韩国汉城大桥疲劳破坏事故

韩国汉城大桥疲劳破坏

1．事故概况

1994年10月21日韩国汉城汉江圣水大桥中段50m长的桥体像刀切一样地坠入江中。当时正值交通繁忙时间，多架车辆掉进河里，其中包括一辆满载乘客的巴士，造成多人死亡。

圣水大桥是横跨汉江的十七座桥梁之一，桥长1000m以上，宽19.9m，由韩国最大的建筑公司之一——东亚建设产业公司于1979年建成。

2．事故原因分析

事故原因调查团经过5个多月的各种试验和研究，于次年4月2日提交了

事故报告。

用相同材料进行疲劳试验表明，圣水大桥支撑材料的疲劳寿命仅为12年，即在12年后就会因疲劳而断裂。大型汽车在类似桥上反复行驶的试验也表明，这些支撑材料约在8.5年后开始损坏。而用这些材料制成的圣水大桥，加上施工缺陷的影响，在建成后6～9年就有坍塌的可能。

实际上，圣水大桥的倒塌发生在建成后15年，而不是以上所说的12年或8.5年，一方面是由于桥墩上的覆盖物起着抗疲劳的作用，另一方面是由于桥墩里的六个支撑架并没有全部断裂，因此大桥的倒塌时间才得以推迟。

根据分析结果，事故原因主要有以下两个方面：

（1）东亚建筑公司没有按图纸施工，在施工中偷工减料，采用疲劳性能很差的劣质钢材。这是事故的直接原因。

（2）当时韩国“缩短工期第一”的政治、经济和社会环境以及汉城市政当局在交通管理上的疏漏，也是导致大桥倒塌的重要原因。圣水大桥设计负荷限量为32t，建成后随着交通流量的逐年增加，经常超负荷运行，倒塌时负荷为43.2t。

钢结构的质量事故处理报告

关于**刚结构工程质量事故的调查处理报告 1 工程质量事故情况(时间、地点、工程部位、施工单位、责任人员等)。 1、由我单位（中建八局）加工制作的**钢构工程钢构件部位,自2010年9月开工以来多次出现质量问题，甲方及业主提出的问题也没得到及时彻底整改，尤其是喷砂除锈及涂装质量被甲方业主多次投诉，致使过程中构件不断整修、返修、事态扩大被甲方发联系函要求构件退场返修，影响极坏，造成直接经济损失超过伍万，信誉损失不可估量，已经酿成质量事故。现经公司领导研究，对质量事故调，该工程的项目经理楚克望严重失职 2 质量事故调查的原始资料、测试数据。 统表C02-89 钢结构焊缝超声波检测报告

检测单位:（盖章）批准：审核：检测：年月 日 3 质量事故的原因分析、论证。 结构设计计算错误 现行的钢结构设计方法中，许多门式刚架的中柱都是按照摇摆柱设计的，但实际的连接构造却没有做到铰接，而是一种半刚性连接，这样便会导致中柱顶部承受巨大弯矩而破坏。一些变截面构件的设计不合理，刚度突变太大，在刚度突变处容易产生破坏。同时，对于钢梁与框架柱顶的连接一般设计成刚性连接，但实际工程中却有很多是采用端板连接，这其实也是一种半刚性连接，本身钢梁的截面尺寸不大，刚度较小，对框架柱的约束作用就有限，并且采用端板连接，使得这种约束作用进一步削弱，从而使柱的计算长度与规范的取值相差较大，也就造成了计算上的误差。 钢材选材不当 钢材的选用一般要求满足与之相应的《钢结构设计规范》，而现行《钢结构设计规范》（GB50017- 2003）仅对结构需要进行疲劳验算时钢材的冲击韧性有明确的规定，但并没有对无需疲劳验算、且施工与正常使用阶段温度为负温的钢材有所要求。文献[4]经研究认为：无需疲劳验算的钢材也应该考虑到环境温度的影响，否则容易出现由于钢材的低温冷脆而导致的结构破坏。 钢材的利用率过高 目前，我国轻钢结构的设计是以厂家设计为主，在工程招投标中设计和施工往往一起进行，工程报价又往往是确定招投标结果的重要指标。厂家为了降低报价，提高中标的可能性，尽可能地“挖掘”用钢量。设计人员也往往为了证明自己的“水平”，反复优化，将钢材的力学性能指标用到极至，给工程带来了极大的安全隐患。 4 质量事故的处理依据。 5 钢结构焊接工程

国内外14座桥梁严重垮塌事故

本文细数了国内外14座桥梁严重垮塌事故，其事故成因有认知不足、设计施工缺陷、自然灾害、管理养护不周等。前事不忘，后事之师，这些事故提醒着我们桥梁工程师要以高度的责任感来完成桥梁的建设，确保桥梁质量安全。 1、Quebec Bridge 事故原因：设计考虑不足，构件失稳 位于加拿大的圣劳伦斯河之上的Quebec Bridge本该是著名设计师Theodore Cooper的一个真正有价值的不朽杰作。作为当时世界上最长跨度的钢悬臂桥，库帕忘乎所以地把大桥的主跨由490米延伸至550米，以此节省建造桥墩基础的成本。 然而就在这座桥即将竣工之际，悲剧发生了。1907年8月29日，大桥杆件发生失稳，突然倒塌，19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。由于库帕的过分自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场事故。

1913年，这座大桥的建设重新开始，然而不幸的是悲剧再次发生。1916年9月，中间跨度最长的一段桥身在被举起过程中突然掉落塌陷。结果13名工人被夺去了生命。事故的原因是举起过程中一个支撑点的材料指标不到位造成的。

1917年，在经历了两次惨痛的悲剧后，魁北克大桥终于竣工通车，这座桥至今仍然是世界上最长的悬臂跨度大桥。

2、Tacoma Narrows Bridge 事故原因：理论认知有限，风毁

塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州的塔科马海峡。第一座塔科马海峡大桥于建于1938年11月到1940年7月，中跨853m。在建造最后阶段，人们就发现大桥在微风的吹拂下会出现晃动甚至扭曲变形的情况，司机在桥上驾车时可以见到另一端的汽车随着桥面的扭动一会儿消失一会儿又出现的奇观。 1940年11月7日，大桥在远低于设计风速的19m/s（相当于八级大风）风速下发生强烈的风致振动，桥面经历了70min振幅不断增大的反对称扭转振动，最终导致桥面折断坠落到峡谷中。

桥梁垮塌事故原因分析解救方案

桥梁垮塌事故原因分析（部分）（图文并茂） 1、Quebec Bridge 事故原因：设计考虑不足，构件失稳 位于加拿大的圣劳伦斯河之上的Quebec Bridge本该是著名设计师Theodore Cooper的一个真正有价值的不朽杰作。作为当时世界上最长跨度的钢悬臂桥，库帕忘乎所以地把大桥的主跨由

