1 CNG钢瓶产生的裂纹类型及机理

1 CNG钢瓶产生的裂纹类型及机理

①应力腐蚀裂纹

钢瓶在受高压又接触腐蚀介质(硫化氢溶液)时，由于局部腐蚀产生凹痕或裂隙，并受拉应力作用，这些凹痕或裂隙的根部就会产生裂纹。应力又使裂纹顶端的脆性氧化膜破坏，暴露出新的阳极，裂纹侧面仍被钝化，形成阴极，从而使电化学腐蚀过程继续，促进了进一步开裂。当裂纹扩大到一定程度时，裂纹就会在应力作用下以极快的速度扩展造成脆断[1]。由此可见，CNG钢瓶产生应力腐蚀裂纹主要由CNG的质量问题引起，即CNG含有的H2S 与游离水结合形成的H2S溶液对钢瓶的腐蚀。在国内发生的多起CNG钢瓶爆炸事故中，从被炸裂钢瓶的检查情况看，瓶内都积存伴有刺鼻气味的黑色溶液(H2S溶液)。

②氢致裂纹[2]

H2S溶液与Fe发生反应生成FeS和氢原子，氢原子聚集导致氢鼓泡(Hydrogen Bubbling，HB)成核，且当氢压升高时，小的氢鼓泡扩展成氢致裂纹(Hydrogen Induced Cracking，HIC)。裂纹随氢压的升高而扩展，导致钢瓶发生氢脆断裂。氢原子向钢中渗透、扩散进入钢材内部，在非金属夹杂物处(如MnS)或空穴等缺陷

处集聚并形成氢分子。随着氢分子数量增加，压力不断增高，最后导致夹杂物尖端产生鼓泡。当金属中的氢浓度达到某一临界浓度时，即氢的压力增高到某个临界压力时，小的氢鼓泡裂纹趋向于相互连接，相邻夹杂物破裂，形成有阶梯状特征的氢致开裂，并随氢压的继续升高而扩展。这些裂纹多数与钢材轧制方向平行，且穿过铁素晶粒。由此可见，氢鼓泡与氢致裂纹的发生条件为：一是氢原子渗入钢材，CNG钢瓶处于临氢环境；二是CNG 钢瓶所用的钢材存在夹杂物或空穴。氢鼓泡与氢致裂纹的发生并不需外加应力(载荷应力、残余应力)，其形成与发生的关键在于金属中氢浓度达到或超过临界浓度。氢浓度会随H：S溶液浓度的升高而升高，临界浓度与钢材的纯度及显微组织有关[3]。

③疲劳裂纹

由于CNG钢瓶需重复充气，工作周期短，受低周期疲劳载荷作用。钢瓶在长期承受交变载荷的情况下，即使强度和韧性满足要求，经过一定的循环周期后也可能发生疲劳破坏。即在比较低的应力状态下(可低于材料的抗拉强度)，即使没有明显的塑性变形，也会突然发生损坏。钢瓶受应力腐蚀或氢压作用产生的应力腐蚀裂纹和氢致裂纹两端，也会在交变应力产生的疲劳作用下加速扩展，疲劳裂纹与应力腐蚀裂纹或氢致裂纹破坏相互作用，将加速CNG钢瓶的破坏。

疲劳裂纹的演化分为多裂纹相互作用阶段和局域主裂纹控制阶

段[4]。裂纹由分散的多裂纹无序状态发展到有序的主裂纹控制状态，最后由若干条主裂纹形成破坏。多裂纹相互作用阶段是短裂纹期，局域主裂纹控制阶段是长裂纹期。多裂纹相互作用阶段发展到局域主裂纹控制阶段的时间为试样疲劳总寿命的80%。

2 CNG钢瓶产生裂纹的预防措施

2.1 预防措施的确定

从3种裂纹的产生机理来看，影响CNG钢瓶安全的主要因素为钢瓶内CNG的成分、钢瓶的材质、钢瓶热处理工艺、钢瓶内的压力波动等。CNG中H2S与水的存在为应力腐蚀裂纹和氢致裂纹的产生提供了条件，压力波动加速了钢瓶的疲劳，钢瓶的材质及其热处理工艺决定着钢瓶的机械性能。

国内CNG钢瓶的使用寿命远低于国外，国内CNG钢瓶常按10年报废处理，而国外CNG钢瓶的使用寿命按国际标准规定为15年[5]。主要原因有：国内CNG质量达不到国外的高标准，CNG 腐蚀性较强，国产CNG钢瓶的质量达不到国际标准要求。因此，

可由这些主要原因，采取相应措施提高钢瓶的安全性，延长钢瓶的使用寿命。

2.2 定期对钢瓶进行检验

与CNG钢瓶的安全性密切相关的钢瓶使用寿命和检验周期的确定广受业内人士重视。国际标准ISO 11439:2000《用作机动车燃料的天然气汽车上存储用高压气瓶》中规定[5]，钢质气瓶的使用寿命为15年，钢瓶检验周期为3年；采用复合材料缠绕的气瓶的使用寿命为15年，检验周期为3年。目前，国内常用CNG钢瓶采用优质铬钼钢(30CrMo)制造。国家标准GB 17258—1998《汽车用压缩天然气钢瓶》未对钢瓶使用寿命进行规定，实践中常按10年报废处理，每2年检验一次[6]。

定期对钢瓶的腐蚀情况进行检测，可以了解钢瓶的状况，保障钢瓶处于安全使用期，且便于对裂纹腐蚀采取相应防范措施。通过检查可发现腐蚀常发生在钢瓶底部，由积聚在钢瓶底部的H2S 溶液引起。据此，可采取经常转动钢瓶的措施，避免局部腐蚀造成严重破坏。

2.3 控制CNG中H2S、水分的质量浓度

①控制H2S的质量浓度

国内汽车用CNG行业标准SY/T 7546—1996《汽车用压缩天然气》中规定[7]，H2S的质量浓度(101.325kPa、20℃条件下)不高于20mg/m3。该值与管道天然气标准规定的H2S质量浓度相同。但由于CNG钢瓶的工作压力为20MPa，因此SY/T 7546—1996《汽车用压缩天然气》规定的H2S质量浓度仍偏高。美国相关标准规定CNG中H2S的质量浓度不高于5mg/m3。因此，可在技术经济条件允许下进一步脱硫，降低H2S质量浓度。

②控制水分的质量浓度

国家标准GB 17258—1998《汽车用压缩天然气钢瓶》规定，单位标准体积CNG中水分的质量浓度不超过8mg/m3。石油天然气行业标准SY/T 7546—1996《汽车用压缩天然气》要求，汽车用CNG水露点必须比最高操作压力下最低环境温度低5℃。国家标准GB 18047—2000《车用压缩天然气》规定[8]，在汽车驾驶的特定地理区域内，在最高操作压力下，水露点不应高于-13℃；当最低气温低于-8℃时，水露点应比最低气温低5℃。美国国家防火协会标准NFPA52《关于压缩天然气车辆和车辆燃料系统的标准》规定[9]，单位标准体积CNG中水分的质量浓度不超过

