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摘要 (1)
关键词 (1)
1 焊接接头及焊接接头的形式 (2)
2 焊接接头常见的缺陷 (3)
2.1外部缺陷 (3)
2.2内部缺陷 (4)
3焊接头的应力集中 (6)
3.1应力集中的概念 (6)
3.2在焊接接头中产生应力集中的原因 (6)
3.3焊接接头的工作应力分布和工作性 (7)
4 焊接接头组织与对性能的不均匀性........ 错误！未定义书签。
4.1焊缝的组织与性能及应力分析 (8)
4.1.1焊缝的组织与性能 (9)
4.1.2焊接应力分析与焊接变形 (9)
4.2焊缝的化学成分的不均匀性 (10)
5焊接残余应力及分布 (12)
5.1焊接残余应力 (12)
5.1.1 纵向应力 (13)
5.1.2 横向应力 (14)
6提高焊接结构质量的措施 (15)
6.1消除构件焊接残余应力 (15)
6.1.1常用的消除残余应力的方法 (15)
6.2改善焊缝金属的组织与性能 (17)
结论 (17)
参考文献 (19)
致谢 (19)
焊接结构中薄弱环节的分析
摘要
随着焊接技术的不断发展，焊接工艺的不断改善，焊接电源的不断更新，焊接质量也在不断的得到提高，但是焊接接头却是焊接结构中不可忽视的环节，因为焊接接头存在着应力集中与不均匀性，还往往产生的一些焊接缺陷，存在着较高的焊接残余应力从而导致焊接接头成为焊接结构中的薄弱环节，本文介绍了焊接接头的概念及接头形式和特点,主要从焊接缺陷、焊接接头的组织与性能的不均匀性、焊缝化学成分的不均匀性以及焊接残余应力及分布分析焊接结构中的薄弱环节并且针对这些问题提出了焊接接头质量的改进措施，最后得出一重要结论；焊接接头是焊接结构中的薄弱环节，因此分析焊接结构中焊接接头存在的这些问题对提高焊接结构的使用可靠性具有十分重要的意义。
关键词
焊接接头焊接缺陷应力集中不均匀性焊接残余应力薄弱环节质量措施。
1 焊接接头及焊接接头的形式
焊接接头是在焊件需要连接的部位用焊接方法制造而成的接头称为焊接接头。它由焊缝、母材、熔合区、热影响区四部分组成如下图。
焊接接头型式
在手工电弧焊中，由于焊件厚度，结构形状以及对质量要求的不同、其接头型式也不相根据国家标准 GB 9 85一8 0规定，焊接接头的型式主要可分为四种，即对接接头、角接接头、搭接接头、T形接头）如图1－11所示。
图1－11焊接接头的基本类型
a）对接接头 b）角接接头 c）搭接接头 d）T形接头
1．对接接头两焊件端面相对平行的接头称为对接接头，如图1－11a所示。这种接头能承受较大的载荷，是焊接结构中最常用的接头。
2．角接接头两焊件端面间构成大于30°，小于135°夹角的接头称为角接接头，如图1－11b所示。角接接头多用于箱形构件，其焊缝的承载能力不高，所以一般用于不重要的焊接结构中。
3．搭接接头两焊件重叠放置或两焊件表面之间的夹角不大于30°构成的端部接头称为搭接接头，如图1－11C所示。搭接接头的应力分布不均匀，接头的承载能力低，在结构设计中应尽量避免采用塔接接头。
4．T形接头一焊件端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头称为T 形接头，如图1－11d所示。
2 焊接接头常见的缺陷
2.1 外部缺陷
1.焊缝成型差
现象
焊缝尺寸不合格，焊缝波纹粗劣，焊缝不均匀、不整齐，焊缝与母材不圆滑过渡，焊接接头差，焊缝高低不平。
原因分析
焊缝成型差的原因有：焊件坡口角度不当或装配间隙不均匀；焊口清理不干净；焊接电流过大或过小；焊接中运条（枪）速度过快或过慢；焊条（枪）摆动幅度过大或过小；焊条（枪）施焊角度选择不当等。
4.咬边
现象
焊缝与母材熔合不好，出现沟槽，深度大于0.5㎜，总长度大于焊缝长度的10％或大于验收标准要求的长度。
危害
它不仅会减少母材的承载面积，还会产生应力集中，危害较为严重，较深时应予消除。
原因分析
焊接线能量大，电弧过长，焊条（枪）角度不当，焊条（丝）送进速度不合适等都是造成咬边的原因。
5.弧坑
现象
焊接收弧过程中形成表面凹陷，并常伴随着缩孔、裂纹等缺陷。
原因分析
焊接收弧中熔池不饱满就进行收弧，停止焊接，焊工对收弧情况估计不足，停弧时间掌握不准。
6.表面气孔
现象
焊接过程中，熔池中的气体未完全逸出熔池（一部分逸出），而熔池已经凝固，在焊缝表面形成孔洞。
原因分析
⑴焊接过程中由于防风措施不严格，熔池混入气体；
⑵焊接材料没有经过烘培或烘培不符合要求，焊丝清理不干净，在焊接过程中自身产生气体进入熔池；
⑶熔池温度低，凝固时间短；
⑷焊件清理不干净，杂质在焊接高温时产生气体进入熔池；
