层状撕裂
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层状撕裂的预防吕同辉【摘要】层状撕裂是厚板焊接结构生产制造中常见的问题,其产生原因主要是在类似T型焊接接头中,由于轧制的厚板材在厚度方向性能不佳以及焊接残余应力垂直作用在板材表面而引起的.结合EN1993-1-10,从焊接结构的设计选材开始,综合考虑材料性能、接头形式和焊接工艺措施各方面因素,选择合适的厚度方向性能钢板以解决此问题.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2018(048)008【总页数】4页(P121-124)【关键词】层状撕裂;残余应力;厚度方向性能钢板【作者】吕同辉【作者单位】哈尔滨焊接技术培训中心,黑龙江哈尔滨150046【正文语种】中文【中图分类】TG4050 前言在常规的结构设计中,强度计算方法是以材料的屈服强度和抗拉强度来衡量其抗断能力,并将材料抽象为均质、连续和各向同性的,不考虑材料内部缺陷、内应力、表面应力集中的作用,而是用较大的安全系数统筹考虑它们的影响。
但焊接结构设计必须考虑实际材料中微小缺陷和板材不同方向力学性能差异的问题,因为这些都可能造成宏观的焊接缺陷或焊接结构的失效。
所以在结构设计时,特别是焊接结构设计时,不仅要考虑材料的力学性能,还必须考虑材料本身在制造过程中产生的问题。
例如结构局部焊接残余应力过大以及材料局部微小裂纹的存在等原因,可能造成裂纹失稳扩展而发生脆性断裂。
轧制厚板材中,非金属物夹层和厚度方向力学性能不足以及焊接残余应力过大等原因,会造成焊接后母材的层状撕裂。
本研究主要讨论层状撕裂的产生原因和预防措施。
1 层状撕裂产生原因层状撕裂通常是在结构的制造过程中产生,而非在使用过程中。
轧制厚板材的T 型接头或十字型接头中最常发生层状撕裂,产生层状撕裂的几种典型结构形式如图1所示。
层状撕裂的产生主要有两方面的原因。
一方面是所采用的轧制厚板材料的各方向力学性能不一致,板材在轧制过程中会形成平行于板材表面的非金属物夹层,且板材越厚问题越严重,所以设计和制造中应尽量避免使用过厚的材料。
国际焊接工程师IWE结构部分复参考题1.承受静载的焊接结构,断裂形式为:※A.脆性断裂;B.蠕变失效;C.失稳破坏;D.疲劳断裂。
2.在热负荷状态下,将导致;※A.低温脆性断裂;B.疲劳断裂;C.高温蠕变失效;D.形变断裂。
3.产生层状撕裂的原因,主要是:※A.轧制板材中平行于表面的非金属物夹层;B. 轧制板材中C.在厚度方向上的应力;D.平行于板表面的载荷过大。
4.层状撕裂主要发生在:※A.厚板的T型或十字街头;B.受剪切应力的搭接接头;C.沿板厚方向承受较大的应力接头;D板厚的对接接头。
5. 层状撕裂的防止办法有:A.焊缝连接的基础尽可能小;B.焊道数量应多;C.采用对接焊接;D.缓冲连接范围。
6.脆性断裂的决定因素:※A.焊接缺陷;B.多变载荷;C.加载速度;D.焊接应力;E.温度。
7.疲劳断裂的决定因素:※A.焊接缺陷;B. 多变载荷;C. 加载速度;D. 焊接应力;E. 温度。
8. 脆性断裂与疲劳断裂的的主要区别:※A.载荷方式不同,有静载、动载之分;B.完成时间不同;C.温度影响不一样;D.断口形状不一样。
9.板厚相差4㎜,单侧削边至少应为:A.4㎜;B.12㎜;C16㎜;.D20㎜。
10.承受动载的对接接头设计时,如果两个板差8㎜,则双侧削斜为:A.8㎜;B.16㎜;C.24㎜;D.32㎜11.不同板厚的对接接头,当板厚差多少时,应加工过渡斜面?A. 2㎜;B. 3㎜;C>4㎜.; D>6㎜.12.接头设计及焊接中,应注意的问题;※A.应保证构件上的作用力均匀分布,避免不必要的应力集中;B.不可避免的缺口,应尽量布置在地应力区或受拉应力区;C.保证良好的焊接质量,避免产生表面积内在的缺陷;D.对于截面变化较大的部位应采取较小的过渡半径。