8mg/m3；在压力状态下天然气的水露点必须与车辆运行的地理位

置相适应，以保证容器中没有凝结水；在最高操作压力下，天然气的水露点必须比当地99%冬季时间的最低温度低5.5℃以上。

汽车用CNG须严格按照国内标准脱水，控制水分的质量浓度。在技术经济条件允许下，可参照美国标准，尽量干燥CNG，提高钢瓶的安全性。

2.4 对钢瓶制造工艺的要求

目前，我国常采用优质铬钼钢(30CrMo)制造CNG钢瓶。国家标准GB 17258—1998(汽车用压缩天然气钢瓶》对钢瓶材质的化学成分有严格要求[6]。

通常，钢的碳含量越高，钢材越容易发生氢脆断裂。因此，在满足强度设计的要求下应尽量降低碳含量，美国要求钢瓶材质的碳质量分数为0.25%～0.35%。此外，钢材中硫、磷的存在会降低钢材的各种机械性能，且夹杂物MnS的带状分布会增加氢致裂纹的敏感性，因此控制钢材中硫、磷的含量极为重要。美国生产的CNG钢瓶用钢中硫的质量分数控制在0.01%以下，磷的质量分数控制在0.02%以下。

在CNG钢瓶的热处理加工工艺中，采用合理的热处理工艺和淬火介质可以获得良好的韧度，在保证强度的情况下尽可能降低钢材的屈强比，提高断裂韧度，这都能提高CNG钢瓶的安全性。

此外，采用在CNG钢瓶内表面喷涂铝层后刷富锌涂料的方法，将腐蚀介质与钢瓶金属表面隔开，使其失去产生应力腐蚀的环境，也可避免应力腐蚀裂纹的产生。这也隔断了氢原子的内渗，对氢鼓泡和氢致裂纹的产生也有较好的防护作用。

疲劳裂纹扩展.

第五章疲劳裂纹扩展 §5.1 概述 前面介绍的内容为静载荷作用下的断裂准则。构件在交变应力作用下产生的破坏为疲劳破坏，疲劳破坏的应力远比静载应力低。 一、疲劳破坏的过程 1）裂纹成核阶段 交变应力→滑移→金属的挤出和挤入→形成微裂纹的核（一般出现于零件表面）。 2）微观裂纹扩展阶段 微裂纹沿滑移面扩展，这个面是与正应力轴成45°的剪应力作用面，是许 沿滑移带的裂纹，此阶段裂纹的扩展速率是缓慢的，一般为10-5mm每循环,裂纹尺寸＜0.05mm。 3）宏观裂纹扩展阶段 裂纹扩展方向与拉应力垂直，为单一裂纹扩展，裂纹尺寸从0.05mm扩展至临a，扩展速率为10-3mm每循环。 界尺寸 c 4）断裂阶段 a时，产生失稳而很快断裂。 当裂纹扩展至临界尺寸 c 工程上一般规定：①0.1mm～0.2mm裂纹为宏观裂纹；②0.2mm～0.5mm，深 0.15mm表面裂纹为宏观裂纹。 N）宏观裂纹扩展阶段对应的循环因数——裂纹扩展寿命。（ p N） 以前阶段对应的循环因数——裂纹形成寿命。（ i 二、高周疲劳和低周疲劳 高周疲劳：当构件所受的应力较低，疲劳裂纹在弹性区内扩展，裂纹的疲劳寿命较长。（应力疲劳） 低周疲劳：当构件所受的局部应力已超过屈服极限，形成较大的塑性区，裂纹在塑性区中扩展，裂纹的疲劳寿命较小。（应变疲劳） 工程中一般规定N ≤105为低周疲劳。 f 三、构件的疲劳设计

1、总寿命法 测定S－N曲线（S为交变应力，N为应力循环周次）。 经典的疲劳设计方法是循环应力范围（S－N）曲线法或塑性总应变法来描述导致疲劳破坏的总寿命。 在这些方法中通过控制应力幅或应变幅来获得初始无裂纹的实验室试样产生疲劳破坏所需的应力循环数和应变循环数。 N=N i +N p (N i 萌生寿命，N p 扩展寿命) 2、损伤容限法（疲劳设计的断裂力学方法） 容许构件在使用期内出现裂纹，但必须具有足够的裂纹亚临界扩展寿命，以保证在使用期内裂纹不会失稳扩展而导致构件破坏。 疲劳寿命定义为从某一裂纹尺寸扩展至临界尺寸的裂纹循环数。

混凝土结构裂缝产生原因分析,继续教育

A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 E. 7 答案 :C 您的答案： C 题目分数： 11 此题得分： 11.0 批注： 第2题 有()个因素能引起结构温差裂缝？ A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5 答案 :C 您的答案： C 题目分数： 11 此题得分： 11.0 批注： 第3题 防止碱 -集料反应而引起结构裂缝， A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 E. 7 答案 :A 您的答案： A 题目分数： 11 此题得分： 11.0 批注： 第4题 塑性收缩裂缝，一般出现在（）天气中？ A. 湿热 B. 干热 第1题 造成结构不均匀沉降的原因主要有 ()个方面？ ()项措施？

C. 大风 D. 暴风雨 E干燥 答案:B,C 您的答案：B,C 题目分数：11 此题得分：11.0 批注： 第5题 （）构件保护层越厚，其在荷载作用下的横向裂缝就越容易出现？ A. 受拉构件 B. 受弯构件 C受压构件 D. 偏心受压构件 E. 偏心受拉构件 答案:A,B,D 您的答案：A,B,D 题目分数：11 此题得分：11.0 批注： 第6题骨料级配不好，易造成结构（）。 A. 空洞 B. 麻面 C漏筋 D. 涨模 E. 凝结时间延长 答案:A,B,C 您的答案： 题目分数：12 此题得分：0.0 批注： 第7题断面配筋率满足设计要求，钢筋规格粗细对结构裂缝影响不大。答案:错误 您的答案：错误题目分数：11 此题得分：11.0 批注：第8题水泥越细，水化热越慢。答案:错误您的答案：错误

题目分数：11 此题得分：11.0 批注： 第9题 防止结构养护裂缝，养护水跟水温也有关系答案:正确 您的答案：正确题目分数：11 此题得分：11.0 批注：试卷总得分：88.0 试卷总批注：