490米延伸至550米，以此节省建造桥墩基础的成本。

然而就在这座桥即将竣工之际，悲剧发生了。1907年8月29日，大桥杆件发生失稳，突然倒塌，19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。由于库帕的过分自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场事故。 1913年，这座大桥的建设重新开始，然而不幸的是悲剧再次发生。1916年9月，中间跨度最长的一段桥身在被举起过程中突然掉落塌陷。结果13名工人被夺去了生命。事故的原因是举起过程中一个支撑点的材料指标不到位造成的。 1917年，在经历了两次惨痛的悲剧后，魁北克大桥终于竣工通车，这座桥至今仍然是世界上最长的悬臂跨度大桥。 2、Tacoma Narrows Bridge 事故原因：理论认知有限，风毁 塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州的塔科马海峡。第一座塔科马海峡大桥于建于1938年11月到1940年7月，中跨853m。在建造最后阶段，人们就发现大桥在微风的吹拂下会出现晃动甚至扭曲变形的情况，司机在桥上驾车时可以见到另一端的汽车随着桥面的扭动一会儿消失一会儿又出现的奇观。

1940年11月7日，大桥在远低于设计风速的19m/s（相当于八级大风）风速下发生强烈的风致振动，桥面经历了70min振幅不断增大的反对称扭转振动，最终导致桥面折断坠落到峡谷中。 重建的大桥于1950年通车，2007年，新的平行桥通车。 3、I-35W Bridge 事故原因：桥梁养护不足 I-35W密西西比河大桥是由明尼苏达州运输部于1967年建成的。1990年，美国联邦政府以I-35W 密西西比河大桥支座有严重腐蚀，将该桥评为有“结构缺陷”（structurally deficient），当时全美总共有超过七万座桥梁被评为此一等级。2001年，明尼苏达大学土木系的一份报告指出I-35W大桥纵梁已扭曲变形，还发现该桥桁架疲劳的证据；该报告同时指出：一旦桁架承受不了庞大车流，I-35W大桥恐将崩塌。但桥梁养护不足这一问题并未被政府所重视。

橡胶耐疲劳性能影响因素

橡胶耐疲劳性能影响因素 就橡胶材料而言，疲劳寿命是指橡胶材料在重复变形的过程中，当其承受的局部变形应力超过橡胶的延伸率或应力极限时，疲劳过程开始，以至于最后达到破坏。这种疲劳破坏的开始点是由于橡胶表面或内部的不均匀性所造成的。 橡胶材料的破坏主要是由于其内部的缺陷或微裂纹引发的裂纹不断传播和扩展而导致的。按照分子运动论的观点，橡胶材料的动态疲劳破坏归因于材料本身分子链上化学键的断裂，即试样在受到周期应力一应变作用过程中，应力不断地集中于化学键能比较弱的部位而产生微裂纹，继而发展成为裂纹并随着时间的推移而逐步扩展开来。裂纹发展是一个随着时间而发展，涉及到橡胶材料的分子链连续断裂的粘弹性非平衡动态变化过程。这一微观发展过程在宏观上的表现是，橡胶材料在动态应力一应变的疲劳过程中，裂纹穿过试样不断扩展，直到断裂以及产生与之所伴随的热效应。 橡胶材料的动态疲劳过程一般可以分为三个阶段：第一阶段是应力剧烈变化，出现橡胶材料在应力作用下变软的现象；第二阶段是应力缓慢变化，橡胶材料表面或内部产生微裂纹，经常称之为破坏核；第三阶段是微裂纹发展成为裂纹并连续不断地扩展开，直到橡胶材料完全出现断裂破坏现象，最后这一阶段是橡胶材料疲劳破坏的最重要的阶段。 使用炭黑填充的天然橡胶硫化胶在一定负荷下多次拉伸变形时，橡胶的物理机械性能在疲劳过程中，拉伸强度先是逐步上升的，经过一个极大值后再开始下降，而撕裂强度、动态弹性模量和力学损耗因子的变化则相反。在疲劳过程中，胶料的拉伸强度几乎保持不变。300％定伸应力的疲劳开始阶段明显增大，然后增大趋于缓慢；扯断伸长率则随疲劳周期的变化而下降，在高应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶抗疲劳破坏性能较好。未使用补强剂补强的橡胶材料，其破坏形态一般表现为塑性破坏，而使用炭黑或其它活性填料作补强剂的橡胶材料则表现为脆性破坏，且随着各种防老剂的加入，其破坏形态由脆性破坏逐步向准塑性破坏形态转变。 天然橡胶在受到一定频率的应力作用的条件下，由于分子链的内摩擦而生热是其动态疲劳破坏的另外一种因素。当疲劳生热的温度低于120℃时，天然橡胶制品内部将发生化学交联键的结构变化，主要是发生交联键及链段的热裂解反应，首先是多硫交联键减少，而单、双键逐渐增加。总的表现是交联键的密度在增加，宏观的表现为胶料的硬度和定伸应力增加。由于胶料内部发生了以上微观结构的变化，从而进一步造成产品内部的生热继

影响金属材料疲劳强度的八大因素

影响金属材料疲劳强度的八大因素 Via 常州精密钢管博客 影响金属材料疲劳强度的八大因素 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分，组织状态、纯净度和残余应力等。这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面，这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据，以保证零件具有高的疲劳性能。 应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，然而，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt ：在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf：光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。 疲劳缺口敏感度系数q：疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算。 q的数据范围是0-1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。试验表明，q并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同。 尺寸因素的影响

桥梁倒塌分析

十四座桥梁垮塌事故分析（上） 本文细数了国内外14座桥梁严重垮塌事故，其事故成因有认知不足、设计施工缺陷、自然灾害、管理养护不周等。前事不忘，后事之师，这些事故提醒着我们桥梁工程师要以高度的责任感来完成桥梁的建设，确保桥梁质量安全。 1、Quebec Bridge 事故原因：设计考虑不足，构件失稳 位于加拿大的圣劳伦斯河之上的Quebec Bridge本该是著名设计师Theodore Cooper的一个真正有价值的不朽杰作。作为当时世界上最长跨度的钢悬臂桥，库帕忘乎所以地把大桥的主跨由490米延伸至550米，以此节省建造桥墩基础的成本。 然而就在这座桥即将竣工之际，悲剧发生了。1907年8月29日，大桥杆件发生失稳，突然倒塌，19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。由于库帕的过分自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场事故。

1913年，这座大桥的建设重新开始，然而不幸的是悲剧再次发生。1916年9月，中间跨度最长的一段桥身在被举起过程中突然掉落塌陷。结果13名工人被夺去了生命。事故的原因是举起过程中一个支撑点的材料指标不到位造成的。

