钢结构的脆性破坏的防止(钢结构发生脆性断裂时如何处理)

有什么方法防止钢材的脆性断裂？

针对这个问题，把碳控制在0.22%左右，同时在焊接工艺上增加预热措施使焊缝冷却缓慢，解决了断裂问题。 焊缝冷却时收缩作用受到约束，有可能促使它出现裂纹。措施是：在两板之间垫上软钢丝留出缝隙，焊缝有收缩余地，裂纹就不会出现。 把角焊缝的表面作成凹形，有利于缓和应力集中。凹形表面的焊缝，焊后比凸形的容易开裂，原因是凹形缝的表面有较大的收缩拉应力，并且在45°截面上焊缝厚度最小。凸形缝表面拉力不大，而45°截面又有所增强，情况要好的多。在凹形焊缝开裂的条件下，改用凸形焊缝，就不再开裂。 2、应力考察断裂问题时，应力 是构件的实际应力，它不仅和荷载的大小有关，也和构造形状及施焊条件有关。几何形状和尺寸的突然变化造成应力集中，使局部应力增高，对脆性破坏最为危险。施焊过程造成构件内的残余拉应力，也是不利的。因此，避免焊缝过于集中和避免截面突然变化，都有助于防止脆性断裂。 3、材料选用 为了防止脆性断裂，结构的材料应该具有一定的韧性。材料断裂时吸收的能量和温度有密切关系。吸收的能量可以划分为三个区域，即变形是塑性的、弹塑性的和弹性的。要求材料的韧性不低于弹性，以避免出现完全脆性的断裂，也没有必要高于弹塑性，对钢材要求太高，必然会提高造价。钢材的厚度对它的韧性也有影响。厚钢板的韧性低于薄钢板。 4、构造细部 发生脆性断裂的原因是存在和焊缝相交的构造缝隙，或相当于构造缝隙的未透焊缝。构造焊缝相当于狭长的裂纹，造成高度的应力集中，焊缝则造成高额残余拉应力并使近旁金属因热塑变形而时效硬化，提高脆性。低温地区结构的构造细部应该保证焊缝能够焊透。因此， 设计时必须注意焊缝的施工条件，以保证施焊方便，能够焊透。

钢结构脆性破坏原因是什么

从宏观上讲，脆性破坏的主要特征表现为断裂时伸长量极其微小。如果钢结构的最终破坏是由于其构件的脆性断裂导致的，那么我们称结构发生了脆性破坏。对于脆性破坏的结构，几乎观察不到构件的塑性发展过程，往往没有破坏的预兆，因而脆性破坏的后果经常是灾难性的.工程设计的任何领域，无一例外地都要力求避免结构的脆性破坏。

脆性断裂破坏大致可分为以下几类。

①过载断裂:由于过载，钢材强度不足而导致的断裂。这种断裂破坏发生的速度通常极高(可高达2 100 m/s)，后果极其严重.在钢结构中，过载断裂只出现在高强钢丝束、钢绞线和钢丝绳等脆性材料做成的构件。

②非过载断裂:塑性很好的钢构件在缺陷、低温等因素影响下突然呈脆性断裂。

③应力腐蚀断裂:在腐蚀性环境中承受静力或准静力荷载作用的结构，在远低于屈服极限的应力状态下发生的断裂破坏称为应力腐蚀断裂。它是腐蚀和非过载断裂的综合结果。一般认为，强度越高则对应力腐蚀断裂越敏感。而对于常见碳钢和低合金钢而言，屈服强度大于700 MPa时，才表现出对应力腐蚀断裂的敏感性.

④疲劳断裂与腐蚀疲劳断裂:在交变荷载作用下，裂纹的失稳扩展导致的断裂破坏称为疲劳断裂;腐蚀性介质的作用，会对构件的疲劳寿命产生更显著的不利影响。近年来，由于海洋工程结构的发展，腐蚀疲劳已经成为疲劳研究的一个重要课题。疲劳断裂有高周和低周之分。循环周数在10以上者称为高周疲劳，属于钢结构中常见的情况。低周疲劳断裂前的周数只有几百或几十次，每次都有较大的非弹性应变.典型的低周疲劳破坏往往产生于强烈地震作用下。

⑤氢脆断裂:氢可以在冶炼和焊接过程中侵人金属，造成材料韧度降低导致断裂。焊条在使用前需要烘干，就是为了防止氢脆断裂.