延迟裂纹机理

1、什么是延迟裂纹 延迟裂纹是冷裂纹的一种，是由于塑性储备、应力状态以及焊缝金属中氢含量等综合作用而产生的焊接裂纹。延迟裂纹不是在焊接过程中产生的，而是在焊后延续一段时间产生的。延迟裂纹主要发生在低合金高强钢中，主要与焊缝含扩散氢、接头所承受的拉应力以及由材料淬硬倾向决定的金属塑性储备有关，是三个因素中的某一因素与相互作用的结果。焊接后经过一段时间才产生的裂纹为延迟裂纹。延迟裂纹是冷裂纹的一种常见缺陷，它不在焊后立即产生，而在焊后延迟几小时、几天或更长时间才出现。 所谓“有延迟裂纹倾向的材料”，就是焊后容易出现焊接冷裂纹的材料，也即是可以焊接的低合金高强度钢。用低合金换取高强度，当然好;但随着合金元素增加，强度的升高，也带来了延迟裂纹倾向问题，增加了焊接难度，拖延了无损检测时间。所谓“增加了焊接难度”，用老的焊接术语说，这些材料的可焊性较差或差;用今天的术语来说，这些材料属于焊接难度较难或难的等级。 2、延迟裂纹的产生机理 对于确定成分的母材和焊缝金属，塑性储备一定，产生延迟裂纹的孕育期长短，取决于焊缝金属中的扩散氢及接头所处的应力状态。同理相应于某一应力状态，焊缝含氢量高，裂纹孕育期短，裂纹倾向大。当应力状态恶劣，即使含氢量低，在很短孕育期内会产生裂纹。但是决定延迟裂纹产生与否，存在一个临界含氢量与临界应力值。若氢低于临界含氢量，拉应力低于强度极限，则孕育期将无限长，实际上不产生延迟裂纹。 现代的延迟裂纹理论认为，焊缝金属中的含氢量、接头承受的应力水平以及接头金属的塑性储备，三者对延迟裂纹产生的作用是相互联系的。焊缝高含氢量在低应力下就会诱发出裂纹，而低含氢量需要高应力下才达到诱发裂纹状态。含氢量及应力都低时，在长时间才能达到裂纹产生条件。材料的塑性储备起到调节作用，当材料的变形能力高，缺口敏感性低时，只有在更高应力更多含氢量下才能产生延迟裂纹。 在焊接接头中，由于焊缝一般含碳量低，缺口敏感性小，而近缝区由于晶粒粗大，过饱和空位浓度高，应力集中程度高等不利条件，使近缝区易于产生延迟裂纹。 3、怎样判断哪些材料是“有延迟裂纹倾向的材料”？ 目前流行的，有两种方法: 1)合金元素的碳当量法

材料疲劳裂纹扩展设计研究综述

材料疲劳裂纹扩展研究综述 摘要:疲劳裂纹扩展行为是现代材料研究中重要的内容之一。论述了组织结构、环境温度、腐蚀条件以及载荷应力比、频率变化对材料疲劳裂纹扩展行为的影响。总结出疲劳裂纹扩展研究的常用方法和理论模型，并讨论了“塑性钝化模型”和“裂纹闭合效应”与实际观察结果存在的矛盾温度、载荷频率和应力比是影响材料疲劳裂纹扩展行为的主要因素。发展相关理论和方法，正确认识影响机理，科学预测疲劳裂纹扩展行为一直是人们追求的目标。指出了常用理论的不足，对新的研究方法进行了论述。 关键词: 温度; 载荷频率; 应力比; 理论; 方法; 疲劳裂纹扩展 1 前言 19世纪40年代随着断裂力学的兴起，人们对于材料疲劳寿命的研究重点逐渐由不考虑裂纹的传统疲劳转向了主要考察裂纹扩展的断裂疲劳。尽量准确地估算构件的剩余疲劳寿命是人们研究材料疲劳扩展行为的一个重要目的。然而，材料的疲劳裂纹扩展研究涉及了力学、材料、机械设计与加工工艺等诸多学科，材料、载荷条件、使用环境等诸多因素都对疲劳破坏有着显著的影响，这给研究工作带来了极大困难。正因为此，虽然对于疲劳的研究取得了大量有意义的研究成果，但仍有很多问题存在着争议，很多学者还在不断的研究和探讨，力求得到更加准确的解决疲劳裂纹扩展问题的方法和理论。 经过几十年的发展，人们已经认识到断裂力学是研究结构和构件疲劳裂纹扩展有力而现实的工具。现代断裂力学理论的成就和工程实际的迫切需要，促进了疲劳断裂研究的迅速发展。如Rice的疲劳裂纹扩展力学分析(1967年) ，Elber的裂纹闭合理论(1971年) ，Wheeler 等的超载迟滞模

型(1970年) ，Hudak等关于裂纹扩展速率标准的测试方法，Sadananda和Vasudevan ( 1998年)的两参数理论等都取得了一定成果。本文将对其研究中存在问题、常用方法和理论模型、以及温度、载荷频率和应力比对疲劳裂纹扩展影响的研究成果和新近发展起来的相关理论进行介绍。 2 疲劳裂纹扩展研究现存问题 如今，人们在分析材料裂纹扩展问题时最常用到的是“塑性钝化模型”和裂纹尖端因“反向塑性区”等原因导致的“裂纹闭合效应”理论。而它们是否正确，却一直在人们的验证和争论之中。 根据现有的研究结果，有学者提出，若按照“塑性钝化模型”理论，强度高的材料应具有较低的裂纹扩展速率，但实验结果却不能证实这一预测。另外，该“模型”认为的“裂纹尖端的钝化是在拉应力达到最大值时完成的”这一观点在理论上不妥，也与实测结果不符。观察结果表明，裂纹尖端钝化是一个渐进的过程，钝化半径与外载荷大小成正比。 而疲劳裂纹在扩展过程中的“裂纹闭合效应”在什么情况下存在，能否对材料的裂纹扩展速率产生重要影响，考虑“裂纹闭合”的实验室数据能否用于工程中等问题也一直在人们的争论之中。由于“裂纹闭合效应”理论推出的结论是:“对载荷比的依赖性不是材料的内在行为，而是源于裂纹表面提前闭合后应力强度因子幅(△K) 的变化”，所以早在1984年S.Suresh等人就指出[1]，“裂纹闭合”不是一个力学参数，它受构件形状、载荷、环境和裂纹长度等因素的影响。因此，除非在实际使用过程中测量构件的裂纹闭合情况，否则在实验室里做出来的试验结果不能用来预测构件中的裂纹扩展速率。1970年，Ritchie研究钢中裂纹扩展的近门槛值时发现:在真空环境下，应力比R对门槛值几乎没有影响，首度质疑了裂纹闭合的存在性和所起的作用。在前人研究的基础上，美国海军实验室的

