焊接结构的失效形式

焊接结构的失效形式
焊接结构的失效形式有：脆性失效、塑性失效、疲劳失效、应力腐蚀失效等。

下面就常见的几种失效的特征及断口特点作具体分析。

一脆性失效：
1 脆性失效的特征：
脆性断裂是焊接结构的一种最为严重的断裂失效。

通过脆性断裂失效都在实际应力低于结构设计应力下发生，断裂时无显著的塑性变形，具有突发破坏的性质，往往造成重大损失。

脆性断裂在工程结构中是一种非常危险的破坏形式。

其特点是裂纹扩展迅速，能量消耗远小于韧性断裂，而且很少发现可见的塑性变形，断裂之前没有明显的征兆，而是突然发生。

脆性断裂断口表面发亮，呈颗粒状，属于平直类型，是在平面应变状态下发生的。

同时，脆性断裂是在低应力条件下发生的，因而这种断裂往往带来恶性事故和巨大损失。

2 脆性断裂断口的宏观分析：
脆性断裂断口在宏观上有小刻面和放射状或人字花样两种形式。

脆性断口穿晶结晶面为解理面，在宏观上呈无规则取向。

将脆性断口在强光下转动时，可见到闪闪发光的特征。

一般称这些表面发亮呈颗粒状的小平面为“小刻面”．即解理断口是由许多“小刻面”组成的。

因此，根据这个宏观形貌很容易判别解理断口；放射状或人字花样是脆性断口的另一个宏观形貌特征。

人字花样指向裂纹源，其反向即倒人字为裂纹扩展方向。

因此，可以根据人字花样的取向，很容易地判断裂纹扩展方向及裂纹源的位置。

另外，放射状花样的收敛处为裂纹源，其放射方向均为裂纹的扩展方向。

二塑性失效：
1 塑性失效的特征：
塑性断裂的特点是金属断裂时伴随有明显的塑性变形并消耗大量能量。

由于塑性断裂是在大量塑性变形后发生的，结构断裂后在受力方向上会留下较大的残余变形，在断口附近有肉眼可见的挠曲、变粗、缩颈等。

塑性变形常使容器直径增加和壁厚减薄。

在大多数材料中，拉伸塑性断口呈灰色纤维状，宏观上分为平直面和剪切面。

2垫性断裂断口的宏观分析：
由于显微空洞的形成、长大和聚集，最后形成锯齿形纤维状断口。

这种断裂形式多属穿晶断裂，因此断口没有闪烁的金属光泽而是呈暗灰色。

由于塑性断裂是先滑移而后断裂，所以断裂方式宏观上一般是切断，断口不平齐。

边缘有与主应力方向呈45°角的剪切唇。

三疲劳失效：
1 疲劳失效的特征：
零件或试样在整个疲劳失效过程中，不发生肉眼可见的宏观塑性变形。

在多数情况下疲劳断裂是突然发生的，因而这种断裂方式给焊件失效前的预报和预防工作带来一定的困难。

疲劳断裂还具有区别于其他任何性质的断口形貌。

一个典型的疲劳断口往往由裂纹源区、裂纹扩展区和瞬时断裂区三个部分组成。

这种独特的形貌是区别于其他断裂形式的极为重要的凭证。

2 疲劳断裂断口的宏观分析：
疲劳断裂断口宏观上分为裂纹源区、裂纹扩展区和瞬时断裂区。

裂纹源区出现于焊件表面的疲劳裂纹，由于这一阶段扩展速率较慢．通常需要经过多次循环才能形成，所以源区的断口形貌多数情况下较平坦、光亮且呈半圆形，与包围它的扩展区之间有明显的界线，很容易识别。

当交变载荷较高或者在应力集中处萌生裂纹时，往往出现多个疲劳源。

在此情况下，源区不再像单个疲劳源那样具有规则和典型的形状；海滩状或贝壳状花样是疲劳裂纹扩展区断口上的特征花样。

疲劳断口为单疲劳源时，断口的海滩花样往往呈扇形或椭圆形；而断口出现多疲劳源对，海滩花样呈波浪形。

弧线之间的宽度取决于交变载荷水平．一般随远离源区而宽度逐渐增大；疲劳后期的瞬时断裂属于静载断裂，瞬时断裂区其宏观形貌与静裁断裂的断口形貌基本一致。

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四应力腐蚀失效：
1 应力腐蚀失效的特征：
应力腐蚀断裂是一种远低于金属屈服点的拉应力与化学侵蚀共同作用的破坏过程。

纯金属对该类破坏的敏感性比不纯的金属低的多，而纯二元合金对该类破坏一般都是很敏感的。

裂纹常常产生大量的分叉，并在大致垂直于影响它们产生和扩展的拉应力方向连续扩展。

在这种情况下，细小的裂纹会深深地扩展进焊件之中。

而表面又呈现出模糊不清的腐蚀迹象。

因而，不可能有即将断裂的宏观标志，具有更大的危害性。

2 应力腐蚀断裂断口的宏观分析：
在应力腐蚀断口上通常可以辨认出裂纹源、裂纹慢速扩展区和最终快速断裂区。

断裂源常发生在金属材料的表面，由于化学作用，往往在裂纹源处形成腐蚀坑。

一般情况下，应力腐蚀裂纹是多源的。

这些裂纹在扩展过程中发生合并，形成台阶或放射状条纹等形貌。

裂纹扩展部分具有明显的放射条纹，其汇聚处为裂纹源。

应力腐蚀断裂断口宏观形貌呈现脆性特征，由于化学介质的作用，在断口上可以看到腐蚀特征和氧化现象，断口表面有一定的颜色，通常呈现褐色或暗色。