钢结构脆性破坏在铆接结构时期就已经有所发生，不过为数不多，因而没有引起人们的重视;在焊接逐渐取代铆接的时期，脆性破坏事故增多。从1938年发生比利时哈塞尔特的全焊空腹析架桥破坏到1960年止，除船舶外，世界各地至少发生过40起引人注目的大型焊接结构破坏事故。

焊接结构出现脆性破坏事故比铆接结构频繁，其原因如下。

①焊缝经常会或多或少存在一些缺陷，如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等，这些缺陷往往成为断裂的起源。

②焊接后钢结构内部存在残余应力。残余应力未必是破坏的主因，但和其他因素结合在一起，可能导致开裂。

③焊接钢结构的连接处往往有较大刚性，当出现三条相互垂直的焊缝时，材料的塑性变形就很难发展。给出焊接区应力一应变关系曲线和原材料应力一应变曲线的对比。

④焊接使结构形成连续的整体，一旦裂缝开展，就有可能一断到底，不像在铆接结构中，裂缝常常在接缝处终止。

⑤对选材在防止脆性破坏中的重要性认识不足。

钢结构脆性破坏事故的不断发生，除了采用焊接外，还有以下原因:结构比过去复杂，有些结构的使用条件恶劣(如海洋结构)，有的荷载很大，钢材强度和钢板厚度都有提高和增大的趋势，设计时采用更精细的计算方法并利用材料非弹性性能以降低造价，致使结构的实际安全储备比过去有所降低。这些因素综合在一起，发生脆断的概率就会提高。

引起钢材脆性破坏的主要因素有哪些？应如何防止脆性破坏的发生呢？

钢材的破坏分塑性破坏和脆性破坏两种。

脆性破坏：加载后，无明显变形，因此破坏前无预兆，断裂时断口平齐，呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大。

影响脆性破坏的因素

1.化学成分

2.冶金缺陷（偏析、非金属夹杂、裂纹、起层）

3.温度（热脆、低温冷脆）

4.冷作硬化

5.时效硬化

6.应力集中

7.同号三向主应力状态

1 ) 钢材质量差、厚度大：钢材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量过高,晶粒较粗,夹杂物等冶金缺陷严重,韧性差等；较厚的钢材辊轧次数较少，材质差、韧性低，可能存在较多的冶金缺陷。

(2) 结构或构件构造不合理：孔洞、缺口或截面改变急剧或布置不当等使应力集中严重。

(3) 制造安装质量差：焊接、安装工艺不合理,焊缝交错,焊接缺陷大,残余应力严重；冷加工引起的应变硬化和随后出现的应变时效使钢材变脆。

(4) 结构受有较大动力荷载或反复荷载作用：但荷载在结构上作用速度很快时（如吊车行进时由于轨缝处高差而造成对吊车梁的冲击作用和地震作用等），材料的应力- 应变特性就要发生很大的改变。随着加荷速度增大,屈服点将提高而韧性降低。特别是和缺陷、应力集中、低温等因素同时作用时,材料的脆性将显著增加。

（5）在较低环境温度下工作：当温度从常温开始下降肘,材料的缺口韧性将随之降低,材料逐渐变脆。这种性质称为低温冷脆。不同的钢种,向脆性转化的温度并不相同。同一种材料,也会由于缺口形状的尖锐程度不同,而在不同温度下发生脆性断裂。

为了防止钢材的脆性断裂，可以从以下几个方面着手：

1、裂纹

当焊接结构的板厚较大时（大于25mm），如果含碳量高，连接内部有约束作用，焊肉外形不适当，或冷却过快，都有可能在焊后出现裂纹，从而产生断裂破坏。针对这个问题，把碳控制在0.22%左右，同时在焊接工艺上增加预热措施使焊缝冷却缓慢，解决了断裂问题。