铝合金焊接接头产生裂纹特征及产生机理分析

虽然已经应用铝及其合金焊成许多重要产品，但实际焊接生产中并不是没有困难，主要的问题有：焊缝中的气孔、焊接热裂纹、接头“等强性”等。由于铝及其合金的化学活泼性很强，表面极易形成氧化膜，且多具有难熔性质（如Al 2 O3的熔点为2050℃，MgO熔点为2500℃），加之铝及其合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象。由于氧化膜密度同铝的密度极其接近，所以也容易成为焊缝金属中夹杂物。同时，氧化膜（特别是有MgO存在的，不很致密的氧化膜）可以吸收较多水分而常常成为焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线胀系数大，导热性又强，焊接时容易产生翘曲变形。这些也都是焊接生产中颇感困难的问题。下面，对在试验过程中产生比较严重的裂纹进行深入的分析。 1铝合金焊接接头中的裂纹及其特征 在铝合金焊接过程中，由于材料的种类、性质和焊接结构的不同，焊接接头中可以出现各种裂纹，裂纹的形态和分布特征都很复杂，根据其产生的部位可分为以下两种裂纹形式：（1）焊缝金属中的裂纹：纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、发状或弧状裂纹、焊根裂纹和显微裂纹（尤其在多层焊时）。 （2）热影响区的裂纹：焊趾裂纹、层状裂纹和熔合线附近的显微热裂纹。按裂纹产生的温度区间分为热裂纹和冷裂纹，热裂纹是在焊接时高温下产生的，它主要是由晶界上的合金元素偏析或低熔点物质的存在所引起的。根据所焊金属的材料不同，产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同，热裂纹又可分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹3类。热裂纹中主要产生结晶裂纹，它是在焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足不能及时填充，在凝固收缩应力或外力的作用下发生沿晶开裂，这种裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝和某些铝合金；液化裂纹是在热影响区中被加热到高温的晶界凝固时的收缩应力作用下产生的。 在试验过程中发现，当填充材料表面清理不够充分时，焊接后焊缝中仍存在较多的夹杂和少量的气孔。在三组号试验中，由于焊接填充材料为铸造组织，其中夹杂为高熔点物质，焊接后在焊缝中仍将存在；又，铸造组织比较稀疏，孔洞较多，易于吸附含结晶水的成分和油质，它们将成为焊接过程中产生气孔的因素。当焊缝在拉伸应力作用下时，这些夹杂和气孔往往成为诱发微裂纹的关键部位。通过显微镜进一步观察发现，这些夹杂和气孔诱发的微观裂纹之间有明显的相互交汇的趋势。然而，对于夹杂物在此的有害作用究竟是主要表现为应力集中源从而诱发裂纹，还是主要表现为脆性相从而诱发裂纹，尚难以判断。此外，一般认为，铝镁合金焊缝中的气孔不会对焊缝金属的拉伸强度产生重大影响，而本研究试验中却发现焊缝拉伸试样中同时存在着由夹杂和气孔诱发微裂纹的现象。气孔诱发微裂纹的现象是否只是一种居次要地位的伴生现象，还是引起焊缝拉伸强度大幅度下降的主要因素之一，亦还有待进一步的研究。 2热裂纹产生的过程 目前关于焊接热裂纹理论，国内外认为较完善的是普洛霍洛夫理论。概括地讲，该理论认为结晶裂纹的产生与否主要取决于以下3方面：脆性温度区间的大小；在此温度区间内合金所具有的延性以及在脆性温度区间金属的变形率大小。 通常人们将脆性温度区间的大小及在此温度区间内具有的延性值称为产生焊接热裂纹的冶金因素，而把脆性温度区内金属的变形率大小称为力学因素。焊接过程是一系列不平衡的工艺过程的综合，这种特征从本质上与焊接接头金属断裂的冶金因素和力学因素发生重要的联系，如焊接工艺过程与冶金过程的产物即物理的、化学的与组织上的不均匀性、熔渣与夹杂物、气体元素与处于过饱和浓度的空位等。所有这些，都是与裂纹的萌生与发展有密切联系的冶金因素。从力学因素方面看，焊接热循环特定的温度梯度与冷却速度，在一定的拘束条件下，将使焊接接头处于复杂的应力-应变状态，从而为裂纹的萌生与发展提供必要的条件。 在焊接过程中，冶金因素和力学因素的综合作用将归结为两个方面，即是强化金属联系还是弱化金属联系。如果在冷却时，焊接接头金属中正在建立强度联系，在一定刚性拘束条件下能够顺从地应变，焊缝与近缝区金属能够承受外加拘束应力与内在残余应力的作用时，裂纹就不容易产生，焊接接头的金属裂纹敏感性低，反之，当承受不住应力作用时，金属中强度联 铝合金焊接接头产生裂纹特征及产生机理分析 谢辉 （广东省第二农机厂，广东广州512219） 摘要：近40年来，由于焊接技术的进步，高效率和高性能的焊接方法得到了推广，铝及铝合金在车辆、船舶、建筑、桥梁、化工机械、低温工程和宇航工业等各种结构方面的应用在不断扩大，但国产化的铝合金和铝合金焊接材料均还存在着一定的差距。对铝合金焊接接头产生裂纹的特征及产生机理进行了分析，提出了几点防范措施。 关键词：铝合金；焊接接头；裂纹；机理 —116—

混凝土产生裂缝原因及预防措施,工程范文.doc

混凝土产生裂缝原因及预防措施,工程- 商品混凝土诞生以来，现浇结构的裂缝问题越来越突出，有的甚至影响到结构安全和正常使用，这在住宅工程中尤为突出。因此，如何采取措施，最大限度地减少或消除商品混凝土裂缝的产生，一直是工程技术人员急需解决的难题之一。 本人依据几年来的施工管理经验和学到的理论知识，并结合实际工作，就商品混凝土现浇结构裂缝产生的原因及预防，作如下分析。 一、商品混凝土现浇结构产生裂缝的原因 混凝土产生裂缝原因是多方面的，如设计、集料、施工、荷载、温度、收缩、腐蚀、结构变形等，且大多不是单方面作用的结果，下面就四方面的原因分别作出分析： （一）设计方面的原因 计算有误，构件截面尺寸设计不合理，断面配筋不足，钢筋排列顺序不当等这是产生裂缝的主要原因。构件的承载力和刚度不足、变形过大而造成的垂直裂缝，通常出现在梁、板结构弯矩最大的地方，对柱裂缝则出现在中部，而斜裂缝则通常发生在剪力最大的部位。此外梁柱的节点构造不合理，以及结构沉降产生裂缝，这类裂缝通常是因基础的刚度不足、梁柱的节点构造不合理和地基的不均匀沉降，使上部结构发生较大变形，这种变形所形成的拉应力超过了结构的抗力，从而引起裂缝。 （二）材料方面的原因 1、水泥

①如果水泥安定性不合格，则水泥在硬化后产生不均匀的体积变化，安定性不良会使水泥制品或混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低建筑物质量，甚至引起严重事故。②若水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，亦可能使混凝土强度不足，导致混凝土开裂。③若水泥中的游离氧化钙含量超标，氧化钙在凝结过程中水化很慢，在混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的水泥石，使混凝土抗拉强度下降。 2、水化热的影响 为了提高施工效率，商品混凝土中的水泥用量往往比普通混凝土要大，而且又因加了外加剂，造成初期的水化速度快，产生的水化热也较多，使混凝土的内部温度大大超过外部，从而引起较大的温度应力，使混凝土表面产生裂缝，严重影响混凝土的强度及其他性能。 3、集料的影响 石子含泥量越高，混凝土也越容易开裂。石子表面所带的泥份妨碍了石子与砂浆之间的咬合粘结，弱化了石子的结构，降低了界面强度，也就降低了混凝土的强度，因此石子含泥量高的混凝土更容易开裂；此外砂石粒径也不能太小，否则将影响混凝土的抗冻性与抗渗性。 4、外加剂的影响 在商品混凝土生产过程中使用含碱的外加剂以及含碱高的水，都会有影响。 （三）施工质量方面的原因 1、混凝土浇注过快，混凝土流动性较低，容易在浇注后发生收缩裂缝。 2、混凝土施工过程中，没有正确的振捣方法，使两次浇筑