1917年，在经历了两次惨痛的悲剧后，魁北克大桥终于竣工通车，这座桥至今仍然是世界上最长的悬臂跨度大桥。

2、Tacoma Narrows Bridge 事故原因：理论认知有限，风毁 塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州的塔科马海峡。第一座塔科马海峡大桥于建于1938年11月到1940年7月，中跨853m。在建造最后阶段，人们就发现大桥在微风的吹拂下会出现晃动甚至扭曲变形的情况，司机在桥上驾车时可以见到另一端的汽车随着桥面的扭动一会儿消失一会儿又出现的奇观。

钢结构事故中的疲劳破坏及腐蚀破坏

钢结构事故中的疲劳破坏及腐蚀破坏 摘要：本文分析了铜结构疲劳破坏及腐蚀破坏的原因，近而提出了提高和改善铜结构构件疲劳及腐蚀的措施， 关键词:钢结构；疲劳；腐蚀；破坏 引言 钢结构相较于混凝土结构具有质量轻、塑性韧性好、易于采用工业化生产等优点，近年来在工民建，铁路，桥梁等结构中被大量采用。然而钢结构在受到交变荷载的作用下极易产生脆性破坏，特别在承受行车动荷载的桥梁结构中此问题更为明显，在一定程度上阻碍了钢结构的发展。鉴于此，本文在分析疲劳破坏及腐蚀破坏原因的基础上重点介绍工程设计预防疲劳破坏及腐蚀破坏的措施，以此来避免此问题的产生。 一，钢结构疲劳破坏 钢结构的疲劳破坏是裂纹在重复或交变荷载作用下的不断开裂以及最后达到临界尺寸而出现的断裂。此类破坏属脆性破坏。由于在破坏发生前几乎观察不到构件的塑性发展过程。没有破坏的征兆，然而一旦破坏后果严重，所以工程设计的任何一个领域无一例外的都要避免。疲劳破坏经历三个阶段：裂纹的形成，裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂。对于钢结构，实际上只有后两个阶段，因为在钢材生产和结构制造等过程中，不可避免地在结构的某些部位存在着局部微小缺陷，如钢材化学成分的偏析、非金属杂质；非焊接构件表面上的刻痕、轧钢皮的凹凸、轧钢缺陷和分层以及制造时的冲孔、剪边、火焰切割带来的毛边和裂纹在静荷载下，具有初始裂纹的构件当应力水平达到临界应力时才会出现失稳扩展，导致破坏。而承受交变荷载的构件经历裂纹的缓慢扩展过程最终达到破坏时，破坏应力还远小于静荷载作用时的临界应力。 钢结构疲劳分析时，习惯上当循环次数N<105时称为低周疲劳：N>105时称为高周疲劳。如果钢结构构件的实际循环应力特征和实际循环次数超过设计时所采取的参数，就可能发生疲劳破坏。此外影响钢结构疲劳破坏的原因还有：结构构件中有较大应力集中区域：所用钢材的抗疲劳性能差：钢结构构件加工制作时有缺陷其中裂纹缺陷对钢材疲劳强度的影响比较大：钢材的冷热加工、焊接工艺所产生的残余应力和残余变形对钢材疲劳强度也会产生较大影响。 二，抗疲劳的措施 出疲劳性能的影响因素来看，应力幅及循环次数是客观存在的事实，因此，提高和改善疲劳性能的途径只有从减小应力集中人手。具体措施如下： 1选材 对用于动载作用的钢结构或构件，应严格控制钢材的缺陷，并选择优质钢材。 2设计措施 (I)力求减少截面突变，避免焊缝集中，使钢结构构造做法合理化。 (2)要避免多条焊缝相互交汇而导致高额残余拉应力的情形。尤其是三条在空间相互垂直的焊缝交于一点，造成三轴拉应力的不利状况。对于加劲肋应与受拉翼缘不焊接，且保持一段距离。对于连接横向支撑处的横向加劲肋，可以把横向加劲肋和受拉翼缘顶紧不焊，且将加劲肋切角，保持腹板与加劲肋50～lOOr砌不焊。 三，钢结构腐蚀破坏 普通钢材的抗腐蚀能力比较差，这一直是工程上关注的重要问题。腐蚀使钢结构杆件净截面面积减损，降低结构承载力和可靠度，腐蚀形成的“锈坑”使钢结构脆性破坏的可能性增大，尤其是抗冷脆性能下降。一般来说钢结构下列部位容易发生锈蚀：经常干湿交替又未包混凝

土木工程事故案例

《土木工程事故案例》 国外著名土木工程事故 美国--Collapse of I-35W Highway Bridge-August 1, 2007 美国--纽约世贸中心大楼（World Trade Center）的倒塌与调查-2011-9-11 美国--塔科马大桥（Tacoma Narrows Bridge）的倒塌-风振-1940-11-7 美国—密苏里州堪萨斯市豪晶酒店（Hyatt Regency Hotel）行人天桥倒塌-1981-7-17 加拿大--魁北克大桥（Quebec Bridge ）二度坍塌-1907-8-29 加拿大--特斯康谷仓失稳事故-1913-9 英国--罗南坊（Ronan Point）事故的启示-1968-5-16 英国--希思罗机场快线隧道塌方事故-1994-10-20 新加坡--新世界酒店（Hotel New World）的倒塌-1986-3-15 韩国--三丰百货大楼倒塌-1995-6-29 韩国--首尔桑苏大桥坍塌-1994-10-21 韩国--圣水大桥塌落- 1994-10-21 日本—神奈川县川崎市生田--弄假成真的现场地质灾害-1971-11-11 意大利--比萨斜塔- 葡萄牙--Hintze-Ribeiro大桥坍塌- 2001-3月-日 国内重大土木工程事故 广东省--九江大桥”6.15”船撞倒塌事故--2007-6-15 湖南省--凤凰县堤溪沱江大桥坍塌事故-2007-8-13 重庆綦江塌桥事故-1999-1-4 上海市重大土木工程事故 上海--1115大火-2010-11-15 上海--莲花河畔景苑倒楼-2009-6-27 上海--轨道交通4号线事故-2003 -7 -1

桥梁坍塌事故举例

桥梁坍塌事故举例 1.1994年10月21日上午,市跨越汉江的圣水大桥整段挂孔 突然坍塌,交通中断。事故原因:人们忙于应用新技术建造新工程,忽视了历史上工程事故的警告,欠缺建设中对工程质量的控制,疏于对已建桥梁的监控与维修。 2.上世纪六十年代,欧洲多座钢箱梁垮塌事件。事故原因:对 桥体力学稳定性的认识严重不足。 3.美国Tokoma悬索桥风毁事件。该桥在设定风速下发生剧烈 的风致振动,桥面经历了70分钟振幅不断增大的反对称扭转振动,最终导致桥面折断坠入到峡谷中。事故原因:对大跨度柔性桥梁空气动力性能认识不足。 4.越南永隆桥坍塌事故。事故原因:支架设置构造不当。 5.广东彭坑大桥,湖南凤凰大桥。事故原因:加(卸)载程序 不当。 6.四川小南门金沙江大桥桥面断裂。事故原因:短吊杆构造不 当。 7.辽宁盘锦大桥T构挂孔坍塌事件。事故原因:管理护养措施 不到位,桥梁病害急剧恶化。 8.美国魁北克大桥坍塌事故。事故原因:设计者私自改变桥的 主跨,以节省桥墩基础的成本。