⑸电弧过长，氩弧焊时保护气体流量过大或过小，保护效果不好等。
7.表面夹渣
现象
在焊接过程中，主要是在层与层间出现外部看到的夹渣。
原因分析
⑴多层多道焊接时，层间药皮清理不干净；
⑵焊接线能量小，焊接速度快；
⑶焊接操作手法不当；
⑷前一层焊缝表面不平或焊件表面不符合要求。
8．焊瘤
焊瘤是焊接过程中，熔化金属流到焊缝以外未熔化的母材上所形成的金属堆积。
危害
易造成应力集中，并在下面伴随着未熔合、未焊透等缺陷。
2.2 内部缺陷
1.气孔
现象
在焊缝中出现的单个、条状或群体气孔，是焊缝内部最常见的缺陷。
原因分析
根本原因是焊接过程中，焊接本身产生的气体或外部气体进入熔池，在熔池凝固前没有来得及逸出熔池而残留在焊缝中。
危害
它在一定程度上减少了焊缝的承载面积，但由于没有尖锐的边缘，危害性相对较小。
2.夹渣
现象
焊接过程中杂质夹杂在熔池中，熔池凝固后形成的焊缝中的夹杂物。
原因分析
⑴焊件清理不干净、多层多道焊层间杂质清理不干净、焊接过程中药皮脱落在熔池中等；
⑵电弧过长、焊接角度不对、焊层过厚、焊接线能量小、焊速快等，导致熔池中熔化的杂质未浮出而熔池凝固。
危害
因夹渣的几何形状不规则，存在棱角或尖角，易造成应力集中，它往往是裂纹的起源，过长和密集的夹渣是不允许存在的。
3.未熔合
现象
未熔合主要时根部未熔合、层间未熔合两种。根部未熔合主要是打底过程中焊缝金属与母材金属以及焊接接头未熔合；层间未熔合主要是多层多道焊接过程中层与层间的焊缝金属未熔合。
原因分析
造成未熔合的主要原因是焊接线能量小，焊接速度快或操作手法不恰当。
危害
它类似于裂纹，易产生应力集中，是危险缺陷。
4．未焊透
焊接接头根部未完全熔透而留下空隙的现象称为未焊透。
危害
它减少了焊缝的有效承载面积，在根部处产生应力集中，容易引起裂纹，导致结构破坏。
5.内部裂纹
现象
在焊接接头的焊缝、熔合线、热影响区出现的内部开裂缺陷。
原因分析
产生裂纹的原因因为不同钢种、焊接方法、焊接环境、预热要求、焊接接头中杂质的含量、装配及焊接应力的大小等而不同，但产生裂纹的根本原因有两点：产生裂纹的内部诱因和必须的应力。
特点：它具有尖锐的裂端和大的长宽比。
危害
裂纹是焊接接头中最危险的缺陷，压力容器的破坏事故多数是由裂纹引起的。根据裂纹的形成条件、时间和温度的不同，焊接裂纹一般可分为：
热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、应力腐蚀裂纹、层状撕裂。
3焊接头的应力集中
3.1应力集中的概念
所谓应力集中，是指接头局部区域的最大应力（σmax）较平均应力（σav）高
的现象。应力集中的大小常以应力集中系数K
T 表示：K
T
=σmax／σav
3.2在焊接接头中产生应力集中的原因
1）焊缝中有工艺缺陷。焊缝中经常产生的缺陷，如气孔、夹杂、裂纹和未焊透等，都会在其周围引起应力集中，其中尤以裂纹和未焊透引起的应力集中最严重。
2）焊缝外形不合理。如对焊接缝的余高过大，角焊缝为凸出形等,在焊趾处都会形成较大的应力集中。
3）焊接接头设计不合理。如接头截面的突变、加盖板的对接接头等，均会造成严重的应力集中。焊缝布置不合理，如只有单侧焊缝的T形接头，也会引起应力集中。
4）焊缝的余高和施焊过程中可能造成的接头错边、角变形等都会引起应力集中。
如下图
3.3焊接接头的工作应力分布和工作性
1.对接接头焊接生产中对接接头的焊缝略高于母材金属板面。由于余高造成
了构建表面不平滑，在焊缝与母材的过度处引起应力集中，如图A所示。在焊缝余高向母材金属过渡的焊趾处，应力集中系数K
T
为1.6，在焊缝背面与
母材金属的过渡处，应力集中系数K
T 为1.5。K
T
的大小与余高h和焊缝向母
材金属过渡的半径r有关，如图a、b所示。减小r和增大h,均使K
T
增加。
当余高h为零，K
T
等于1，应力集中消失。如果余高太大，虽然使焊缝截面增厚但却使应力集中程度也增加，因此在生产中应适当控制余高，不应以增加余高的方法来增加焊缝的承载能力。余高不得超过国标1-3mm。
由余高带来的应力集中，对动载结构的疲劳强度是是十分不利的，所以此时要求它越小越好，国家标准规定：在承载受动载情况下，余高趋于零。因此对重要的动载结构。可削平余高或增大过渡圆弧的措施来降低应力集中，以提高接头的疲劳强度。
图A接接头的应力分布
余高和过渡半径与应力集中系数的关系
2.T形（十字接头）
由于T形（十字）接头向母材金属过渡集聚，造成应力分布极不均匀，在角焊缝的根部和过渡处，产生很大的应力集中，见下图。
图a是未开坡口T形（十字）接头中正面焊缝的应力分布情况。由于整个厚度没有焊透，焊缝根部应力集中很大。在焊趾截面B-B上应力分布也不均匀，