温度裂缝产生机理及特征

温度裂缝产生机理及特征 混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，使得混凝土结构内外出现较大的温差，这些温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。 温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。 2.影响因素和防治措施 混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。混凝土越厚，

水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大，产生裂缝的可能性越大。 对于大体积混凝土，其形成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。因此防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。 2．1 混凝土原材料及配合比的选用 (1) 尽量选用低热或中热水泥，减少水泥用量。大体积钢筋混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期升温和后期降温，产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。再有，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。 (2) 掺加掺合料大量试验研究和工程实践表明，混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，从而改善了可泵性。特别重要的效果是掺加原状或磨

焊接热裂纹产生机理影响因素及防治措施

焊接热裂纹产生机理影响因素及防治措施 一、结晶裂纹 1、产生机理 1）、产生部位：结晶裂纹大部分都沿焊缝树枝状结晶的交界处发生和发展的，常见沿焊缝中心长度方向开裂即纵向裂纹，有时焊缝内部颁在两树枝状晶体之间。 对于低碳钢、奥氏体不锈钢、铝合金、结晶裂纹主要发生在焊缝上。 某些高强钢，含杂质较多的钢种，除发生在焊缝之处，还出现在近缝区上。 2）、分析熔池各阶段产生结晶裂纹的倾向 焊缝金属结晶过程中，晶界是个薄弱地带，由金属结晶理论可知，先结晶的金属比较纯，后结晶的金属杂质多，并集富在晶界，并且熔点较低，这些低熔点共晶物被排挤在晶界，形成一种所谓《液态薄膜》，在焊接拉应力作用下，就可能在这薄弱地带开裂，产生结晶裂纹。 产生结晶裂纹原因：①液态薄膜②拉伸应力 液态薄膜—根本原因。拉伸应力—必要条件以碳钢焊接为例，分析研究一下，在熔池结晶过程中什么阶段产生结晶裂纹的倾向最大。 如图3-77 ①液固阶段：熔池开始结晶时，液相多，固相少，液态金

属在晶粒间处于自由流动状态，有拉应力存在时，拉开后有液体随之补充，不易产生裂纹。（1区） ②固液阶段：固相多，晶粒之间相互接触，液相少，（低熔点共晶）在拉应力作用时产生微少缝隙，液态填充少，产生裂纹，这一区也称为“脆性温度区”即图3-77上a、b 之间的温度范围？ ③固相阶段：完全结晶完毕，成为整体固态金属，拉应力作用时，因无液态薄膜受力均匀，不易产生裂纹。 T b—称为脆性温度区，在比区间易产生结晶裂纹，杂质较少的金属, T b小产生裂纹的可能性也小，杂质多的金属T b 大，产生裂纹的倾向也大。 3）产生结晶裂纹的条件？图3-78 如图3-78纵座标表示温度，横坐标表示由拉伸应力所产生的变形（e）和金属的塑性（P），脆性温度区的范围用T b表示上限是固液温度开始下限固相线附近，或低于固相线一段温度。 在脆性温度区内焊缝的塑性用P表示，是温度的函数，=，当在某一瞬时温度时有一个最小的塑性值（P min）PΦ ) (T （出现液态薄膜时） 受拉伸应力所产生的变形用e表示，也是温度的函数？ ①如果拉伸应力所产生的变形随温度T按曲线（1）变化，

混凝土结构裂缝产生原因分析,继续教育

第1题 造成结构不均匀沉降的原因主要有()个方面？ A.3 B.4 C.5 D.6 E.7 答案:C 您的答案：C 题目分数：11 此题得分：11.0 批注： 第2题 有()个因素能引起结构温差裂缝？ A.1 B.2 C.3 D.4 E.5 答案:C 您的答案：C 题目分数：11 此题得分：11.0 批注： 第3题 防止碱-集料反应而引起结构裂缝，有()项措施？ A.3 B.4 C.5 D.6 E.7 答案:A 您的答案：A 题目分数：11 此题得分：11.0 批注： 第4题 塑性收缩裂缝，一般出现在（）天气中？

A.湿热 B.干热 C.大风 D.暴风雨 E.干燥 答案:B,C 您的答案：B,C 题目分数：11 此题得分：11.0 批注： 第5题 （）构件保护层越厚，其在荷载作用下的横向裂缝就越容易出现？ A.受拉构件 B.受弯构件 C.受压构件 D.偏心受压构件 E.偏心受拉构件 答案:A,B,D 您的答案：A,B,D 题目分数：11 此题得分：11.0 批注： 第6题 骨料级配不好，易造成结构（）。 A.空洞 B.麻面 C.漏筋 D.涨模 E.凝结时间延长 答案:A,B,C 您的答案： 题目分数：12 此题得分：0.0 批注： 第7题 断面配筋率满足设计要求，钢筋规格粗细对结构裂缝影响不大。答案:错误 您的答案：错误

题目分数：11 此题得分：11.0 批注： 第8题 水泥越细，水化热越慢。 答案:错误 您的答案：错误 题目分数：11 此题得分：11.0 批注： 第9题 防止结构养护裂缝，养护水跟水温也有关系。答案:正确 您的答案：正确 题目分数：11 此题得分：11.0 批注： 试卷总得分：88.0 试卷总批注：