9.美国I-35W密西西比河大桥事故。该桥支座由严重腐蚀,将 该桥评为“结构缺陷”,报告同时指出一旦桁架承受不住庞大车流,但桥梁护养这一问题未得到政府重视,最终酿成悲剧。 事故原因:桥梁护理严重不足,大桥纵梁弯曲,桥桁架疲劳。 10.美国Sliver Bridge坍塌事件。在上班高峰期,短短一分钟 之内,该桥彻底坍塌,并造成46人丧生。事故原因:两根“眼杆”组成一组的链条设计与脆弱的钢材。 11.广东九江大桥事故。事故原因:运沙船偏离航道撞击大桥, 造成桥面坍塌。 12.小尖山大桥事件。事故原因:支架搭建时基础设施不符合 相关要求规范,部分支架管壁厚度不够,部分支架主管与枕木之间缺垫板 13.湖南省伊河汤营大桥事故。事故原因:桥体遭受特大暴雨 袭击,洪水造成桥体坍塌。 14.重庆籑江彩虹桥事件。事故原因:设计建造不合理,造成 使用寿命短,桥体坍塌。 15.美国德克萨斯州海厄特-雷根大桥西饭店的高架行人桥断 裂。事故原因:有节奏的振动引起桥结构的断裂。

钢结构事故预防措施

作为一种新型的结构体系，钢结构以其强度高、自重轻、塑性和韧性好、抗震性能优越、工厂化生产程度高、装配方便、造型美观、综合经济效益显著等一系列优点，受到国内外建筑师和结构工程师的青睐，在高层、大跨建筑领域显示出其无与伦比的优势。我国国内建筑领域的钢结构也同其它发达国家一样，呈现出蓬勃发展的势头，取得了很大成就。但是，钢结构工程领域的各类事故也时有所闻，给人民群众的财产与生命安全造成巨大损失。从设计、施工、使用等环节入手，全面客观地认识、分析、解决钢结构工程在各环节存在的问题，可以大大减少钢结构工程事故的发生。就事故的性质而言，钢结构工程事故可以分为材料事故、变形事故、失稳事故、脆性断裂事故、疲劳破坏事故、锈蚀事故和火灾事故等。 1. 钢结构的材料事故钢结构材料事故是指由于材料本身的原因引起的事故。钢结构所用材料包括钢材（Q235、16Mn、15MnV等）和连接材料（螺栓、焊材等）两大类。影响钢材性能的主要因素有有害化学成分超标、冶金轧制缺陷、硬化使钢材的塑性和韧性降低、应力集中以及温度过高或过低等。引发钢结构材料事故的常见因素有钢材质量不合格、螺栓质量不合格、焊接材料质量不合格、设计选材不当、制作安装工艺不合理、母材与焊接材料不匹配、随意混用或替代材料等。要防止发生这类事故，在设计环节上，应熟知各种材料的性能参数与特性，因地制宜的选用合适的材料；在施工过程中，严格按照设计规定选用材料，材料进场时严格按照有关规范复检钢材和连接材料的各项指标，严禁使用不合格材料，选择恰当的施工工艺，严格按照设计与相关规范进行制作、安装。某地一大型贮油罐采用12mm 厚的钢板焊接而成。该油罐建成2年后突然崩塌，原油外流，引发大火，造成巨大的人员伤亡与经济损失。经调查，该油罐使用的钢材力学性能合格但化学成分不合格，含硫量为0.9％（超限近一倍）。过高的含硫量使钢材的可焊性降低，焊接过程中产生的热裂纹在外力作用下逐渐扩展，最终使钢材突然断裂，引发重大事故。 2. 钢结构的变形事故钢结构不论整体变形还是局部变形，都将降低结构的整体刚度和稳定性，影响连接和组装，并可能产生附加应力，降低构件的承载力，引发变形事故。而钢结构由于具有强度高、塑性好等优点，使得钢结构的截面越来越小，板厚、壁厚很薄。加上加工、制作、安装过程中的缺陷，钢结构的变形问题更加突出。钢结构的变形包括以下几个部分：钢材初始变形、冷加工变形、焊接变形、制作安装变形、运输过程中的变形以及使用不当（碰撞、高温）产生的变形等。某汽车厂造型车间为54×84m的单层三跨车间，钢屋架上弦杆、下弦杆均采用角钢。屋架和屋面板施工完毕后发现有个别屋架的竖腹杆有明显倾斜，经检测，位移偏差超标的测点达80%，变形严重的一榀屋架呈扭曲状。经调查，事故的主要原因是屋架堆放方式不规范。依据相关规范要求，屋架堆放时应直立，两个端头须用固定支架固定，相邻两个钢屋架应隔以木块，相互绑牢。该工程施工工程中虽在堆放钢屋架时采用了直立方式，但却错误地将钢屋架的一端靠在一堆屋面板上，另一端没有采取可靠的侧向支撑，钢屋架间没有拉紧捆绑，结果使钢屋架逐个挤压，产生扭曲变形。在支撑系统安装过程中，由于工期原因也未按规定对屋架进行矫正，最终导致发生事故。 3. 钢结构的失稳事故钢结构的失稳事故是指因钢结构或构件丧失整体稳定性或局部 稳定性而引发的事故。相对于混凝土结构而言，钢结构因强度高而使构件细长，截面相对较小，因此在外荷载作用下更容易失稳。而相对于抗拉破坏而言，钢结构失稳破坏前的变形可能很小，呈现出脆性破坏的特征，而脆性破坏的突发性也使得失稳破坏具有更大的危险性。我国的现代钢结构工程起步较晚，许多工程技术人员对稳定概念的认识较为模糊，在钢结构工程设计中普遍存在重视强度问题而轻视稳定问题的错误倾向，这是钢结构工程失稳事故不断发生的重要原因之一。因此，设计人员必须强化稳定概念，在设计过程中应重视支撑体系的布置，结构整体布置必须满足整体稳定性和局部稳定性的要求。加工、制作过程中产生的构件初偏心、初弯曲、焊接残余变形等缺陷将显著降低钢结构的稳定承载力；同时，与混凝土结构、砌体结构不同的是，钢结构在安装、施工的过程中，在形成稳定的整体结构之前，