值随角焊缝的形状而改变，应力集中随θ角减小而较B点的应力集中系数K
T
小，也随焊脚尺寸增大而减小。
图b是开坡口并焊透的T形（十字）接头，这种接头使应力集中大大降低。
因此保证焊透是降低T形（十字）接头应力集中的重要措施之一。因此在重要的焊接结构中T形（十字）接头必须开坡口保证焊透。
T形（十字）接头应力分布
4.1焊缝的组织与性能及应力分析
4.1.1焊缝的组织与性能
焊缝区：是由熔池内的液态金属凝固而成的。它属于铸造组织，晶粒呈垂直于熔池底壁的柱状晶。硫、磷等低熔点杂质容易在焊缝中心形成偏析，使焊缝塑性降低，易产生热裂纹。由于按等强度原则选用焊条，通过渗合金实现合金强化，因此，焊缝的强度一般不低于母材。
热影响区：材料因受热的影响而发生金相组织和力学性能变化的区域，称为热影响区。它包括：
1)、熔合区：是焊缝与热影响区的过渡区，组织不均匀、晶粒粗大、强度下降。
2)、过热区：生成过热组织、晶粒粗大，使材料的塑性、韧性下降。
3)、正火区：金属组织发生重结晶，组织细化，金属的力学性能良好。
4)、部分相变区：部分组织发生相变，产生晶粒大小不一，力学性能不均匀。
热影响区的大小和组织性能变化的程度取决于焊接方法、焊接规范和接头形式等因素。在热源热量集中、焊接速度快时，热影响区就小。
4.1.2焊接应力分析与焊接变形
焊接变形因焊件的不同而表现为收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形等多种型式。
原因分析
造成焊接变形的原因有：装配-焊接顺序不合理、焊接方法选用不当、焊接参数不合理等
焊接对接焊缝区不均匀的加热和冷却是产生焊接应力和变形的根本原因。现以平板对接为例分析焊前与焊后的应力状况。
焊接时，焊缝区被加热到很高的温度，离焊缝越远，温度越低。根据金属热胀冷缩的规律，如果各部分的金属能自由膨胀而不受周围金属的阻碍，则焊缝区将产生最大的纵向伸长量，但平板是一个整体，不可能自由膨胀，平板端面只能均衡地伸长△L。于是焊缝区的高温金属就会被压缩而产生一定量的压缩塑性变形，同时存在一部分压缩弹性变形，即存在部分压应力。远离焊缝区的两侧金属则受到拉应力，而使构件应力处于平衡。
冷却时，由于焊缝附近金属在焊接过程中已发生了不可恢复的压缩塑性变形，它同样受到两侧金属的约束。为保持整体的一致性，而均衡地收缩了△L'，且焊缝区要产生一定量的弹性拉伸，两侧金属产生一定量的弹性压缩。于是在焊缝区及其附近的金属中就存在拉应力，在两侧金属中则存在压应力。构件中的应力处于平衡状态。由此可知，平板对接焊后比焊前缩短了△L'，同时焊缝区产生了拉应力，远离焊缝的两侧金属受压应力。即室温下保留下来的焊接应力与变形。
4.2焊缝的化学成分的不均匀性
由于熔池凝固是非平衡结晶，冷却速度很大，在结晶过程中，化学成分来不及扩散，合金元素的分布是不均匀的，出现偏析现象。在焊缝的边界处，即熔合区，成分不均匀更为明显，成为焊接接头的薄弱地带。焊缝中化学成分不
均匀和夹杂均对焊缝性能造成不良影响，严重的偏析和夹杂常常是导致气孔、热裂纹和冷裂纹等缺陷的重要原因。
1焊缝金属中的偏析
焊缝金属中，溶质元素偏离其平均浓度的不均匀分布，称偏析。一般焊缝金属中的偏析主要有：显微偏析、区域偏析和层状偏析．
(1) 显微偏析
钢在凝固过程中液固两相的合金成分是变化的。通常是先结晶的固相溶质的含量较低，后结晶的固相溶质含量较高。并富集了较多的杂质．由于焊接过程冷却较快，固相内的成分来不及扩散，于是，把这种先后结晶而造成的化学不均匀性被保留下来，便形成了显微偏析或晶间偏析．
影响显微偏析的因素主要有：晶胞的间距、溶质的分配系数和扩散系数、冷却速度和实际的含量变化、等．晶胞间距越小，相邻晶胞间的晶界越稠密，溶质元素在晶界上的富集相对分散，使偏析减小，故焊缝金属中希望得到细晶粒的胞状晶．分配系数或扩散系数越小，则产生偏析倾向越大。如果冷却速度缓慢，熔质原于有充分时间进行扩散。则显微偏析可以减轻。如果冷却速度极大时成分均匀的液相被瞬间冷却下来，固相金属中的偏析就会很小。一般对于低碳钢来说显微偏析不大，对于高碳钢、合金钢来说显微偏析现象严重焊后必须进行细化晶粒的热处理。
(2)区域偏析
焊接熔池是在运动状态下凝固，在熔池中存在着剧烈的搅拌作用，以及熔池在不断向前移动。在焊缝凝固时，由于柱状晶长大和推移，会把溶质和杂质“赶”向熔池中心，于是熔池中的溶质和杂质含量升高。致使最后凝固的部位产生较严重的区域偏析。
当焊缝成形系数比较小时形成的焊缝窄而深杂质集聚在焊缝中心(见图1)，在横向应力作用下就会延焊缝纵向开裂。当焊缝成形系数比较大时形成的焊缝宽而浅(见图2)杂质集聚在焊缝表面在横向应力作用下就会延焊缝纵向开裂，成长的柱状晶主轴几乎垂直于熔合线，它会把杂质“赶” 到焊缝中心部位，形成区域性偏析。