浅析混凝土裂缝产生机理及防治措施

浅析混凝土裂缝产生机理及防治措施 发表时间：2019-06-18T10:16:03.460Z 来源：《建筑细部》2018年第23期作者：钱涛 [导读] 运用混凝土裂缝产生机理等相关理论进行阐述、分析，为工程实例提供参考。 武汉市汉阳市政建设集团公司湖北武汉 430000 摘要：本文以混凝土裂缝的产生原因为基础，运用混凝土裂缝产生机理等相关理论进行阐述、分析，为工程实例提供参考。 关键词：裂缝产生机理；温度裂缝；收缩裂缝；防治措施 前言 目前，中国正处于城市化加速和工业化时期，建筑业将在较长时期内保持快速发展。混凝土作为建筑材料的一种，具备原材料来源广泛、抗压强度较高、耐久性良好、可塑性及浇筑性好等优势，广泛运用于土木、水利、桥梁、隧道工程中。但是，作为影响混凝土结构的适用性、安全性和耐久性的重要因素之一——混凝土裂缝，当裂缝数量和尺寸达到一定程度时，其性能指标都会相应的降低，从而影响混凝土的安全和使用，所以混凝土材料防裂问题需要加强足够的重视。 针对混凝土裂缝的研究，也有不少研究成果：许多科研人员已经对混凝土裂缝分类、产生的机理及成因有了完善系统的总结[1-4]，同时，对于裂缝发展的稳定性及建筑物结构安全影响、查找裂缝的方法、预防及处理裂缝的措施等方面研究较为深入[5-7]。大量工程实践表明，混凝土材料的裂缝主要由温度、干缩及不均沉降所引起的变形引起的，以下将从这几方面对混凝土变形裂缝的产生机理进行探讨，并提出相应的防治措施，提高混凝土施工的质量。 1.混凝土裂缝分类 （1）按裂缝形成形状划分 纵向裂缝、横向裂缝、斜裂缝、网状裂缝以及不规则裂缝等。 （2）按裂缝形成深度划分 表面裂缝、深层裂缝和贯通裂缝。表面裂缝是指混凝土表面形成较浅且细微的裂缝，这类裂缝对结构的承载力影响不大，但影响其外观质量；深层裂缝是指混凝土表层形成深而长的裂缝，并易扩展为贯穿裂缝；贯通裂缝是指裂缝穿透了整个结构断面，结构整体性收到破坏，后两类裂缝严重影响到混凝土结构的安全及使用性能。 （3）按裂缝表现形式划分 静止裂缝、发展中裂缝和活动裂缝，静止裂缝是指对于其尺寸大小、形态和数量的发展趋势保持不变，发展中裂缝是指其形态、尺寸和数量还在发展，活动裂缝是指其形态、尺寸和数量易受到荷载和非荷载因素影响，而始终不能达到稳定状态。 （4）按裂缝形成原因划分 荷载裂缝和变形裂缝，荷载裂缝是指由于混凝土材料的非均质性，在荷载作用下，在某些部位产生大于材料所能承受的拉应力并逐渐有裂缝的产生。直接应力裂缝和次应力裂缝作为两种主要的荷载裂缝形式。同时，由于施加在混凝土的荷载可形成直接和次生应力，在此两种应力作用下所产生的裂缝分别称为直接应力裂缝和次应力裂缝。变形裂缝的种类有自身变形裂缝和结构变形裂缝，变形裂缝是由于温度变化、收缩变形、不均匀沉降等引起的裂缝。 2.混凝土裂缝的产生机理 在实际工程中，变形裂缝是混凝土裂缝中较为常见的一类裂缝，变形裂缝的形成机率相对于荷载裂缝更高，为了更好地采取适宜的预防措施，下文将对温度、干缩、不均匀沉降三种变形裂缝的产生机理进行分析。 2.1温度引起的变形裂缝分析 温度引起的变形裂缝是由于混凝土随着温度的变化而产生的膨胀或收缩，并受到自身或者外部约束，当混凝土的抗拉强度低于其内部产生的温度应力时，便有温度裂缝的形成。水泥的水化热、比热容、导温系数、导热系数等热性能参数，和环境介质的温度可决定混凝土的温度变化情况。作为引起大体积混凝土结构温度改变的重要因素——水泥水化热，由于混凝土材料在凝结硬化过程中，伴随着水化反应所产生的大量水化热量快速提高混凝土内部的温度。由于材料本身较低的导热系数及体积较大，水化热量短时间内无法全部释放，因此混凝土内外温度差异变得较大，形成温度应力和温度变形裂缝。 2.2收缩引起的变形裂缝分析 混凝土的收缩主要由干缩和凝缩两部分组成。凝缩是指混凝土在初凝前，其表面水分蒸发导致内部水分由内向外逐渐转移，形成体积收缩变形，该变形发生在混凝土的塑形阶段，因此称作塑形收缩。在高温度及低湿度的施工条件下，内部向外转移的水分不足以抵抗外界的蒸发，混凝土表面就会因失水干缩形成收缩裂缝。干燥收缩是指水泥水化产生具有大量的微细孔隙的硅酸钙胶体，混凝土内部孔隙水消耗时引起的毛细管引力，毛细孔内由于外部水供给不到位形成负压现象，受压缩的孔隙使混凝土的干燥收缩加重，形成干燥裂缝。 2.3不均匀沉降引起的变形裂缝分析 当地基基础承载力不均匀或混凝土结构在不同部位的荷载悬殊时，就会导致混凝土结构不均匀沉降，从而引起其约束变形，一旦内部拉应力超过允许抗拉应力时，就会形成不均匀沉降裂缝。不均匀沉降裂缝多为深层或贯穿裂缝，呈现宽度大、数量少的形态。 3.混凝土裂缝的预防和治理措施 3.1混凝土裂缝的预防 （1）合理选择混凝土原材料。依据设计要求，尽可能选择高标号水泥，减少水泥用量，选取中热、低热水泥，达到减少干燥收缩和降低水化热效果；按需选择适当减水剂、膨胀剂等外加剂，减少水泥用量和用水量；选择粉煤灰、矿渣等掺合料取代部分水泥用量，从而降低水泥用量，减少水化热。 （2）优化混凝土材料的配合比设计。骨料（粗、细）及砂率的选择要合理；由于混凝土的干燥收缩在相同的水泥用量下正比于水的用量，因此在施工中，混凝土用水量要降低。

微裂纹的分形分布及损伤演化过程的分形机理考虑一弹性体包含NT条相互

微裂纹的分形分布及损伤演化过程的分形机理 考虑一弹性体包含N T条相互平行、半长为c、宽为W的椭圆型微裂纹，并承受边界应力σ(见图1)。 假设由微裂纹之间相互作用而引起的弹性能可以忽略不计，这N T个体积单元中的微裂纹是彼此独立的困。这样对应于损伤区发育初期，由这N T条裂纹构成的裂纹群所引起的自由能变化为: ΔF = N T W ( -B2 σ2 + 4γ )(1a) 对应于每个裂纹单元的平均自由能为: < ΔF > = W ( -B2 σ2 + 4γ )(1b) 式中E，y—杨氏模量，单位面积表面能B2=π/E 作为二维问题，对应于相互平行的椭圆型拉伸裂纹，总损伤体积可定义为：V d =πN T W总裂纹面积：A d =4N T W，表示裂纹半长在(c0，c1)范围内其概率分布的数学期望值。这里c0为最小的裂

纹半长(假设为常量)，c l为最大裂纹半长。以表示单一裂纹面积，由方程(1)，取，可得到同一表达式： (2) 这个方程只有当与彼此互为函数关系时才有意义，因此无一般解。但对于常值c0，微裂纹分布为分形分布时，(2)式能有解析解。类似于Griffith应变能释放率，定义分形微裂纹群的应变能释放率(对应N T条裂纹群情况) (3) 则动态破坏准则为了G，>G c=2γ。这里U为整个系统的应变能，正比于损伤体积。数学期望<·>表示每个裂纹单元内参量的平均值，这样当裂纹趋于1时，G/就还原到单裂纹体的应变能释放率G0在裂纹群损伤演化过程中，微小裂纹对损伤断裂的影响应当受到重视，特别是在流体和固体相互作用的应力腐蚀环境中。假设在区域(G0，G c)内应力腐蚀将引起稳定的裂纹损伤演化。G0为应变能释放的最小值，它对应于亚临界裂纹扩展的起始点。当G