腐蚀品事故案例分系

第八类腐蚀品 1、硝酸惹祸的两起事故 [案情介绍] 案例一1973年11月3日，欧罗巴帕美国航空公司的一架喷气式货运飞机自纽约机场起飞。数分钟后，机场的地面指挥系统就接到飞机机长的报告：机上发生异常状况，机舱内着火。尽管采取了自救措施仍未见效果。35分钟后，飞机坠毁于波士顿机场，三名机组人员全部死亡。经有关部门对事故进行深入调查发现：在所装的货物中有一批硝酸。其包装不符合运输要求，是桶装容器外套木板箱，中间用木屑作衬垫。货物在装上飞机时，作业人员没有注意箱顶上“该面朝上”的指示标志，而是随意堆放。由于箱内货物倒置，硝酸自桶中渗漏出来，与木屑相混，自燃而引起火灾。 案例二1989年2月6日下午4时20分，从西安开往济南的207次列车行至三门峡铁门路段时，8号车厢尽头的行李架上突然冒出一股呛人的烟雾，旅客纷纷夺路而逃。车上秩序顿时大乱。这时列车员与乘警不顾个人安危，冲上去抓起那只冒烟的手提包，打开车窗扔到窗外，接着又拉下紧急刹车的制动阀。经现场展开的调查，查实了手提包的主人是河南省灵宝县程村乡的一个叫朱红军的农民。他携带了一瓶硝酸，逃过车站的检查后自以为没事了，没想到手提包在行李架上倾倒，硝酸自瓶口渗出，险些酿成大祸。就是这样，奋不顾身扔包的女列车员的手背已被多次灼伤，身上的衣服也被腐蚀后发脆、变色。这个肇事者当即受到治安拘留的处理。 [事故原因分析] 硝酸，联合国编号为2031，属第八类·腐蚀品，是具有严重危险性的物品。硝酸透明、无色，通常因溶有二氧化氮而呈红棕色。有独特的窒息性气体。硝酸的化学性能相当活泼，具有极强氧化性，几乎可以与一切

金属、非金属起反应。硝酸中溶有的二氧化氮越多，其氧化能力越强，腐蚀性就越大。硝酸在发生腐蚀反应时一般总会生成有毒气体一氧化氮或二氧化 氮，从而对人体生成危害。 硝酸的氧化能力能引起木材和其他纤维素物品燃烧。一般常见的有机物如松节油、醋酸、丙酮、乙醇等与浓硝酸相混即发生爆炸。在案例一中，航空运输的硝酸在渗出后遇木屑而发生自燃。案例二中，硝酸渗出后出现浓烟，若遇布质或皮革之类的物品，也可能燃烧。幸亏列车员处理果断，没有酿成大祸。 由于硝酸在工业中用途相当广泛，化肥、冶金、化工、化纤、染料、制药等产品均需硝酸作原料。因此投入运输的量也相当大。因硝酸的腐蚀性强，所以在包装材料的选用上难度就很大，通常用玻璃瓶、陶制的耐酸坛、铝桶或不锈钢桶包装，外用木箱、内隔衬垫。这些包装，或者有易碎特性，或者仅仅是耐腐蚀性较其他材料略强，所以运输中存在的隐患较大，稍有不慎，容易造成容器内的硝酸泄漏，甚至大量外流，对人体、周围的环境和其他设备等造成危害。 [案例评议] 在工业生产中发挥重要作用，需求量最大的产品是：硫酸、硝酸、盐酸和烧碱(氢氧化钠)、纯碱，俗称“三酸二碱”。此中前四类为腐蚀性危险物品。腐蚀性危险品是九大类危险货物中最为混杂的一类。腐蚀品往往还兼有易燃性、氧化性、毒害性等副危险性质。当我们着重注意腐蚀品对人体的伤害性时，也不能忽视其其他危险性质的危害性。 在腐蚀品中，有酸性腐蚀与碱性腐蚀之分，又有无机腐蚀品和有机腐蚀品之区别，它们对于作业要求、个人防护、应急救援方面所采取的措施区别也很大。一旦搞错，有可能防护反而加重了危害，救援反而制造出险情，这是需要

疲劳破坏机理

疲劳破坏机理 1、定义 材料或构件受到多次重复变化的载荷作用后，即使最大的重复交变应力低于材料的屈服极限，经过一段时间的工作后，最后也会导致破坏，材料或结构的这种破坏就叫做疲劳破坏。 材料科学揭示，由于制造过程中存在不可避免的缺陷，材料中的微裂纹总是存在的，特别是在焊缝处。这些微裂纹在交变应力作用下扩展和聚合，形成宏观裂纹，宏观裂纹的进一步扩展导致最后的破坏。疲劳破坏的微观过程是个极其复杂的过程，在宏观上一般来说可分为三个阶段:裂纹的萌生、裂纹的稳定扩展及裂纹的失稳扩展问。 2、疲劳裂纹萌生机理 金属材料如果含有缺陷，夹杂物，切口或者其它应力集中源，疲劳裂纹就可能起源于这些地方。通常将疲劳裂纹的萌生过程称为疲劳裂纹成核。如果金属材料没有上述各种应力集中源，则裂纹成核往往在构件表面。因为构件表面应力水平一般比较高，且难免有加工痕迹影响;同时表面区域处于平面应力状态，有利于塑性滑移的进行。构件在循环载荷作用下经过一定次数应力循环之后，先在部分晶粒的局部出现短而细的滑移线，并呈现相继错动的滑移台阶，又由于往复滑移在表面上形成缺口或突起而产生应力集中。随着循环次数增加，在原滑移线时近又会出现新滑移线逐渐形成较宽的滑移带，进一步增加

应力循环次数，滑移带尺寸及数量均明显增加，疲劳裂纹就在这此滑移量大的滑移中产生。这些滑移带称为驻留滑移带，标志裂纹在表面形成。在大量滑移带中，由于原滑移所引起在表面有挤出和侵入槽的出现。从而在表面下留下相应的空洞成为裂纹源。随着循环次数提高和应力集中的加剧，会使空洞扩连形成新的较大空洞。 3、疲劳裂纹扩展机理 疲劳裂纹在表面处成核，是由最大剪应力控制的，这些微裂纹在最大剪应力方向上。在单轴加载条件下，微裂纹与加载方向大致呈45度方向。在循环载荷的继续作用下，这些微裂纹进一步扩展或互相连接。其中大多数微裂纹很快就停止扩展，只有少数几条微裂纹能达到几十微米的长度。此后逐渐偏离原来的方向，形成一条主裂纹而趋向于转变到垂直于加载方向的平面(最大拉应力面)内扩展。裂纹由滑移面向最大拉应力面的转变称为裂纹从第一阶段扩展向第二阶段扩展的转变。随着循环拉应力的增大，裂尖材料由于高度的应力集中而发生塑性屈服，材料沿最大剪应力方向产生塑性滑移。循环拉应力进一步增大，滑移区扩大使裂尖钝化而呈半圆形，此时裂纹尖端己向前移动。此后进入卸载循环。在循环加载时，由于滑移，在裂尖形成一个塑性区，塑性区外的材料只有弹性变形。卸载后弹性变形要恢复，而裂尖已发生塑性变形的材料却不能协调地收缩，故形成了压缩应力作用在塑性区上。在裂尖处这种压应力值可以很大，甚至能够超过屈服极限而使裂尖材料发生反向塑性变形，滑移反向，裂纹上下表面间