(3)层状偏析
焊缝横断面经浸蚀后．能看到颜色深浅不一的层状线，这些层状线是层间化学成分不均匀性所致，故称层状偏析．焊缝中的结晶层状践具有下列特征；
①层状线的形状与熔合线相似，距离不等，靠近熔台线较密而较明显中部间距较大，变得不太明显．
②层状线与树枝晶主轴方向近似垂直，它不影响树枝晶生长。
③每一结晶层的熔质含量分布也不均匀，初始区溶质富集，溶质浓度高于平均含量；中间区为平均含量区，溶质成分较均匀；结尾区为熔质贫化区，溶质含量低于平均浓度．层状偏析是焊缝凝固时结晶过程周期性变化导致化学成分分布不均所造成。焊接过程中，由于电流脉动，输入到熔池的热量也是脉动的，高温熔滴周期地落入熔地，以及固—液相界面凝固时，还要放出结晶潜热等都引起溶池结晶前沿温度发生周期性交化。当结晶前沿温度升高时，晶粒的成长速度减慢，有利于溶质与杂质的扩散，减轻偏析；当结晶前沿温度降低时，晶粒成长速度加快，结晶前沿的富集层来不及均匀化而被“冻结” 就造成了溶质和杂质较多的结晶层．
试验证明，层状偏析常集中一些有害元素，如碳、硫、磷等，因而缺陷也常出现在偏析层中，如产生气孔、裂纹、耐蚀性下降、力学性能不均匀和断裂韧度降低等
2．熔合区的化学不均匀性。
焊接接头中，焊料与热影响区相互过渡的区域称熔合区。该区是整个接头中的薄弱地带，其特征是化学成分不均匀，组织缺陷多，如冷裂纹、再热裂纹和脆性相等常起源于此区。
熔合区的形成
多晶体受热熔化的特点是在一个温度范围内进行的，这个温度范围是液相线和固相线之间的垂直距离．熔焊时，母材上的固—液相界面就处于这两个等温面之间。处于这两等沮面之间的晶粒，由于各向异性，晶粒的导热方向彼此不同，结果有的熔化快，有的熔化慢，于是在固—液相界面形成起伏不平的椭球面，所以母材与焊缝交界处不是一条线，而是一个区，称熔合区。熔合区的晶粒在焊接加热时是处于部分熔化状态，冷却时成为柱状晶的基底．往往成为焊接接头中的薄弱部位。
5焊接残余应力及分布
5.1焊接残余应力
主要介绍焊接后残存在常用焊接接头（对接接头，T型接头）中的应力分布情况。
为了便于分析，规定平行焊缝轴线方向的应力称纵向残余应力σ
x
，垂直焊缝轴
线的应力为横向残余应力σ
y ，厚度方向的残余应力为σ
z
。在厚度小于20mm的对
接接头结构中，厚度方向σ
z
应力较小，可以不计，焊接残余应力基本是沿两个
方向即板件的长和宽。
5.1.1 纵向应力
图1所示为低碳钢板件熔化焊对接接头残余应力分布，从图中看出，沿焊缝x 轴方向应力分布不完全相同，焊缝的中间区域，纵向应力为拉应力，其数值可达
到材料的屈服点，在板件两端，拉应力逐渐减小至自由边界σ
x
＝0（O－O截面）。
靠近自由端面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ截面的σ
x ＜σ
s
。随着截面离开自由端距离的增大，
σx逐渐趋近于σs，板件两端都存在一个残余应力过渡区。在Ⅲ-Ⅲ截面σx＝σs，此区为残余应力稳定区。图2所示为三种长度堆焊焊缝的纵向残余应力在缝横截面上的分布情况。由图中看出，随着焊缝的长度增加稳定区也增长，当焊缝
的长度较短时无稳定区，则σ
x ＜σ
s
。焊缝越短σ
x
越小。
T形接头的应力分布较对接接头复杂。图4所示为T形接头不开坡口角焊缝纵向残余应力分布的情况。图中看出，当翼板厚度δ与腹板h之比较小时，腹板中的纵向残余应力分布相似于板边堆焊，如图4(a)所示，比值较大时与等宽板对接焊时情况相似.
5.1.2 横向应力
平板对接焊缝中横向残余应力σy 垂直于焊缝，它的分布与纵向应力σx 的分布规律不同。横向残余应力σy 有两部分组成，一部分是由焊缝及其附近塑性区的纵向收缩引起的横向应力σ′y
，另一部分是由焊缝及其附近塑性变形区的横向
收缩所引起的横向应力σ
〃y
。
图5(a)所示为两块平板对接的板件，图中表示连接后室温板件的应力分布。板件中间受拉，两侧受压。如果假想沿焊缝中心将板件一分为二，就相当于板边堆焊，有焊缝一边产生压缩变形，无焊缝一边出现伸长变形〔见图5( b)〕，要使两块板件恢复原来位置，应在两端加上横向拉应力。由此推断，焊缝及其附近塑性变形区的纵向收缩会使用板件两端存在着压应力，而中心部位存在着拉应力〔见图5(c)〕。同时两端压应力的最大值要比拉应力的值大得多。图6所示为不同长度的焊缝其σ′y
的分布规律，只是长焊缝中部的拉应力将有所降低，其他的
基本相同。
6提高焊接结构质量的措施
6.1消除构件焊接残余应力