主体结构产生裂缝的原因

主体结构裂缝产生的原因分析 一、原因分析： 1、原材料原因：①混凝土原材料砂石级配不合理，使用粉砂过多或含泥量大；②、使用过期水泥或水泥安定性不稳定，含有生石灰或氧化镁；③、混凝土和易性、粘聚性、保水性、流动性差，产生离析； 2、基层处理不到位：①基层太干燥，浇筑前未洒水湿润，砼失水过快；②、模板拼接处缝隙大、漏浆。 3、模板架体刚度不足：①、立杆间距过大，未验算架体刚度、强度、整体稳定性；②、立杆下端未设置垫板或垫板强度不足；③、扫地杆、拦腰杆、扫天杆、剪刀撑未严格按照审批过的方案布置；④、顶丝强度不足或滑丝；⑤、方木间距大、排布稀疏、悬挑端过长。 4、后浇带：①后浇带支撑体系未独立设置，随顶板同步拆除，而悬挑部位仍承受上部施工荷载；虽有回顶措施，但后浇带悬挑部位已受扰动，造成不可修复损伤。②后浇带接茬处理不到位，未剔凿松散混凝土及涂刷界面剂；③、后浇带混凝土未按设计施工，未使用微膨胀混凝土或提高一个标高。 5、楼板厚度不符合图纸设计要求：①、支模顶板标高比设计高，造成截面减小；②、顶板控制标高错误，比设计标高低；③、混凝土浇筑时线绳未绷紧，线绳中间段下躺。 6、线管排布密集或保护层不足：①、管线布局不合理，局部集中布置密集；②、板内预埋线管未居中放置，超出板中1/3范围，过与贴近模板或砼上表面；③、线管上部无负筋时未按要求布置钢筋网片。 7、钢筋移位、钢筋保护层过大或过小：①、钢筋垫块少或施工中垫块脱落；②、施工中钢筋受扰动未及时恢复到位。 8、砼塌落度过大或浇筑过程中加水：①、砼配制不合理，浆多料少，水灰比大、塌落度大；②、砼罐车等待时间过长或混凝土塌落度小，浇灌中私自加水稀释；③、收面不及时，表面已干硬，私自洒水。 9、振捣不到位：①、过度振捣使粗骨料下沉，表面形成砂浆层；②、振捣不密实或漏振。 10、收面工艺不规范：①、未原浆收面，私自洒水泥收面；②、表面过度抹压，面层浮浆大。 11、养护不到位：①、砼收面完成后未及时覆膜；②、养护不及时，表面失水过快。 12、模板架体拆除过早：①、未严格执行拆模报验手续，同样试块未达到规范要求强度，私自拆除架体； ②、墙柱侧模拆除时，私自拆除扫地杆或拦腰杆，使架体整体稳定性受扰动； 13、上荷载过早：①、新浇混凝土未达到终凝期就开始上人施工作业；②、重型材料未分散放置；③、材料吊运未避开客厅等大开间区域。 14、基础不均匀沉降：①、架体支撑底端回填土未夯实或受水浸泡下沉；②、架体支撑基础不均匀沉降。 15、温差因素：①、构件内外温差大，保温措施不到位；②、大体积混凝土温控措施及原材料控制不到位。

材料的疲劳性能

材料的疲劳性能一、疲劳破坏的变动应力 材料在变动载荷和应变的长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。变动载荷指大小或方向随着时间变化的载荷。变动载荷在单位面积上的平均值称为变动应力，分为规则周期变动应力（或称循环应力）和无规则随 1 /2； min） 2 应力； ②不对称循环：σm≠0，-1σm>0，-10，r=0，齿轮的齿根及某些压力容器承受此类应力。σm=σa<0，r=∞，轴承承受脉动循环压应力；

④波动循环：σm>σa，0

②疲劳破坏属于低应力循环延时断裂，对于疲劳寿命的预测显得十分重要和必要； ③疲劳对缺陷（缺口、裂纹及组织）十分敏感，即对缺陷具有高度的选择性。因为缺口或裂纹会引起应力集中，加大对材料的损伤作用；组织缺陷（夹杂、疏松、白点、脱碳等）将降低材料的局部强度。二者综合更加速疲劳破坏 出现两个疲劳源。 （2）疲劳裂纹扩展区（亚临界扩展区）? 疲劳裂纹扩展区特征为断口较光滑并分布有贝纹线或裂纹扩展台阶。贝纹线是疲劳区最典型的特征，是一簇以疲劳源为圆心的平行弧线，凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向。近疲劳源区贝纹线较细密（裂纹扩展较慢），远

核用Inconel690焊丝TIG焊微裂纹产生机理研究

核用Inconel 690焊丝TIG焊微裂纹产生机理研究 霍树斌，陈佩寅，陈燕，吴伟 （哈尔滨焊接研究所，哈尔滨 150080） 摘要：针对国际上核用Inconel 690焊丝TIG焊微裂纹问题，利用扫描电镜、俄歇电子分析等方法对微裂纹断口微观组织形貌、特征点的成分进行研究。结果表明，Inconel 690焊丝TIG焊微裂纹主要是结晶裂纹，原因是由S、P在晶界偏析引起的低熔点共晶物。通过对结晶裂纹的产生机理和影响因素的系统研究，指出Inconel 690焊丝TIG焊微裂纹主要是由S、P引起的结晶裂纹，而不是只有DDC裂纹，通过定量分析S、P与裂纹关系，提出了防止微裂纹产生的条件，并制造出无微裂纹的HS690、HS690M焊丝。 关键词：Inconel 690焊丝TIG焊微裂纹S+P含量判据 HS690 HS690M 中图分类号：TG116 文献标识码：A 0 序言 镍基合金焊接微裂纹问题，尤其是核电用镍基焊接材料微裂纹问题是行业内公认的难题与顽症，主要表现为长度小于0.5mm的结晶裂纹和高温低塑性裂纹（简称DDC），如图1所示。Inconel 690焊丝的微裂纹问题尤为突出，虽然研究者众多，却没有彻底解决问题。 图1 Inconel 690焊接微裂纹 美国SMC公司至今仍在进行Inconel 690焊丝的改进，从90年代开发出FM52焊丝，2003年推出FM52M焊丝，2009年又推出FM52MSS，其研究的重点一直是如何解决焊接微裂纹问题，但他们认为焊接微裂纹是DDC。 从国内应用的情况看，除SMC和Sandivk公司的产品比较理想外，其它公司的690焊丝都存在焊接微裂纹，例如WEL-TIG-52焊丝。早期的Sannicro 68HP的微裂纹倾向比较严重，经过改进后有明显改善，但在国内某骨干企业的产品焊接中仍然存在问题。就是FM52和FM52M 焊丝在产品焊接时也不是完全没有问题，在TIG堆焊的边缘，偶尔也出现个别微裂纹，说明顽症并没有被根除。 我们从2003年开始研究Inconel 690焊丝，2006年《Inconel 690配套焊接材料和焊接工艺研究》项目通过鉴定，技术水平为国际先进，但没有彻底解决焊接微裂纹问题，经过四年的努力，终于发现了问题的本质、产生的原因和条件，并研究出了解决问题的方法。 1 试验方法 试验焊丝采用研制的所有Inconel 690焊丝，成分范围如表1所示。

