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    冷拔異型鋼管脆性斷裂的主要生成原因
    發布時間:2019-11-29 14:16:38  發布者:鋼管 銷售熱線:0635-8889528 手機:13581170128  閱讀:120

    冷拔異型鋼管的破壞分塑性破壞和脆性破壞兩種。
    脆性破壞:加載后,無明顯變形,因此破壞前無預兆,斷裂時斷口平齊,呈有光澤的晶粒狀。脆性破壞危險性大。
    影響冷拔異型鋼管脆性破壞的因素
    1.化學成分
    2.冶金缺陷(偏析、非金屬夾雜、裂紋、起層)
    3.溫度(熱脆、低溫冷脆)
    4.冷作硬化
    5.時效硬化
    6.應力集中
    7.同號三向主應力狀態
    1 ) 冷拔異型鋼管質量差、厚度大:鋼材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量過高,晶粒較粗,夾雜物等冶金缺陷嚴重,韌性差等;較厚的鋼材輥軋次數較少,材質差、韌性低,可能存在較多的冶金缺陷。
    (2) 結構或構件構造不合理:孔洞、缺口或截面改變急劇或布置不當等使應力集中嚴重。
    (3) 制造安裝質量差:焊接、安裝工藝不合理,焊縫交錯,焊接缺陷大,殘余應力嚴重;冷加工引起的應變硬化和隨后出現的應變時效使鋼材變脆。
    (4) 結構受有較大動力荷載或反復荷載作用:但荷載在結構上作用速度很快時(如吊車行進時由于軌縫處高差而造成對吊車梁的沖擊作用和地震作用等),材料的應力- 應變特性就要發生很大的改變。隨著加荷速度增大,屈服點將提高而韌性降低。特別是和缺陷、應力集中、低溫等因素同時作用時,材料的脆性將顯著增加。
    (5)冷拔異型鋼管在較低環境溫度下工作:當溫度從常溫開始下降肘,材料的缺口韌性將隨之降低,材料逐漸變脆。這種性質稱為低溫冷脆。不同的鋼種,向脆性轉化的溫度并不相同。同一種材料,也會由于缺口形狀的尖銳程度不同,而在不同溫度下發生脆性斷裂。
    為了防止冷拔異型鋼管的脆性斷裂,可以從以下幾個方面著手:
    1、裂紋
    當焊接結構的板厚較大時(大于25mm),如果含碳量高,連接內部有約束作用,焊肉外形不適當,或冷卻過快,都有可能在焊后出現裂紋,從而產生斷裂破壞。針對這個問題,把碳控制在0.22%左右,同時在焊接工藝上增加預熱措施使焊縫冷卻緩慢,解決了斷裂問題。
    焊縫冷卻時收縮作用受到約束,有可能促使它出現裂紋。措施是:在兩板之間墊上軟鋼絲留出縫隙,焊縫有收縮余地,裂紋就不會出現。
    把角焊縫的表面作成凹形,有利于緩和應力集中。凹形表面的焊縫,焊后比凸形的容易開裂,原因是凹形縫的表面有較大的收縮拉應力,并且在45°截面上焊縫厚度最小。凸形縫表面拉力不大,而45°截面又有所增強,情況要好的多。在凹形焊縫開裂的條件下,改用凸形焊縫,就不再開裂。
    2、應力
    考察斷裂問題時,應力是構件的實際應力,它不僅和荷載的大小有關,也和構造形狀及施焊條件有關。幾何形狀和尺寸的突然變化造成應力集中,使局部應力增高,對脆性破壞最為危險。施焊過程造成構件內的殘余拉應力,也是不利的。因此,避免焊縫過于集中和避免截面突然變化,都有助于防止脆性斷裂。
    3、材料選用
    為了防止冷拔異型鋼管脆性斷裂,結構的材料應該具有一定的韌性。20#鋼管斷裂時吸收的能量和溫度有密切關系。吸收的能量可以劃分為三個區域,即變形是塑性的、彈塑性的和彈性的。要求材料的韌性不低于彈性,以避免出現完全脆性的斷裂,也沒有必要高于彈塑性,對鋼材要求太高,必然會提高造價。鋼材的厚度對它的韌性也有影響。厚鋼板的韌性低于薄鋼板。
    4、構造細部
    發生冷拔異型鋼管脆性斷裂的原因是存在和焊縫相交的構造縫隙,或相當于構造縫隙的未透焊縫。構造焊縫相當于狹長的裂紋,造成高度的應力集中,焊縫則造成高額殘余拉應力并使近旁金屬因熱塑變形而時效硬化,提高脆性。低溫地區結構的構造細部應該保證焊縫能夠焊透。因此,設計時必須注意焊縫的施工條件,以保證施焊方便,能夠焊透。

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