虽然在结构设计时考虑了残余应力的问题，在工艺上也采取了一定的措施来防止或减小焊接残余应力，但由于焊接应力的复杂性，结构焊接完以后仍然可能存在较大的残余应力。另外，有些结构在装配过程中还可能产生新的残余内应力，这些焊接残余应力及装配应力都会影响结构的使用性能。焊后是否需要消除残余应力，通常由设计部门根据钢材的性能、板厚、结构的制造及使用条件等多种因素综合考虑后决定。任何产品，最好是通过必要的科学实验，或者分析同类产品在国内外长期使用中所出现过的问题来确定。在下列情况一般应考虑消除内应力：
1）在运输、安装、启动和运行中可能遇到低温，有发生脆性断裂危险的厚截面焊接结构。
2）厚度超过一定限度的焊接压力容器。
例如，《钢制压力容器》（GB150—1998）规定，碳素钢厚度大于32mm，16MnR 钢厚度大于30mm，16MnVR钢厚度大于28 mm的焊接容器，焊后应进行热处理。3）焊后机械加工量较大，不消除残余应力难以保证加工精度的结构。
4）对尺寸稳定性要求较高的结构。如精密仪器和量具座架、机床订身、减速箱箱体等。
5）有应力腐蚀危险的结构。
6.1.1常用的消除残余应力的方法
1．热处理法
热处理法是利用材料在高温下屈服点下降和蠕变现象来达到松弛焊接残余应力的目的，同时热处理还可改善焊接接头的性能。生产中常用的热处理法有整体热处理和局部热处理两种。
（1）整体热处理是将整个构件缓慢加热到一定的温度（低碳钢为650℃），并在该温度下保温一定的时间（一般按每毫米板厚保温2～4分钟，但总时间不少于30分钟），然后空冷或随炉冷却。整体热处理消除残余应力的效果取决于加热温度、保温时间、加热和冷却速度、加热方法和加热范围。一般可消除60%～90%的残余应力，在生产中应用比较广泛。
（2）局部热处理对于某些不允许或不可能进行整体热处理的焊接结构，可采用局部热处理，局部热处理就是对构件焊缝周围的局部应力很大的区域及其周围，缓慢加热到一定温度后保温，然后缓慢冷却，其消除应力的效果不如整体热处理，它只能降低残余应力峰值，不能完全消除残余应力。对于一些大型筒形容器的组装环缝和一些重要管道等，常采用局部热处理来降低结构的残余应力。
2.机械拉伸法
机械拉伸法是通过不同方式在构件上施加一定的拉伸应力，使焊缝及其附近产生拉伸塑性变形，与焊接时在焊缝及其附近所产生的压缩塑性变形相互抵消一部分，达到松弛残余应力的目的。实践证明，拉伸载荷加得越高，压缩塑性变形量就抵消得越多，残余应力消除得越彻底。
3.温差拉伸法
温差拉伸法的基本原理与机械拉伸法相同，其不同点是机械拉伸法采用外力进行拉伸，而温差拉伸法是采用局部加热形成的温差来拉伸压缩塑性变形区。在焊缝两侧各用一适当宽度(一般为100～150mm)的氧—乙炔焰嘴加热焊件，使焊件表面加热到200℃左右，在焰嘴后面一定距离用水管喷头冷却，以造成两侧温度高，焊缝区温度低的温度场，两侧金属的热膨胀对中间温度较低的焊缝区进行拉伸，产生拉伸塑性变形抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，从而达到消除残余应力的目的。如果加热温度和加热范围选择适当，消除应力的效果可达50%～70%。
4.锤击焊缝
在焊后用手锤或一定直径的半球形风锤锤击焊缝，可使焊缝金属产生延伸变形，能抵消一部分压缩塑性变形，起到减小焊接应力的作用。锤击时注意施力应适度，以免施力过大而产生裂纹。
5．振动法
又称振动时效或振动消除应力法。它是利用由偏心轮和变速马达组成的激振器，使结构发生共振所产生的循环应力来降低内应力。
6.2改善焊缝金属的组织与性能
1、固溶处理
将合金加热到一定温度并保持足够长时间,使过剩相充分溶解到固溶体中,后在水中或空气中快速冷却,以抑制这些被溶物质重新析出,从而得到在室温下的过饱和固溶体的工艺，称为固溶处理。
目的：提高合金的韧性和抗腐蚀性。
2、稳定化处理：
目的：稳定组织，防止构件形状和尺寸发生时效性变化。
3、变质处理：在液体中加入少量合金元素使结晶的过程发生变化，细化晶粒。
目的：细化晶粒
4、振动结晶：通过不同的途径使熔池产生一定频率的振动，打乱柱状晶的方向并对熔池产生强烈的搅拌作用，从而使晶粒细化并促进气体排出。
目的：晶粒细化并促进气体排出
5、锤击坡口和焊道表面
6、调整焊接工艺
实践证明，当功率P不变时，增大焊接速度V可使焊缝晶粒细化；而当线能量E不变而同时提高P和V，也可是焊缝晶粒细化。
7、焊后热处理
目的：改善组织、性能、消除残余应力、排除扩散氢。
8、根据焊接缺陷产生的原因、类型、危害、制定有效的焊接工艺，选择合理焊接方法尽量避免焊接缺陷。
9、、尽量减少焊接结构接头的数量，相邻焊缝间应保持足够的间距，尽可能避免交叉，避免出现十字焊缝焊缝不要布置在高应力区，焊前预热等等
10、提高焊接接头在焊接结构中的疲劳强度。
结论
1、焊接接头是焊接结构中的薄弱环节.