疲劳裂纹扩展

疲劳裂纹扩展

不锈钢304L的疲劳裂纹扩展模拟 Feifei Fan, Sergiy Kalnaus, Yanyao Jiang （美国内华达大学机械工程学院） 摘要：一个基于最近发展的疲劳方法的实验用来预测不锈钢304L的裂纹扩展。这种疲劳方法包括两个步骤：（1）材料的弹塑性有限元分析；（2）多轴疲劳标准在基于有限元分析的可输出的拉伸实验的裂纹萌生与扩展预测中的应用。这种有限元分析具有这样的特点：能够实现在先进循环塑性理论下扑捉材料在常幅加载条件下重要的循环塑性行为。这种疲劳方法是基于这样的理论:当累计疲劳损伤达到一个特定值时材料发生局部失效，而且这种理论同样适用于裂纹的萌生与扩展。所以，一组材料特性参数同时用来做裂纹的萌生与扩展预测，而所有的材料特性参数都是由平滑试样试验产生。这种疲劳方法适用于I型紧凑试样在不同应力比和两步高低加载顺序下等幅加载的裂纹扩展。结果显示，这种疲劳方法能够合理的模拟在试验上观察到的裂纹扩展行为，包括刻痕影响、应力比的影响和加载顺序的影响。另外，这种还方法能够模拟从刻痕到早期的裂纹扩展和疲劳全寿命，而且预测的结果和试验观察的结果吻合得很好。 关键词：累计损伤；疲劳裂纹扩展；疲劳标准 1 .简介 工程承压设备经常承受到循环加载，一般说来，疲劳过程有三个阶段组成：裂纹萌生和早期裂纹扩展、稳定裂纹扩展和最后的疲劳断裂。裂纹扩展速率dN da/通常被表示为重对数图尺在应力强度因素范围上的一个功能。在常幅加载下，不同应力比时稳定的裂纹扩展结果通常服从Paris公式和其修正公式。常幅疲劳加载下不同材料的行为不同。有些材料表现为应力比的影响：在相同应力比时，裂纹扩展速率曲线一致，但是，应力比增大时，裂纹扩展速率也增大。而其他金属材料没有表现出任何应力比的影响，而且在恒幅加载其裂纹扩展速率曲线在重对数图纸上重合。 在变幅加载条件下疲劳裂纹扩展行为作为另一个课题已经研究了若干年了。过载和变幅加载的应用对疲劳裂纹扩展研究产生了重大的影响。对于大多数金属材料而言，上述加载方法的应用导致疲劳裂纹扩展速率减慢。基于线弹性断裂力学的理论，这种过渡行为经常使用应力强度因子和通过引入在稳定裂纹扩展状态下的Paris公式的修

对铆接疲劳裂纹产生机理的探讨

对铆接疲劳裂纹产生机理的探讨 【摘要】自冲铆接的微裂纹会在铆接孔中产生，这主要是由于材料内部组织的不均匀性及铆接模具的结构、形状造成的。本文对接疲劳裂纹产生机理进行了探讨研究。 【关键词】自冲铆接；微裂纹；裂纹扩展；疲劳强度 0.引言 自冲铆接技术是采用一个铆钉连接两个或更多部件的方法，它实行冲铆一次完成。半空心铆钉自冲铆接工艺的铆接过程铆钉在冲头的作用下，穿透上层板料，在凹模和铆钉外形共同作用下空心铆钉尾部在下层金属中张开形成喇叭口形状。自冲铆接除了可连接上述点焊所难于连接的材料外，自冲铆接和点焊相比还具有许多点焊所不具备的优点：能连接不同材料，能和粘接复合连接，无发光，发热少，疲劳强度较高，快捷等。 1.自冲铆接疲劳破坏方式 自冲铆接的疲劳扩展最易在铆接孔处扩展，且在宏观上裂纹扩展方向垂直于载荷方向，且裂纹宏观方向通过铆接孔中心，在裂纹扩展末期的瞬断时形成剪切唇，剪切唇与载荷成大约45o，这其实是由于强度不足所致。 有的时候自冲铆接疲劳裂纹不在铆接孔发生，而有可能在铆接孔附近靠近铆钉头部的地方萌生和扩展，这主要由于铆钉在受载时会对板料有一个弯曲作用。在有的时候，比如自冲铆接和粘接复合连接时，或材料缺陷情况下，疲劳萌生和扩展还可能发生在板料的其他部位。 2.自冲铆接微裂纹的产生 铆钉可用钢材或硬铝等制作，一般经热处理来适当提高其韧、硬度，这主要取决于被铆接材料特性如强度、硬度、厚度等。被铆接的材料常有钢板、铝板或铝合金、塑料、铜或铜合金、高分子材料及复合材料等，一般其硬度不能太高，否则铆钉将难刺穿上板料，若采用更高硬度的铆钉，但这样铆钉在刺入板料和张开时易开裂，且增大了刺入力。 由于铆钉刺进板料时，板料内部强度、硬度、结构、相分布、原子结合力不均，晶粒、晶界性状不一等原因导致板料的铆钉孔孔壁有毛刺、微裂纹，这些将是导致自冲铆接失效的重要扩展源。 下面阐述裂纹不在铆接孔中产生的情况。金属中常见的有面心立方晶格、体心立方晶格、密排六方晶格等多种结构，它们具有多种滑移系和滑移方向，晶体是各向异性的。在其受力时可沿着受载最大或最弱的、抗力最小的晶面和晶向滑

大锻件内部微裂纹成因与控制

S355 J2G3钢大型锻件UT指示性缺陷成因分析 某公司生产的S355 J2G3钢大型锻件UT要求越来越严格。甚至出现UT不合报废的情况。本文对出现的探伤不合格的典型锻件进行了探伤（UT、MT）—低倍—高倍—扫描电镜观察等系列检验与分析。发现探伤不合缺陷，应该是钢中微细裂纹所致。 本文认为，此类裂纹缺陷是由于锻造的宏观应力的变化可增强其钢中第二相与基体的微观应力（晶格扭曲及晶体的嵌镶碎化），从而导致第二相与基体的确定的晶面取向对应晶面发生破坏所致。采用裂纹核概念可解释锻造工艺及锻后冷却制度对此类裂纹形成的相关性。 1 S355J2G3钢锻件技术条件 1.1 S355J2G3钢化学成分见表1 表1 S355J2G3 钢化学成分/% Table 1 Chemical compositions of S355J2G3 steel /% 1.2工艺路线 电炉冶炼+LF 加热还原＋VD 真空精炼→铸锭→热送→加热→锻造→热处理→探伤→检查检验→上交 1.3 UT 图2 SH2311H模块（150738）UT反射图谱

图3 缺陷示意图 注：阴影部分存在Ф2-Ф4密集缺陷，深度150-中心，工件厚度509，部分区域影响底波。2缺陷轴类锻件的解剖试验 2.1 S355J2G3合金钢锻件， 2.1.1 宏观浸蚀 该锻件低倍分析结果：中心疏松0.5、一般疏松2.0、一般点状偏析2.0。 见图4-5.

图4 横向低倍 图5 纵向低倍形貌 图5 纵向低倍 2.1.2 S355 J2G3，锻材PT、MT试验 对试片存在UT密集型指示性缺陷的部位进行磁粉及渗透检测，未发现磁痕堆积显示如图（6-1），渗透检测也未发现缺陷显示如图（6-2）。