生的塑性应变会引
起热应变脆化。
焊接结构脆性断裂的防治方法
1 降低结构局部区域的应力水平
① 设计过程中的控制措施
②制造工艺中的控制措施
③消除焊接残余应力
焊接结构脆性断裂的防治方法
2 减少结构缺陷
① 合理设计
② 优化制造工艺
焊接结构脆性断裂的防治方法
3 改善材料的断裂韧性
① 正确的设计选材
应采用“等韧性”或“等性能”原则，才
能保证 焊缝区不成为结构的薄弱环节，
以避免脆 性断裂。
② 优化焊接工艺
③ 合理制订、严格执行耐压试验规程
3 焊接结构疲劳断裂的防治方法
1.焊接结构疲劳断裂的原因和影响因素
疲劳断裂是在 循环应力、拉应力和塑性
应变 这三者的共同作用下发生的低应力破
坏。由于焊接结构易于存在焊接缺陷和较
严重的应力集中，所以焊接结构的疲劳往
往是从焊接接头处产生。
焊接结构疲劳断裂的原因和影响因素
1.应力的影响
① 增加拉伸应力会降低疲劳寿命，而增加压
缩应力则可提高疲劳强度。
② 焊接残余应力会降低焊接接头的疲劳强度，
这时构件的平均应力随之提高，应力比增大，
裂纹扩展速率会增加。
2.接头形式及应力集中的影响
3.焊接缺陷的影响
4.热影响区金属性能变化的影响
提高焊接结构疲劳强度的方法
2.1 降低应力集中
凡是降低应力集中的措施都可提高结构的疲劳强
度，有,
① 合理设计构件的结构形式，减少应力集中。
② 尽量选择应力集中系数小的焊接接头形式，并
保证母材与焊缝之间平缓过渡。
2.2 减少、调整焊接应力
对于焊接接头，减小、消除残余拉应力或使该处
产生残余应力都可提高疲劳强度。
2.3 焊缝表面打磨、抛光，表面强化处理
4.焊接结构应力腐蚀断裂的防治
1 应力腐蚀裂纹产生的机理和影响因素
1.1 定义,
应力腐蚀,指敏感金属或合金在一定拉应
力和一定腐蚀介质环境共同作用下所引起
的腐蚀断裂过程。
1.2 两种机理,
1.2.1 电化学应力腐蚀机理
1.2.2 机械破裂应力腐蚀开裂机理
防止和控制焊接结构产生应力腐蚀
的措施
2 防止和控制焊接结构产生应力腐蚀的措施
2.1 设计方面的控制
2.2 制造工艺过程中的控制
① 焊接材料选择
② 焊接工艺条件的控制
③ 控制冷作变形
本章重点, 1.焊接结构断裂失效的分类及危害
2.焊接脆性断裂的防治方法
3.焊接疲劳断裂的防治方法
4.焊接应力腐蚀断裂防治方法
本章难点, 1.焊接结构断裂失效的分类及危害
2.焊接脆性断裂的防治方法
1.焊接结构断裂失效的分类及危害
5.1 焊接结构断裂失效的分类及危害
焊接结构断裂失效中，最为严重的是脆性断裂
失效、疲劳断裂失效和应力腐蚀断裂失效三种类
型。
1,脆性断裂失效
脆性断裂 ---通常称为 低应力脆断 。一般都在应力
低于结构的设计应力和没有显著的塑性变形的情
况下发生的。
焊接结构断裂失效的分类及危害
疲劳断裂失效
金属材料及其结构因受交变载荷而
发生损坏或断裂的现象，称为
疲劳断裂。
疲劳断裂过程一般由三个阶段组成,
① 初始疲劳裂纹在应力集中区孕育、
萌生；
② 裂纹亚临界扩展或稳定扩展；
③ 失稳扩展，以至与断裂。
焊接结构断裂失效的分类及危害
应力腐蚀断裂失效
腐蚀是材料与周围介质作
用产生的物理化学过程。
而应力腐蚀是指敏感金
属或合金在一定的拉应
力和一定腐蚀介质环境
共同作用下所产生的腐
蚀断裂过程。
2.焊接结构脆性断裂的防治
1,焊接结构脆性断裂的原因
? ① 由大量破坏、失效事故的分析研究中发
现，焊接结构低应力脆断破坏的根本原因
在于结构中存在着各种缺陷和裂纹。
? ② 这些裂纹和缺陷的产生一部分是在结构
的加工制造过程中。另一部分是在使用过
程中如疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹。
? ③ 其中裂纹是最严重的缺陷，而焊接则是
产生裂纹的主要原因。
焊接过程引起的两种脆化
? ① 焊接时由于加热、冷却引起接头区冶金
组织变化，冷却过程中形成的高碳马氏体
和粗大晶粒等金相组织将使焊接接头区韧
性降低，另外，微量有害元素偏聚和氢含
量增加也是导致韧性降低的原因。
? ② 焊接热循环过程中产生的塑性应变会引
起热应变脆化。
焊接结构脆性断裂的防治方法
1 降低结构局部区域的应力水平
① 设计过程中的控制措施
②制造工艺中的控制措施
③消除焊接残余应力
焊接结构脆性断裂的防治方法
2 减少结构缺陷
① 合理设计
② 优化制造工艺
焊接结构脆性断裂的防治方法
3 改善材料的断裂韧性
① 正确的设计选材
应采用“等韧性”或“等性能”原则，才
能保证 焊缝区不成为结构的薄弱环节，
以避免脆 性断裂。
② 优化焊接工艺
③ 合理制订、严格执行耐压试验规程
3 焊接结构疲劳断裂的防治方法
1.焊接结构疲劳断裂的原因和影响因素
疲劳断裂是在 循环应力、拉应力和塑性
应变 这三者的共同作用下发生的低应力破
坏。由于焊接结构易于存在焊接缺陷和较
严重的应力集中，所以焊接结构的疲劳往
往是从焊接接头处产生。
焊接结构疲劳断裂的原因和影响因素
1.应力的影响
① 增加拉伸应力会降低疲劳寿命，而增加压
缩应力则可提高疲劳强度。
② 焊接残余应力会降低焊接接头的疲劳强度，
这时构件的平均应力随之提高，应力比增大，
裂纹扩展速率会增加。
2.接头形式及应力集中的影响
3.焊接缺陷的影响
4.热影响区金属性能变化的影响
提高焊接结构疲劳强度的方法
2.1 降低应力集中
凡是降低应力集中的措施都可提高结构的疲劳强
度，有,
① 合理设计构件的结构形式，减少应力集中。
② 尽量选择应力集中系数小的焊接接头形式，并
保证母材与焊缝之间平缓过渡。
2.2 减少、调整焊接应力
对于焊接接头，减小、消除残余拉应力或使该处
产生残余应力都可提高疲劳强度。
2.3 焊缝表面打磨、抛光，表面强化处理
4.焊接结构应力腐蚀断裂的防治
1 应力腐蚀裂纹产生的机理和影响因素
1.1 定义,
应力腐蚀,指敏感金属或合金在一定拉应
力和一定腐蚀介质环境共同作用下所引起
的腐蚀断裂过程。
1.2 两种机理,
1.2.1 电化学应力腐蚀机理
1.2.2 机械破裂应力腐蚀开裂机理
防止和控制焊接结构产生应力腐蚀
的措施
2 防止和控制焊接结构产生应力腐蚀的措施
2.1 设计方面的控制
2.2 制造工艺过程中的控制
① 焊接材料选择
② 焊接工艺条件的控制
③ 控制冷作变形