2、化学不均匀性是熔合区的重要特征之一，也是造成它成为整个接头薄弱部
位的主要原因。
3、熔合线的尺寸与母材的晶粒大小直接影响焊缝晶粒的大小，因而必须采取
措施控制熔合线附近晶粒的大小。
4、焊缝金属的化学不均匀性使焊缝中存在偏析。
5、热影响区的组织是不均匀的，因此其性能必然也不均匀这二者的不均匀程
度与母材的成分有关，过热区的晶粒粗化加之熔合区的化学不均匀从而导致熔合区、过热区构成整个焊接接头中的薄弱区，往往就决定了焊接接头的性能。
6、焊接缺陷的存在直接影响焊接接头的力学性能。
7、焊接残余应力除了影响焊接结构的强度、加工尺寸的精度及结构的稳定性
外还对结构的刚度、疲劳强度及应力腐蚀开裂有不程度的影响。
8、应力集中严重影响焊缝强度
参考文献
邓宏军，焊接结构生产，北京：机械工业出版社，2004.1
李建国，金属熔焊原理，北京：机械工业出版社，2004
雷世明，焊接方法与设备，北京：机械工业出版社，2004
丁建生，金属学与热处理，北京：机械工业出版社，2004年春季
张连生，金属材料焊接，北京：机械工业出版社，2004
致谢
论文的最后，我想对我的专业恩师贾靖、马江涛、李桂英老师表示深深的敬意和真挚的感谢！贾老师有多年下厂工作经验和实习指导经验见多识广，马老师在技能上的成绩一直使我敬慕不已，李老师博学多识有着丰富的理论知识和工作经验做了他们的学生之后，我敬佩他们那严谨、科学、正直的作风以及孜孜不倦的教学态度，在我做论文的每一个阶段，各位老师都严格把关，容不得半点马虎，他们对教研及教学事业一丝不苟、执着追求的精神给我留下了深深的印象。我想对这几年来给予我极大关怀和帮助的老师，表示深深的谢意！
前言１第1部分储罐设计分析2第1章储罐总体分析2 1.1 储罐基本设计要求2 1.2 储罐材料2 1.３储罐用钢板3 1.4 配用锻件5 1.5 配用螺栓、螺母5第2章储罐罐底设计6 2.1 储罐罐底板尺寸6 2.2 罐底结构7第3章罐壁结构设计10 3.1 罐壁的排板与连接10 3.2 罐壁厚度11 3.3 罐壁加强圈12第4章罐顶结构设计13第2部分储罐的焊接工艺分析14第5章压力容器的焊接接头14 5.1 压力容器焊接接头的分类14 5.2 圆筒形容器焊接接头的设计15第6章压力容器的焊接方法17 6.1 熔化极氩弧焊17
CO气体保护焊17 6.2 2 6.3埋弧焊19第7章压力容器的焊接工艺21第3部分储罐的组装与检验22第8章储罐的安装施工顺序22 8.1储罐底板的焊接顺序22 8.2储罐壁板的焊接顺序22 8.3储罐固定顶的焊接顺序23第9章储罐焊缝的检验与修补24 9.1焊缝检测24 9.2焊缝修补25设计体会26参考文献27
前言 大型油气储罐是油气产品储存运输最方便、廉价的方式之一。储罐的形式可跟据盖顶的样式不同分为浮顶式储罐（包括气柜）和固定顶式储罐（包括内浮顶式储罐），而固定顶式储罐又包括锥顶式储罐和拱顶式储罐两种。目前原油的储罐使用中浮顶式储罐在不断减少，液化气储运主要是球罐和立式筒形低压储罐。 常用的几种灌顶形式为双子午线网客机构拱顶、辐射网壳结构拱顶、短程线网壳结构拱顶和梁柱支撑结构拱顶，见图1。 本次课程设计主要讨论立式固定顶筒形钢制焊接储罐的施工工艺。其中包括储罐的材料选择、加工工艺路线选择、相关组件形式选择、机械加工装配、施焊成型、焊后检测调试等相关生产内容。
案例：焊接芯轴失效分析 汽车套筒/芯轴焊缝断口分析补充材料 某公司送来断裂失效芯轴样品，据该公司相关人员介绍断裂失效发生在焊缝位置。送检断裂芯轴样品宏观形貌如图1和图2所示。要求分析套筒与芯轴焊缝在使用过程中发生断裂的原因。限于断裂后失效件的采集受限，厂方仅送检一半失效件(芯轴);另外从已焊接完成而未断的实际产品上线切割制取了含完整焊缝的试样，如图3所示。 B A 图1 送检样品宏观形貌 A
B 图2 送检样品图1中的局部放大 1 (a)焊缝正面 (b)含完整焊缝试样的侧面 图3 含完整焊缝的试样 1. 送检焊缝 套筒材料为27SiMn钢，芯轴材料为20#钢，其化学成分以及力学性能由该公司提供，具体数值见下表。 表1 27SiMn钢的化学成分(质量分数)(%) 试验项目 C Mn Si S P Cr Ni Cu
0.24 1.1 1.1 ??保证值 ?0.25 ?0.30 ?0.25 ~0.32 ~1.4 ~1.4 0.035 0.035 表2 27SiMn钢的力学性能 试验项目σ(MPa) σ(MPa) A(%) Z bs 一般值 980 835 40 12 表3 20#钢化学成分(质量分数)(%) 试验项目 C Mn Si S P Cr Ni Cu 0.17 0.35 0.17 ??保证值 ?0.25 ?0.25 ?0.25 ~0.24 ~0.65 ~0.37 0.035 0.035 表4 20#钢的力学性能 试验项目σ(MPa) σ(MPa) A(%) Z bs 一般值 370-520 215 27 24 套筒与芯轴的焊接结构如图所示，坡口形式见图。焊接采用Φ1.2焊丝 2 JM-58，焊接时适宜的焊接参数为I=235~300A，U=28~32V，Q=15~20I/min。
