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钢结构焊接缺陷产生的原因?钢结构焊接缺陷对施工质量的影响

  随着建筑钢结构行业的不断发展,各种大型体育场馆、机场、车站、超高层建筑等采用钢结构也越来越多。下面小编为大家介绍钢结构焊接缺陷产生的原因?钢结构焊接缺陷对施工质量的影响

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  钢结构焊接缺陷对施工质量的影响

  一、焊接缺陷产生应力集中

  结构或材料因为承载横截面面积突然发生变化,导致横截面所受应力集中到局部区域,导致局部应力增大的现象就叫做应力集中。对于焊接结构来说,其在焊接过程中所产生的缺陷的形状不同,那么所引起的结构横截面的变化程度自然也不相同,这样一来,因不同截面变化而导致的应力集中程度也会不同。以椭圆状的空洞焊接缺陷为例,如果椭圆状的空洞缺陷逐渐变成裂纹状的缺陷之后,该部分结构所受到的应力集中程度会变得更大,应力集中现象也会变得更加严重。需要注意的是,焊接过程中可能出现的缺陷种类很多,常见的如气孔缺陷、裂纹缺陷、夹渣等等。如果这些缺陷在焊接结构中同时发生,并且缺陷与缺陷之间的距离相对较小时,缺陷是区域内结构所受到的应力集中程度最大。除此之外,在焊接接头,或者在焊缝位置也会产生应力集中。这些问题都会对结构强度产生一定的影响。

  二、焊接缺陷对焊接结构强度的影响

  焊接缺陷会导致应力集中,从而影响焊接结构的强度,降低结构的稳定性。现从结构脆性以及静载非脆性两个方面来论述焊接缺陷对结构强度的影响。详细如下:

  1、焊接缺陷对结构静载非脆性破坏的影响

  ①焊接工艺中,焊接结构缺陷对结构静载非脆性破坏有一定的影响。一般来说,由于焊接材料多为金属材料,其破坏形式大多为塑性断裂,这时缺陷所引起的强度降低,大致与它所造成承载截面积的减少成比例、在一般标准中允许焊缝中有个别的、不成串的或非密集型的气孔,假如气孔截面总量只占工作截面的5%时,汽孔对屈服极限和抗拉强度极限的影响不大,当出现成串气孔总截面超过焊缝截面2%时,接头的强度极限急速降低。出现这种情况的主要原因是由于焊接时保护气氛的中断,使出现成串气孔的同时焊缝金属本身的机械性能下降。因此限制气孔量还能起到防止焊缝金属性能恶化的作用。焊缝表面或邻近表面的气孔要比深埋气孔更为危险,成串或密集气孔要比单个气孔危险得多。

  ②夹渣或夹杂物,按照其截面积的大小成比例地将材料的抗拉强度降低,然而对屈服强度的影响总体来说比较小。这种缺陷的形状以及尺寸对于强度的影响比较大,单个的间断小球状夹杂物或夹渣并不比同样尺寸和形状的气孔危害大。直线排列的以及细小的并且排列方向和受力方向垂直的连续夹渣是比较危险的。

  2、焊接缺陷对结构脆性破坏的影响

  ①在焊接中焊接结构通常会在结构不连续处或有缺陷处引发脆性断裂。通常,结构中缺陷造成的应力集中越是严重,造成脆性断裂的危险就越大。因为裂纹尖端的尖锐度比未熔合、未焊透、咬边以及气孔等缺陷要尖锐得多,因此裂纹危害最大。气孔以及夹渣等体积类的缺陷存在量小于5%时,材料的塑性-脆性转变温度如果大于结构的工作温度,那么就对结构来说是安全的。在临界温度条件下,带裂纹的构件要比含夹渣构件高得多。除了采用温度的转变来分析缺陷对脆性断裂的影响之外,很多比较重要的焊接结构都需要利用断裂力学来对其进行评价。

  ②很多焊接结构的脆性断裂都是由于一些微小的裂纹引起的,通常,因为小裂纹没有达到临界尺寸,结构不会立即出现断裂。一些小的焊接缺陷以及不连续在其使用期间也有可能是稳定增长,最终达到临界值,以致于出现脆性断裂。因此,在对结构使用中一定要进行定期检查,对接近临界条件的缺陷如果发现和检测到,一定要采取相关的措施来避免焊接结构脆性断裂,在焊接结构承受冲击或局部发生高应变以及恶劣环境因素,都非常容易造成焊接缺陷引发脆性断裂。


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