13.对于下列3种结构,疲劳断裂的危险性顺序为:※A.2≤1≤3;B. 3≤1≤2;C. 2≤3≤1;D. 1≤3≤2。
13214.关于固定支座,下列哪种说法正确?A.有两个自由度,一个未知力;B. 有一个自由度,两个未知力;C.无自由度,一个未知力;D. 有一个自由度,一个未知力。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
名词解释1.焊接:被焊工件的材质(同质或异质),通过加热或加压或二者并用,并且用或不用填充材料,使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性的连接的工艺过程。
2.熔合比:在焊缝金属中局部融化的母材所占的比例称为熔合比。
3.交互结晶:熔合区附近加热到半融化状态基本金属的晶粒表面,非自发形核就依附在这个表面上,并以柱状晶的形态向焊缝中心生长,形成所谓交互结晶。
4.焊缝扩散氢:由于氢原子和离子的半径很小,这一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散,故称扩散氢。
5.拘束度:单位长度焊缝,在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需的力。
6.熔敷系数:真正反映焊接生产率的指标。
g/(A*H)在熔焊过程中,单位电流,单位时间内,焊芯熔敷在焊件上的金属量。
7.熔敷比表面积:熔滴的表面积Ag与其质量pVg之比。
8.应力腐蚀:金属材料在腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种延迟破坏现象,称为应力腐蚀。
9.层状撕裂:大型厚壁结构,在焊接过程中会沿钢板的厚度方向出现较大的拉伸应力,如果钢中有较多的杂质,那么沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹,称为层状撕裂。
10.再热裂纹:焊后再加热,为了消除应力退火或在高温工作时500-700摄氏度产生的裂纹。
11.热循环曲线:焊接过程中热源沿焊件移动时,焊件上某点温度由低而高,达到峰值后,又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。
12.焊接线能量:热源功率q与焊接速度v之比。
13.热裂纹:是在焊接高温时晶沿界断裂产生的。
冷裂纹:是焊后冷至较低温度产生的。
二.简答1.氢对焊接质量有哪些影响?控制焊缝含氢量的主要措施是什么?a.氢脆,氢在室温附近使钢的塑性严重下降。
b.白点,碳钢和低合金钢焊缝,如含氢量高常常在拉伸或弯曲断面上出现银白色局部脆断点。
c.形成气孔,熔池吸收大量的氢,凝固时由于溶解度突然下降,使氢处于饱和状态,会产生氢气且不溶于液态金属,形成气泡产生气孔。
d.氢促使产生冷裂纹。
措施:a.限制焊接材料中的氢含量,制造低氢和超低氢型焊接材料和焊剂时,应尽量选用不含或含氢量少的材料。
1 焊接裂纹及防治措施焊接裂纹是焊接构件施工过程中最为严重的缺陷,轻则返修,重则构件报废。
焊接裂纹有焊缝或熔合线或热影响区裂纹,有表面或内部贯穿裂纹,有弧坑或焊址或焊缝根部裂纹,有层状撕裂等。
以焊缝冷却结晶时出现的时间阶段分,有热裂纹和冷裂纹或延迟裂纹。
(1)热裂纹的成因影响热裂纹形成的因素有:焊缝在冷却结晶过程中,由于快速冷却凝固收缩,晶粒截面间的液态金属补充不足,致使液态薄层开裂;母材热影响区和多层焊的根部焊缝易产生低熔点共晶物的熔解(即硫偏析),产生裂纹。
(2)冷裂纹的成因影响冷裂纹形成的因素有:焊接接头中金相组织的硬度、脆性较高;焊接接头中焊缝扩散氢的含量较高;焊接接头的拘束应力较大。
(3)焊接裂纹的防止措施1)控制焊材的化学成分由于钢材化学成分已经选定,因此焊材选配时应选硫、磷含量低、锰含量高的焊材。