1 前言 焊接在工业中的应用是不言而喻的，但同时焊接过程中产生的残余应力往往又会导致焊接失效。因此，在工业中一般都要对残余应力进行消除，但这种消应力处理往往在实际结构或环境中难以实现，就必须进行破坏性分析。 随着我国核反应堆的建设及运行，核级设备及管道会出现较多的缺陷，有的缺陷必须进行打磨后焊接修复，同时要进行力学分析评价，此时，力学分析就必须考虑由焊接而产生的残余应力。对于焊接后结构中的残余应力大小及分布，会因结构形式、焊接方式及材料特性的不同而不同。某核电站控制棒驱动机构（CRDM ）耐压壳上部Ω环连续两年都出现了泄漏，并在检修期间进行焊接修复。焊接公司委托美国公司对修复后的结构进行了力学分析和评定。焊接残余应力的有限元计算是关键技术之一，也是难点。 通过本课题的研究，掌握有限元模拟焊接过程及残余应力计算，能够提高我国焊接修复工程缺陷的分析能力，优化不符合项的处理程序，达到既节约时间和资金又满足工作性能和安全性能的目的。 因此，进行焊接残余应力有限元分析技术的研究是非常有必要的。 2 焊接实例 本文以某核电站CRDM 耐压壳Ω焊接为研究对象，分析研究焊接后的残余应力分布。CRDM 耐压壳包括上段是驱动杆行程套管和下段的密封壳。驱动杆行程套管与密封壳采用螺纹连接，Ω焊接密封的结构进行连接和密封。驱动杆行程套管的上端采用端塞，通过螺纹连接，Ω焊接密封的结构进行密封。CRDM 耐压壳采用的这种密封结构形式是一种便于拆装的焊接密封结构，由于其内力的整体平衡主要由连接螺纹承担，Ω焊缝功能上主要起密封作用。其结构及尺寸见图1 和图2。
图1 辐照监督管位置图 图2 密封焊缝的结构尺寸图 对CRDM 耐压壳上的Ω密封焊缝的修复采用OVERLAY 修复技术。即在出现泄漏的Ω密封焊缝（CSW ）处，经打磨后用GTAW 方法堆焊INCONEL 52 。 从采用OVERLAY 技术修复CRDM Ω密封焊缝的总报告[1]可知：
1.焊接温度场：指在焊接过程中，某一时刻所有空间各点温度的总计或分布。 2.焊接热循环：在焊接过程中，工件上的温度随着瞬时热源或移动热源的作用而发生变化， 温度随时间由低而高，达到最大值后，又由高而低的变化称为焊接热循环。 3.温度应力（热应力）：变形不受约束，则说明变形是温度变化的唯一反映；若这种变形 受到约束，就会在物体内部产生应力，这种应力即为温度应力。 4.残余应力：当不均匀温度恢复到原始的均匀状态后残存在物体中的内应力。 5.自由变形（量、率）：当金属物体的温度发生变化或发生相变没有受到外界的任何阻碍 而自由进行，它的形状和尺寸的变形就称为自由变形。自由变形的大小称之为自由变形量。单位长度上的自由变形量称之为自由变形率。 6.外观变形（量、率）：当物体的变形受到阻碍而不能完全自由变形时，所表现出来的部 分变形称为外观变形或可见变形。外观变形的大小称为外观变形量。单位长度上的外观变形量称为外观变形率。 7.内部变形（量、率）：当物体的变形受到阻碍而不能完全自由变形时，未表现出来的部 分变形称为内部变形或可见变形。内部变形的大小称为内部变形量。单位长度上的内部变形量称为内部变形率。 8.高组配：焊缝金属强度比母材高强度高的接头匹配。 9.低组配：焊缝金属强度比母材高强度低的接头匹配。 10.工作焊缝：一种与被连接的元件是串联的焊缝，承担着传递全部载荷的作用，焊缝一旦 开裂，结构就立即失效。 11.联系焊缝：一种与被连接的元件是并联的焊缝，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝 一旦开裂，结构就不会立即失效。 12.焊接工艺评定：为验证所拟定的焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果的评价。 13.焊接工艺指导书：就是为验证试验所拟定的、经评定合格的、用于指导生产的焊接工艺 文件。 14.生产过程：使原材料或半成品的形状和重量不断的按照人们的意图发生改变的过程。或 者定义为把原材料变成成品的直接和间接的劳动过程的总和。 15.工艺过程：是指直接改变毛坯的形状、尺寸、力学性能以及物理性能，使之成为半成品 或成品的生产过程。 16.放样：指按设计图样在放样平台上，将其局部或全部按1：1的比例画出结构部件或零 件的图形和平面展开尺寸的加工工序。 17.划线：根据设计图样及工业上的要求按1：1的比例，将待加工工件形状、尺寸及各种 加工符号划在钢板或经粗加工的坯料上的加工工序。 18.号料：是用放样所取得的样板或样杆，在原材料或经粗加工的坯料上划下料线、加工线、 检查线及各种位置线的工艺过程。 19.夹具：是指将待装配的零件准确组对、定位并加紧的工艺装配，是定位器、夹紧器和各 种推拉装置的总称。 20.疲劳强度：指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。 21.疲劳极限：在疲劳试验中，应力交变循环大至无限次而试样仍不破损时的最大应力。 22.疲劳图：表达疲劳强度和循环特性之间关系的图形。 23.疲劳曲线：描述疲劳试验中所加交变应力振幅值S与试样达到破坏的交变应力周数N之 间的关系曲线。
丰台区成寿寺B5地块定向安置房项目钢结构焊接方案 北京建谊建筑工程有限公司 二0一六年五月
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目录 一、编制依据 (3) 二、工程概况 (4) 三、施工准备 (5) 四、施工方法 (6) 五、质量检验及控制 (16) 六、注意事项 (18) 一、编制依据 本施工方案主要编制依据如下： 1.1业主提供本项目相关的图纸
1.2现行有关技术规范、标准 相关规范规程 二、工程概况