腐蚀事例

第二章： 电偶腐蚀： 实例1：六十年代初，美国破冰船壳上的焊缝很快腐蚀，比船壳钢板腐蚀还更严重，原因是焊接金属对船壳是阳极。加之船壳的涂层系统被冰擦伤，阴极保护系统的阳极也被冰刮落，失去了保护作用。 Eg：焊缝是阳极，船壳是阴极，这就构成了小阳极大阴极的电偶腐蚀电池。在“制造”部分已经讲到，由于焊缝高温熔化和冷却过程中成分和组织的变化，如果焊条选择不当，很容易造成焊缝耐腐蚀性低于母体，使焊缝发生优先腐蚀。如果焊缝的电位比母体低得多，那么焊缝与母材组成电偶腐蚀电池，焊缝的腐蚀将大大的加速。所以在选择焊接金属时一个基本的原则：焊缝相对于母材应是阴极性的。///对于船舶来说，船壳上都有涂层，大多数还使用阴极保护。涂料层如果完整致密，将船体和海水隔开，而阴极保护又将船壳控制在同一个保护电位，消除了电位的差异。所以只要涂层和阴极保护正常。那么焊缝与母材的电偶腐蚀问题是不会发生的。 实例2：某发电厂凝汽器的管束材质为黄铜，花板未碳钢。原来使用河水作凝汽器的冷却水，后来因为缺水，便掺入了一些海水。结果许多设备的腐蚀都加剧了，特别是凝汽器的花板，膨接处的腐蚀率达到20-25mm/a。 Eg：黄铜管束与碳钢花板组成了电偶对，碳钢作为阳极而黄铜作为阴极。由于黄铜管束面积比碳钢面积大得多，这又是一个小阳极大阴极的组合。因而天花板可能遭到电偶腐蚀。///在使用河水作冷却水时电偶腐蚀问题并不明显，没有引起注意；而在河水中掺入海水是电偶腐蚀问题突出了。这是因为河水的电阻率大，导电性不好，而海水的导电性很好。腐蚀电池的电流回路包括溶液的欧姆电阻，欧姆电阻大则电池工作阻力大，腐蚀电流小。海水电阻率小，腐蚀电池电流回路的欧姆电阻笑，因而阳极碳钢花板的电偶腐蚀大大加剧。 实例2：某啤酒厂的大啤酒罐，用碳钢制造，表面涂覆防腐涂料，用了20年。为了解决罐底涂料层容易损坏的问题，新造贮罐采用了不锈钢板作罐底，筒体仍用碳钢。认为不锈钢完全耐蚀就没有涂覆涂料。几个月后，碳钢罐壁靠近不锈钢的一条窄带内发生大量蚀孔泄漏。 Eg：碳钢罐壁和不锈钢罐底组成了电偶腐蚀电池，碳钢作为阳极，可能发生加速腐蚀破坏。失误（碳钢罐壁表面涂覆了涂料，而不锈钢罐底表面没有涂覆涂料。如果当初在不锈钢罐底也涂漆的话，碳钢罐壁是不会发生这么迅速的腐蚀破坏的）。涂料层由于薄，很难避免空隙。空隙中裸露出的碳钢变成为小小的阳极区；而罐底不锈钢作为很大的阳极区。根据阳极对阳极的面积比估计，空隙内碳钢的腐蚀率可达到25mm/a，难怪在几个月之内将碳钢罐壁出了很多小孔。 应力腐蚀： 事例1：某轻油制氢装置再生塔底重沸器为U型管换热器。管程走低变气167℃，壳程走本菲尔溶液117 ℃，其中加有V2O5作为缓蚀剂。换热管为1Cr18Ni9Ti不锈钢，管板为16Mn钢。使用两年后，发现管子与管板连接处的缝隙内发生腐蚀。 分析：V2O5是一种钝化剂，能使16Mn钝化，表面生成保护膜。使用钝化剂的基本要求是：钝化剂的浓度必须超过临界致钝浓度。 Eg：这里考虑奥氏体不锈钢的氯化物溶液中的scc，冷去水中氯化物含量控制很低，但仍然发生了scc破坏。///设备为热交换器，结构为管壳式。工艺介质走管程，水走壳程，进行热交换。因此，不锈钢管子外面接触的的介质都是水而不是氯化物溶液。水中所含氯化物只是一种杂志，其含量是很低的。应该不会发生scc的。问题主要发生在氯化物浓缩富集。对管壳式热交换器来说，当壳程走水时，氯化物浓缩主要部位是高温端管子与管板连接部位，即管头。//氯化物浓缩原因是气化，浓缩。//改进方法：a改进管子和管板的联结结构以消除缝隙，如采用深孔封焊。在用胀联结时一定要用胀满，以尽量减少缝隙。也可以用涂料将缝隙封闭。b对立式热交换器，在结构上作出改进，提高壳程水位，使管束完全被水浸没，不形成汽液界面，可大大减轻管头部位的腐蚀破坏。C管板采用不锈钢-碳钢复合板，以碳钢为牺牲阳极，对不锈钢管头起阴极保护作用，对降低scc破坏也有效。 实例一：一条碳钢管道输送98%浓硫酸，原来的流速为0.6m/s，输送时间需1小时。为了缩短输送时间，安装了一台大马力的泵，流速增加到1.52m/s，输送时间只需要15分钟。但管道在不到一周时间内就破坏了。 Eg：对于接触流体的设备来首，流速是一个重要的环境因素，但流速对金属材料腐蚀速度的影响是复杂。当金属的耐腐蚀性是依靠表面膜的保护作用时，如果流速超过了某一个临界值的时候，由于表面膜被破坏就会使腐蚀速度迅速增大。这种局部腐蚀称为磨损腐蚀。是介质的腐蚀和流体的冲刷的联合作用造成的破坏。流体冲刷使表面膜破坏，露出新鲜金属表面在介质腐蚀作用下发生溶解，形成蚀坑。蚀坑形成识液流更急急乱，湍流又将新生的表面膜破坏。这样子使设备更快穿孔。 ///在选择流速时面临两个方面的因素。