使焊缝金属中的硫磷偏析减少,改善部分晶体形状,提高抗热裂性能。
2)控制焊接工艺参数、条件控制焊接电流与速度,使每一焊道的焊缝成形系数达到1、1~1、2,减少在焊缝中心形成硫磷偏析,提高抗裂性能。
避免采用小角度、窄间隙的焊缝坡口,致使焊缝成形系数过小。
加强焊前预热,降低焊缝在冷却结晶过程中的冷却速度。
采用合理的焊接顺序,使大多数焊缝在较小的拘束度下焊接,减少焊缝收缩拉力。
3)提高根部焊缝质量焊缝根部焊接是厚板焊接的起始点;是保证焊缝质量的根基;亦是产生裂纹的敏感区,因此焊缝根部的焊接措施必须慎之由慎。
加强焊缝坡口的清洁工作,清除一切有害物质;加强焊前预热温度的控制;焊前对坡口根部进行烘烤,去除一切水分、潮气,降低焊缝中氢含量。
使用小直径手工焊条打底,确保根部焊透;控制焊层厚度,适当提高焊道成形系数;控制焊接速度,适当增加焊接热输入量。
控制熔合比:在确保焊透的前提下,控制母材熔化金属在焊缝金属中的比例,减少母材中有害物质对焊缝性能的影响。
根部焊材可选用低配:根据根部焊缝的施焊条件与要求,在保证焊缝力学性能的条件下,根部焊缝的焊材可选用韧性好,强度稍低的焊材施焊,以增加其抗裂性。
一.名词解释1.焊接:被焊工件的材质(同质或异质),通过加热或加压或二者并用,并且用或不用填充材料,使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性的连接的工艺过程。
2.熔合比:在焊缝金属中局部融化的母材所占的比例称为熔合比。
3.交互结晶:熔合区附近加热到半融化状态基本金属的晶粒表面,非自发晶核就依附在这个表面上,并以柱状晶的形态向焊缝中心生长,形成所谓交互结晶。
4.焊缝扩散氢:由于氢原子和离子的半径很小,这一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散,故称扩散氢。
5.拘束度:单位长度焊缝,在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需的力。
6.熔敷系数:真正反映焊接生产率的指标。
7.熔敷比表面积:熔滴的表面积Ag与其质量pVg之比。
8.应力腐蚀:焊接构件,如容器,管道等在腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种延迟破坏现象,称为应力腐蚀裂纹。
9.层状撕裂:大型厚壁结构,在焊接过程中会沿钢板的厚度方向出现较大的拉伸应力,如果钢中有较多的杂质,那么沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹,称为层状撕裂。
10.在热裂纹:厚板焊接结构,并采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材,在进行消除应力热处理或在一定温度下服役的过程中,在焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹为在热裂纹。
11.热影响区:熔焊时在集中热源的作用下,焊缝两侧发生组织和性能变化的区域。
12.热循环曲线:焊接过程中热源沿焊件移动时,焊件上某点温度由低而高,达到峰值后,又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。
13.焊接线能量:热源功率q与焊接速度v之比。
二.简答1.氢对焊接质量有哪些影响?控制焊缝含氢量的主要措施是什么?a.氢脆,氢在室温附近使钢的塑性严重下降,b.白点,碳钢和低合金钢焊缝,如含氢量高常常在拉伸或弯曲断面上出现银白色局部脆断点。
c.形成气孔,熔池吸收大量的氢,凝固时由于溶解度突然下降,使氢处于饱和状态,会产生氢气且不溶于液态金属,形成气泡产生气孔。
d.氢促使产生冷裂纹。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