焊缝冷却时收缩作用受到约束，有可能促使它出现裂纹。措施是：在两板之间垫上软钢丝留出缝隙，焊缝有收缩余地，裂纹就不会出现。

把角焊缝的表面作成凹形，有利于缓和应力集中。凹形表面的焊缝，焊后比凸形的容易开裂，原因是凹形缝的表面有较大的收缩拉应力，并且在45°截面上焊缝厚度最小。凸形缝表面拉力不大，而45°截面又有所增强，情况要好的多。在凹形焊缝开裂的条件下，改用凸形焊缝，就不再开裂。

2、应力

考察断裂问题时，应力是构件的实际应力，它不仅和荷载的大小有关，也和构造形状及施焊条件有关。几何形状和尺寸的突然变化造成应力集中，使局部应力增高，对脆性破坏最为危险。施焊过程造成构件内的残余拉应力，也是不利的。因此，避免焊缝过于集中和避免截面突然变化，都有助于防止脆性断裂。

3、材料选用

为了防止脆性断裂，结构的材料应该具有一定的韧性。材料断裂时吸收的能量和温度有密切关系。吸收的能量可以划分为三个区域，即变形是塑性的、弹塑性的和弹性的。要求材料的韧性不低于弹性，以避免出现完全脆性的断裂，也没有必要高于弹塑性，对钢材要求太高，必然会提高造价。钢材的厚度对它的韧性也有影响。厚钢板的韧性低于薄钢板。

4、构造细部

发生脆性断裂的原因是存在和焊缝相交的构造缝隙，或相当于构造缝隙的未透焊缝。构造焊缝相当于狭长的裂纹，造成高度的应力集中，焊缝则造成高额残余拉应力并使近旁金属因热塑变形而时效硬化，提高脆性。低温地区结构的构造细部应该保证焊缝能够焊透。因此，设计时必须注意焊缝的施工条件，以保证施焊方便，能够焊透。

钢材或钢结构的脆性断裂是什么？

钢材或钢结构的脆性断裂是指低于名义应力（钢材做拉伸试验时的抗拉强度或屈服强度）情况下发生突然断裂的破坏。其断裂面通常是纹理方向单一和比较平的劈裂表面，很少或没有剪切唇边。

如何防止钢结构的脆性断裂？

为防止钢结构的脆性断裂，除了必要时需按断裂力学原理作断裂分析外，一般应注意以下几个方面：

①合理设计和选用钢材：具体设计时应注意选择合适的结构方案和杆件截面、连接及构造型式，避免截面的急剧改变，减小构造应力集中。应根据结构的荷载情况（包括静力或动力性质）、所处环境温度和所用钢材厚度，选用合适的钢种并提出需要的技术要求（包括必要的冲击韧性要求）等。

②合理制造和安装：钢材的冷加工易使钢材发生硬化和变脆，应采取措施尽量减少其不利影响。焊接尤其是手工焊接容易产生裂纹或类似裂纹式缺陷，应选择合适的焊接工艺和参数，力求减少焊接缺陷，如对厚钢板采用焊前预热、焊后保温或热处理等措施、使用合格焊工、必要的质量检验等。对结构和构件的拼装应采用合理的工艺顺序，提高精度，减小焊接和装配残余应力。

③建立必要的使用维修规定和措施：应保证结构按设计规定的用途、荷载和环境条件使用不得超规范使用。建立必要的维修措施，经常监视结构尤其是承受动力荷载结构发生裂纹或类裂纹等缺陷或损坏的情况。

怎样预防钢材产生脆性破坏

首先钢材选择很重要，一般脆性断裂在低温时更容易发生，钢材要选择韧性较好的，耐低温的，也就是低温冲击好的。

其次钢结构或者钢材制品的设计也很重要，钢材强度满足抗冲击富余量要足够，同时适当考虑强屈比较高的钢材。

焊接工艺也要注意，避免焊接处韧性明显下降，刚才成为脆性破坏的危险区。

如果是已经都做完了，就只能刷油防锈了。

钢结构的脆性破坏的防止的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于钢结构发生脆性断裂时如何处理、钢结构的脆性破坏的防止的信息别忘了在本站进行查找喔。微信号:ymsc_2016