一方面，流速较低则管道直径就要较大，（对一定的流量）,设备费用增加。另一方面，流速较高，管道腐蚀速度增大，使用寿命缩短，甚至可能造成更大的事故。这样需要考虑金属材料的临界流速，进行适当的选择。同时，在设计管道系统的工作中，应尽量避免流动方向突然变化，流动截面积突然变化，减小对流动的阻碍，以避免形成湍流和涡旋。 事例1…某化工厂生产氯化钾的车间，一台SS-800型三足式离心机转鼓突然发生断裂，转鼓材质为1Cr18Ni9Ti。经鉴定为应力腐蚀破裂。 Eg：在氯化钾生产中选用1cr18Ni9Ti这种奥氏体不锈钢转鼓是不当的。氯化钾溶液是通过离心机转鼓过滤的。氯化钾浓度为28be，氯离子含量远远超过了发生应力腐蚀破裂所需的临界氯离子的浓度，溶液ph值在中性范围内。加之设备间断运行，溶液与空气的氧气能充分接触。这就是奥氏体不锈钢发生应力腐蚀破裂提供特定的氯化物的环境。/// 保护，如停用期间使之完全浸与水中，与空气隔离；定期冲洗去掉表面氯化物等，尽量减轻发生应力破裂的环境条件，以延长使用寿命，不过，发生这种转鼓断裂飞出的恶性事故可能有一定的偶然性，但这种普通的奥氏体不锈钢用于这种高浓度氯化物环境，即使不发生这种恶性事故，其寿命也不长，因为除应力腐蚀还有，孔蚀，缝隙腐蚀等。 实例1：北方一条公路下蒸气冷凝回流管原用碳钢制造，由于冷凝液的腐蚀发生破坏，便用304型不锈钢（00Cr18Ni9）管更换。使用不到两年出现泄漏，检查管道外表面发生穿晶型应力腐蚀破裂。 Eg：在北方冬季公路上撒盐作防冻剂，盐渗入土壤使公路两侧的土壤中氯化钠的含量大大提高，而选材者却不了解没有对土壤腐蚀做过分析。就决定更换不锈钢管。将奥氏体不锈钢用在这种含有很多氯化钠的潮湿土壤中，不锈钢肯定表现不佳，也需还不如碳钢呢。 实例二：高压聚乙烯车间反应器R－4240及产品冷却器E－4219，在运行过程中出现多处夹套水泄漏现象，2004年10月出现多处夹套水泄漏现象后，停车对夹套泄漏点周边1米范围进行了超探检查，发现夹套进口处内侧的夹套壁厚由δ8mm减小到δ3mm左右，夹套其他位置的壁厚减小至δ7.3mm左右（见图A中夹套泄漏点）。 提示：由于入水处死角内的水过热造成了局部汽化，引起汽蚀冲刷减薄 第六章： 事例一：某公司选用不锈钢管作地下输油管道。安装后大约一年准备投入使用，油从一端泵入，在另一端却未见油出现。检查发现管道上因腐蚀形成了许多小孔，油全部漏掉了。又发现该管道附近有一条碳钢管道实施了阴极保护，认为不锈钢是耐蚀材料，并没有将不锈钢连接到阴极保护系统。 Eg：对埋地管道和其他设施，效果最好的防护技术是涂层加阴极保护。对于大面积的设备来说，如果表面没有涂层（裸金属），需要的电流还是很大。另一方面，被保护设备表面的电流分布是不均匀的（电流分布均匀性称为分散力），对于长的管道，一个阳极站保护的管道长度比较短，使阳极站的设计很复杂。///阳极保护电机从埋地阳极通过土壤流向被保护的管道。当附近有其他管道时，电流可能从一个部位流出。电流流出的部位成为阳极区，使该处管道遭到腐蚀。即使是不锈钢也一样会发生杂散电流腐蚀。///为了避免阴极保护造成的杂散电流腐蚀，可采如下方法：a最好的方法在设计将附近的管道和设施都纳入阴极保护系统，一道进行保护。b提高管道相交段的表面绝缘等级，或涂覆新的绝缘层，以避免杂散电流流入。涂覆长度一般10m左右。c在多管道地区，最好采用多个阳极站，每个站的保护电流较小，阳极站离被保护管道较近，以缩小保护电流范围。D在地下设施密集的城市地区，可采用深井埋置阳极（井深15m以上），阳极在井中垂直方向安装。 事例二：海边一座混凝土石油装运码头，混凝土台面支撑在钢管上。钢管表面涂漆并加阴极保护。电源负极连在钢筋上。阳极是镀铂钛悬挂在海水中。在石油装卸过程中，码头受到周期性机械应力，引起混凝土某些物理破坏。使用12年后发现，平台的混凝土台面出现严重胀裂，钢筋暴露出来。 Eg：在阴极保护实施中电连接十分重要，被保护设备和电影负极用导线连通，被保护设备和电极负极用导线连通，导线直径要和保护电流相匹配，以减小线路电压降；导线与设备要连接牢固，电接触良好，不存在大的电阻，特别要防止在使用过程中短线，使保护失效。///施工时将导线接到混凝土钢筋上而不是支撑钢管上，可能是图方便。因为钢筋与平台支撑钢管是导通的，所以开始不会出现问题。但随着码头的运行，混凝土平台发生某些物理破坏。钢筋之间的电连接减弱甚至中断。某些钢筋脱离了阴极保护系统，电流不能通过电路排出，就会发生杂散电流腐蚀。腐蚀产物体积一般大于被腐蚀金属，腐蚀产物膨胀产生很大应力。腐蚀严重时，混凝土覆层被胀裂。///对混凝土中的钢筋也可以采用阴极保护，为了保证电路通畅，避免某些钢筋因脱离而受到杂散电流腐蚀，钢筋绑扎后还需焊接。