2019年 第2期热加工W焊接与切割elding & Cutting37一种圆柱型节点层状撕裂修复技术在工程中的应用■ 杨文华,姜殿忠,石峰,于椿汶,王欢欢,闫斌,邵峰摘要:随着钢结构加工及安装技术的日益成熟,厚板高强钢越来越多的展现在人们的视野中,如高层、超高层、体育场馆等。
厚板高强钢在使用的过程中由于节点设计不合理、焊接工艺方法不完善、焊接参数选择不合理等诸多原因导致焊接后出现层状撕裂缺陷。
本文以某高铁站工程圆管柱母材出现层状撕裂的节点为例阐述圆管节点的层状撕裂修复技术,为类似节点缺陷的预防和修复具有引导及借鉴意义。
关键词:圆柱型节点;层状撕裂;成分偏析;修复技术1.工程节点概述我公司承建的某火车站站房钢结构总用钢量47000t ,其中钢柱多为圆管柱,圆管柱规格为φ1400m m ×50m m ,材质Q420GJC-Z15;圆管柱内侧有支撑传力隔板,圆管柱外侧为双环形牛腿,板厚均为50m m 。
单根圆管柱重量为33t ,属于承受力节点,具体如图1所示。
2. 层状撕裂出现的成因分析层状撕裂出现的原因主要包括:①因本工程钢板较厚,钢板在轧制的过程中金属元素化学成分分布不均匀出现局部元素偏析。
②钢板在卷制圆管的过程中,钢板承受一次拉应力,金属元素偏析的部位属于薄弱部位。
③而后在焊接的过程中,因圆管内传力隔板及外环板较厚,焊接拘束应力较大,致使元素偏析的部位承受二次拘束力,导致节点部位出现层状撕裂。
本工程圆柱型钢柱出现的层状撕裂贯穿于圆管柱板厚,即t =50mm 。
3. 层状撕裂修复技术层状撕裂多出现于箱型构件翼缘板部位以及T 形节点设计不合理部位,但是根据设计要求,本节点属于十字焊缝,但是设计节点合理,因板厚较厚,焊接时具有很大拘束力是出现撕裂的主要因素之一。
鉴于上述原因,层状撕裂缺陷的返修主要从焊接方法及工艺两方面进行。
(1)缺陷部位的确定 焊接技工对钢柱环板焊接后发现焊缝热影响区域出现局部分层现象,缺陷长度450mm ,表面分层深度3~6mm ,具体如图2所示。
采用焊接连接的钢结构中,当钢板厚度不小于40 mm且承受沿板厚度方向的拉力时,为避免焊接时产生层状撕裂,需采用抗层状撕裂的钢材(通常简称为“Z向钢”)。
厚板存在层状撕裂问题,故要提出Z向性能测试。
钢板和型钢经过滚轧成型的,一般多高层钢结构所用钢材为热轧成型,热轧可以破坏钢锭的铸造组织,细化钢材的晶粒。
钢锭浇筑时形成的气泡和裂纹,可在高温和压力作用下焊合,从而使钢材的力学性能得到改善。
然而这种改善主要体现在沿轧制方向上,因钢材内部的非金属夹杂物(主要为硫化物、氧化物、硅酸盐等)经过轧压后被压成薄片,仍残留在钢板中(一般与钢板表面平行),而使
钢板出现分层(夹层)现象。
这种非金属夹层现象。
使钢材沿厚度方向受拉的性能恶化。
因此钢板在三个方向的机械性能是有差别的:沿轧制方向最好;垂直于轧制方向的性能稍差;沿厚度方向性能又次之。
一般厚钢板较易产生层状撕裂,因为钢板越厚,非金属夹杂缺陷越多,且焊缝也越厚,焊接应力和变形也越大。
为解决这个问题,最好采用Z 向钢。
这种钢板是在某一级结构钢(称为母级钢)的基础上,经过特殊冶练、处理的钢材,其含硫量为一般钢材的1/5以下,截面收缩率在15%以上。
钢板沿厚度方向的受力性能(主要为延性性能)称为Z向性能。
钢板的Z向性能可通过做试样拉伸试验得到,一般用断面收缩率来度量。
我国生产的Z向钢板的标志是在母级钢钢号后面加上Z向钢板等级标志Z15、Z25、Z35,Z字后面的数字为截面收缩率的指标(%)。
S355J2的意思,355表示屈服强度为355MPa,J2表示在-20摄氏度时冲击,以27J为合格标准进行验收。
Z25要求的是钢板厚度方向的性能,参照我国的GB5313标准便很容易理解,做厚度方向的试样,以断面收缩率15%,25%,35%三个级别来验收。
这种钢板多用于海洋工程上板厚超过42mm
的结构。
附件里是GB5313。