钢结构高强螺栓脆性断裂的研究现状
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（ ） 坏 时 的应 力 常小 于 钢材 的屈 服 强 度 ． １破 ，
１ 钢材脆性 断裂 的研究 现状
目前 ， 国内外对 钢材 脆性 断裂 的研 究 比较多 ， 也 取 得 了很 多成果 ， 是 因为 钢 材 广 泛 地应 用 于各 种 这 民用 和工业 设施 中 ， 尤其 是 在 压 力 容 器 、 空 航 天 、 航 核 电站 等领 域 ， 钢材 及其 构件 承受 比较 恶劣 的低 温 、 高压 、 辐射 等环境 ， 钢材及 其 构件 的脆性 断裂 不仅 容
易 发生 ， 而且 会 造 成 严 重 的后 果 。 这些 研 究 成 果 可
有 时仅为 的 ０ ２倍 。 ． （ ） 坏之 前没有 显 著 变形 ， ２破 吸收 能量 很 小 ， 破 坏突 然发 生 ， 事故 先兆 。 无
（ ） 口平 齐光亮 。 ３断
２ ２ 脆 性 断裂 的原 因 ．
（ ） 聚 于原始 奥 氏体 晶界 ， 使 晶界脆 化 。 １偏 促 （ ） 与 硫 发 生 化 学 反 应 生成 Ｍ Ｓ 在 基 体 中 ２锰 ｎ， 形 成脆 性微裂 纹起 源核心 ， 使微 裂纹 成核源 增加 ， 导 致 脆断 容易发 生 。 减 少 钢 中 的硫 、 磷含 量 是 改善 钢 断裂 韧性 的重
文章编号 ：０ ９— ４ １ ２ １ ） １ ０ １ —０ １０ ９ ４ （０ ２ ０ — ０ １ ３
钢结构高强螺栓脆性断裂的研究现状
口 口 宋 志 慧 。郑 慧 敏 （ ． ， １ 山西 电力 职业技 术学 院 ， 山西 太 原
山西 太 原
摘
００ １ ；． ３０ ３２ 太原 市建筑 设 计研 究 院 ，
载能 力很低 。
引 言
我 国从 １５ 起 开 始研 究 高 强 度 螺 栓 及 其 连 ９ ７年 接 ， 首先 运用 于桥 梁 ， 并 这为 我 国钢结构 采 用高 强螺 栓 连接 奠定 了基 础 。在此 后修 建成 昆铁 路 时推广 了 此 项技 术 ， 使高 强螺 栓连 接技 术得 到 了提高 和发 展 。 在 材料 使用 方 面 ， 国高 强 度 螺栓 制作 从 最 初 使 用 我 ４ ５号 钢和 ４ ０硼 钢 材 料 ， 步 转 变 到使 用 具 有 更 好 逐
典 型 的脆性 断裂 可 以表现 为沿一 定结 晶平 面的 劈裂（ 解理 断裂 ） 沿 晶 界 的 断 裂 。在 承 受 载 荷 的 和 金 属材 料 中 ， 当某 一部 位形 成 了裂纹核 之后 ， 它们会 进 一步 聚集 长大 ， 当裂 纹达 到某一 Ｉ 尺寸 时 ， 临界 将会 发 生解 理断 裂 。在一 般 情 况 下 ， 先 在承 受 载 荷材 首 料 的缺 口根 部 出现应 力 集 中和应 变 集 中 ， 成 塑性 形 区。 当应 力 达到 临界应 力 ， ， 会 产生解 理 裂纹 时 便 的扩展 ， 在扩 展过程 中将 前方 裂纹 核连成 一片 ， 最后
建 材技 术 与应 用 １ ２ １ ／０ ２
钢 中的磷含量增加 ， 使晶界断裂应力降低 ， 脆性
转变 温度 升高 。钢 中锰 元素 的存 在对改 善其脆 性性
低 的环境下 工作 时 ， 结 构发 生 脆 性 破坏 的可 能 性 钢
增大 。
能有一定帮助 ， 随着锰与碳 的比值提高， 磷的有 碳、 害作 用下 降 ， 的脆性 转变 温度显 著 降低 。 钢 硫、 磷降低钢的断裂韧性的原 因， 主要有 以下两 点：
缓慢 ， 而脆 性转 变温 度显著 升 高 。
关断裂的研究成果 已经编入专业规范 ， 并不断根据 最新 的研 究成 果进 行修 订 Ｊ 。
国内外 的一些 学者 对钢 结构 的低 温脆 断现 象进 行 了研 究 ， 并在 此 基 础上 提 出 了钢 结 构脆 性 断裂 的 设 计方 法 和控 制 措施 。这 些研 究 成 果 包 括 ： 构 钢 结
０００ ） ３ ０ ２
要 ： 绍 了 当前 高 强 螺 栓 的 研 究 现 状 及 动 态 ， 述 了钢 介 论
材 低温 性能 和影 响 因素 的研 究 、 结 构低 温 冷 脆 的 钢 设 计方 法 、 防止 和消除 钢结构 低 温冷脆 的措施 。
材脆性 断裂理论 、 究动态以及脆 性断裂的影响 因素和 高强 研 螺栓 的脆 性断裂理论 、 究方法。提 出了当前 尚需解决 的问 研
２ ２ １ 材质 缺 陷 ．．
当钢材 中的碳 、 、 、 、 、 等 元 素 的含 量 硫 磷 氧 氮 氢
以分为 几个 方 面 ： 材 的性 质 随 着 相关 因素 Байду номын сангаас 化 的 钢 关系、 断裂指标的选取 、 断裂判据准则的研究 等 ， 有
过高时， 将会严重降低其塑性和韧性 ， 而脆性则相应 增大。 ２２２ 钢中碳 、 、 ．． 硫 磷元素含量的影响 若钢中的碳元素含量增高 ， 会使钢的脆性转变 温度升高 。随着含碳量的增加 ， 钢的最大恰 贝冲击 值显著降低。恰贝冲击值与试验温度曲线梯度趋于
导致 解理 断裂 。 ２ １ 钢 结构脆 性 断裂 的特征 ．
的力学性 能和工艺性 能的 ２ Ｍ ＴＢ钢。高强 度螺 ０ ｎｉ
栓 的应用 范 围也 逐 渐 广泛 ， 最 初 的桥 梁 结 构 扩 展 从 到各 种钢 结 构 、 械 结 构 设 备 ， 至 宇 宙 飞船 、 洋 机 甚 海 钻井 平 台的使 用 。大 量 的各 种 连接形 式 的静力 试 验 和疲 劳试 验 ， 为高 强 度 螺栓 连接 的合 理 设 计 提 供 了 可靠 的参 数 Ｊ 。
题。
２ 脆性断裂 的影响因素
文献标识码 ： Ａ
关键词 ： 高强螺栓 ； 性断裂 ； 响因素 脆 影
中 图 分 类 号 ：Ｕ ３ ５ Ｔ ７
建筑 钢结 构 的破坏 通常 可分 为塑性 破坏 和脆性 破坏 两种 形式 。其 中脆性 破坏 是结 构极 限状态 中最 危 险的破 坏形 式之 一 ， 主 要 是 因 为它 的 发生 往 往 这 很 突然 、 有 明显 的塑性 变形 ， 没 而且构 件破 坏时 的承