桥梁坍塌事故分析

1、Quebec Bridge 事故原因：设计考虑不足，构件失稳 位于加拿大的圣劳伦斯河之上的Quebec Bridge本该是著名设计师Theodore Cooper的一个真正有价值的不朽杰作。作为当时世界上最长跨度的钢悬臂桥，库帕忘乎所以地把大桥的主跨由490米延伸至550米，以此节省建造桥墩基础的成本。 然而就在这座桥即将竣工之际，悲剧发生了。1907年8月29日，大桥杆件发生失稳，突然倒塌，19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。由于库帕的过分自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场事故。 1913年，这座大桥的建设重新开始，然而不幸的是悲剧再次发生。1916年9月，中间跨度最长的一段桥身在被举起过程中突然掉落塌陷。结果13名工人被夺去了生命。事故的原因是举起过程中一个支撑点的材料指标不到位造成的。 1917年，在经历了两次惨痛的悲剧后，魁北克大桥终于竣工通车，这座桥至今仍然是世界上最长的悬臂跨度大桥。

2、Tacoma Narrows Bridge 事故原因：理论认知有限，风毁 塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州的塔科马海峡。第一座塔科马海峡大桥于建于1938年11月到1940年7月，中跨853m。在建造最后阶段，人们就发现大桥在微风的吹拂下会出现晃动甚至扭曲变形的情况，司机在桥上驾车时可以见到另一端的汽车随着桥面的扭动一会儿消失一会儿又出现的奇观。 1940年11月7日，大桥在远低于设计风速的19m/s（相当于八级大风）风速下发生强烈的风致振动，桥面经历了70min振幅不断增大的反对称扭转振动，最终导致桥面折断坠落到峡谷中。 重建的大桥于1950年通车，2007年，新的平行桥通车。 3、I-35W Bridge 事故原因：桥梁养护不足 I-35W密西西比河大桥是由明尼苏达州运输部于1967年建成的。1990年，

第6章 钢结构的疲劳破坏事故

第6章钢结构的疲劳破坏事故 6.1 疲劳破坏的概念 疲劳问题最初是在1829年由法国采矿工程师尔倍特（W.A.J.Albert）根据所做的铁链的重复载荷试验所提出的。1939年波客来特（Poncelet）首先采用“疲劳”（Fatigue）一词来描述“在反复施加的载荷作用下的结构破坏现象。”但是疲劳一词作为题目的第一篇论文是由勃累士畏特（Braithwaite）于1854年在伦敦土木工程年会上发表的，在第二次世界大战中，发生了多起飞机疲劳失事事故，人们从一系列的灾难性事故中，逐渐认识到疲劳破坏的严重性。 金属结构的疲劳是工程界早已关注的问题。就金属结构包括飞机、车辆等各类结构都在内的总体，大约80—90%的破坏事故和疲劳有关。其中土建钢结构所占的比重虽然不大，但随着焊接结构的发展，焊接吊车梁的疲劳问题已十分普遍，受到了工程界人士的重视。目前钢结构设计规范（GBJ17-88）中已建立了疲劳验算方法，此方法对防止疲劳破坏的发生有重要作用。 钢结构的疲劳破坏是指钢材或构件在反复交变荷载作用下在应力远低于抗拉极限强度甚至屈服点的情况下发生的一种破坏。就断裂力学的观点而言，疲劳破坏是裂纹起始、扩展到最终断裂的过程。 疲劳破坏与静力强度破坏是截然不同的两个概念。它与塑性破坏、脆性破坏相比，具有以下特点： （1）疲劳破坏是钢结构在反复交变动载作用下的破坏形式，而塑性破坏和脆性破坏是钢结构在静载作用下的破坏形式。 （2）疲劳破坏虽然具有脆性破坏特征，但不完全相同。疲劳破坏经历了裂缝起始、扩展和断裂的漫长过程，而脆性破坏往往是无任何先兆的情况下瞬间突然发生。 （3）就疲劳破坏断口而言，一般分为疲劳区和瞬断区。疲劳区记载了裂缝扩展和闭合的过程，颜色发暗，表面有较清楚的疲劳纹理，呈沙滩状或波纹状。瞬断区真实反映了当构件截面因裂缝扩展削弱到一临界尺寸时脆性断裂的特点。瞬断区晶粒粗亮。 图6.1 疲劳断口分区

腐蚀带来的损失和危害

腐蚀带来的损失和危害 材料是指可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。包括金属材料（钢、铝、铜、钛等）、无机非金属材料（水泥、石墨、陶瓷等）、有机高分子材料（橡胶、塑料、纤维等）和复合材料（玻璃钢、碳纤维等）。只要是材料，都存在着腐蚀问题。若是给“材料腐蚀”这个词组一个时态，它永远都是“现在进行时”。 不要以为材料的腐蚀与我们无关，我们生活中的衣、食、住、行离不开材料，而材料一旦腐蚀出现问题，小则造成经济损失，重则威胁生命。 1、腐蚀问题无处不在 材料及其制品的腐蚀问题遍及我国工业的各个部门，也和人民生活有联系，下面我们列举部分案例，看看腐蚀带来的危害。 （1）、工程实例 例1.2005年10月26日，广东某石化厂焦化厂车间管道由于长期腐蚀失效突然开裂，高温油气喷射而出，恰逢巡检员检查该处管道，高温油气立即使其化为灰 烬，惨不忍睹！ 例2.2006年3月某核电站土建处执行设备腐蚀状态检查时发现，除盐水分配系统除盐水箱的地脚螺栓出现严重的腐蚀，锈蚀掉已接近的1/3，地脚螺栓腐蚀与 地面接触腐蚀若进一步加剧，则影响设备的稳定性和抗震性，带来严重的安全 隐患，将会影响电站的安全运行。 例3.2010年7月22日上午，贵州某化工厂车间工作人员发现变换工段管道有泄漏现象，随后组织公司安全检修人员到现场查看，并制定处理方案，之后不久， 变换系统副线管道泄漏气体处突然发生空间爆炸，造成现场5人死亡、6人受 伤，预计经济损失约500万元。 腐蚀带来的危害是多方面的，而大部分腐蚀是从渐变到突变，是“慢性病”，不易引起人们的重视，等积累到一定程度成为破坏性突发事故，才引起人们的关 注。以上少数案例提醒我们腐蚀问题不容人们忽视。 2、腐蚀带来的经济损失 2003年出版的《中国腐蚀调查报告》中指出：中国的腐蚀损失占GDP的5%（加上间接损失2001年约为5000亿人民币），2012年我国GDP为519,322亿人民币，以此计算腐蚀造成的损失25,966亿元人民币。 据世界腐蚀组织（WCO）在《对于材料破坏和腐蚀控制世界必须进行知识传播与研究发展》的《白皮书》中指出：“在全世界，腐蚀对经济和环境的破坏方面（包括公路、桥梁、油气设施、建筑、水系统等）。目前，世界年腐蚀损失可达1.8万亿美元”，约合人民币11万亿元。 材料提前失效造成的经济损失包括直接损失和间接损失。直接损失包括：更换设备和构件费、修理费和防护费等；间接损失包括：停产损失、材料及制品失效引起的产品的流失、腐蚀产物积累或腐蚀破损引起的流失、腐蚀产物积累或腐蚀破损引起的效能降低、腐蚀产物导致成品质量下降等所造成的损失、环境污染损失费和人身事故的赔偿费等等。例如以中原油田1993年管线与容器为例，由于腐蚀穿孔严重，更换油管590公里直接经济损失7000多万元人民币，而产品流失、停产、效率下降、污染环境等间接损失达2亿多元人民币。可见间接损失往往比直接损失高出几倍。 大量的事实说明，材料的提前失效，主要来源于材料在运行环境、制造环境和自然环境的作用下引发的腐蚀、磨损（摩擦磨损腐蚀）、疲劳（疲劳与腐蚀疲劳）造