建筑面积30379m2建筑高度49.05米 结构形式 钢管混凝土框架- 组合钢板剪力墙结构 抗震强度8度抗震建筑层数地下三层，地上9层、12层、16层、9层 使用功能住宅+配套服务质量标准合格 文明施工目 标 北京市绿色安全 文明工地 开工日期2016年2月18日地下总工期510日历天竣工日期2017年6月30日 三、施工准备 3.1主要机具设备 CO2焊机普通焊机角磨机 3.2 材料准备 焊材选用见下表： 序号焊接方法 母材和焊接材料 Q345B（母材） 1手工焊E5015 2CO2气保焊ER50-6
CO2焊丝 3.3焊接管理 (1)焊工管理 1)所有焊工须持有所需有效焊工证、上岗证才能上岗。 2)局部返修两次或一次返修量较多的焊工，暂停施焊工作，经重新培训、考核后方可上岗。 3)焊前对焊工进行工艺交底，使焊工掌握具体焊接工艺，如焊材选用、焊接规范、焊接顺序等。工艺确定后，焊工要严格执行。 (2)焊材管理 1) 焊材入库 重要钢结构采用的焊接材料应进行抽样复验，复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。焊材有齐全的材质证明，并经检查确认合格后入库。 2) 焊材发放 焊材由专人发放，并作好发放记录。记录中包括焊材生产批号，施焊焊缝部位等。 3.4作业条件 （1）焊接缝焊接区域两侧需要将油污、杂物、铁锈等清除干净。 （2）手工电弧焊现场风速大于8m/s时，采取有效的防风措施后方施焊。雨、雪天气或相对湿度大于90%时，采取有效防护措施后方
焊接结构 一、焊接结构的特点 焊接结构的特点包括： （1）焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大。 因为焊接结构中焊缝与基本金属组成一个整体，并在外力作用下与它一起变形。因此焊缝的形状和布置必然影响应力的分布，使应力集中在较大的范围内变化。从而严重影响结构的脆断和疲劳。 （2）焊接结构有较大的残余应力和变形 绝大多数焊接方法采用局部加热，故不可避免会产生内应力和变形。焊接应力和变形不但容易引起工艺缺陷，而且影响结构的承载能力，此外还影响结构的加工精度和尺寸稳定性。 （3）焊接结构具有较大的性能不稳定性 由于焊缝金属的成分和组织与基本金属不同，以及焊接接头所经受的不同热循环和热塑性应变循环，焊接接头不同区域具有不同性能，形成一个不均匀体。（4）焊接接头的整体性 这是区别于铆接结构的一个重要特性，一方面赋予焊接结构高密封性和高刚度，另一方面由带来了问题，例如止裂性能差。 二、影响脆性断裂的因素 （一）应力状态的影响 （1）不同的应力状态：如果最大正应力首先达到正断抗力，则发生脆性断裂，如果剪应力先达到屈服极限，则产生塑性变形，形成塑性断裂，达到剪断抗力时，产生剪断。 （2）不同材料同一应力状态。 （3）缺口效应：虽然整个结构件处于单轴拉伸状态，但由于其局部设计不佳或存在缺陷导致出现三轴应力状态的缺口效应。 （二）温度的影响 随着温度的降低，出现脆性断裂的倾向变大。脆性转变温度越低，可使用温度范围越大，材料抗脆断能力好。 （三）加载速率的影响 提高加载速率会促使材料脆性破坏。当有缺口时，由于缺口处有应力、应变集中，缺口扩展速率增大，导致脆性断裂的发生。 （四）材料状态的影响 （1）厚度的影响：厚度增大，脆断倾向增大。 原因：a、厚板在缺口处易形成三轴拉应力，因为厚度方向的收缩和变形受到限制，形成所谓的平面应变状态，使材料变脆。 b、冶金因素：厚板轧制次数少，终轧温度高，组织疏松，内外层均匀性差。 （2）晶粒度影响：晶粒越细，脆性—延性转变温度越低。 （3）晶格结构：面心立方晶格较好。 （4）化学成分：C、N、O、H、S、P增加脆性，Mn、Ni、Cr、V适量加入有助于减少脆性。
焊接芯轴断裂失效分析Last revision on 21 December 2020
焊接芯轴断裂失效分析 一、背景资料 失效件断口形貌 某公司送来断裂失效芯轴样品，据该公司相关人员介绍断裂失效发生在焊缝位置。送检断裂芯轴样品宏观形貌如图1和图2所示。要求分析套筒与芯轴焊缝在使用过程中发生断裂的原因。限于断裂后失效件的采集受限，厂方仅送检一半失效件（芯轴）；另外从已焊接完成而未断的实际产品上线切割制取了含完整焊缝的试样，如图3所示。 图1 送检样品宏观形貌图2 送检样品图1中的局部放大 （a）焊缝正面（b）含完整焊缝试样的侧面 图3 含完整焊缝的试样 失效件成分及性能 套筒材料为27SiMn钢，芯轴材料为20#钢，其化学成分以及力学性能由该公司提 表1 27SiMn钢的化学成分（质量分数）（%） 试验项 目 C Mn Si S P Cr Ni Cu 保证值 ~ ~ ~ ≤≤≤≤≤ 表2 27SiMn钢的力学性能 试验项目σb（MPa）σs（MPa）A（%）Z 一般值980 835 40 12 表3 20#钢化学成分（质量分数）（%） 试验项目C Mn Si S P Cr Ni Cu A B A B
保证值 ≤≤≤≤≤ ~ ~ ~ 表4 20#钢的力学性能 试验项目σb（MPa）σs（MPa）A（%）Z 一般值370-520 215 27 24 失效件的结构 套筒与芯轴的焊接结构如图所示，坡口形式见图。焊接采用Φ焊丝JM-58，焊接时适宜的焊接参数为I=235~300A，U=28~32V，Q=15~20L/min。 图4 芯轴套筒焊接结构形式剖面图 二、断裂失效分析的思路[1] 1.现场基本情况调查，调查了解断裂失效件的有关情况和使用历史情况。 2.失效分析的初步判断，根据失效件的使用情况、工作环境、宏观特征等进行初步的判断，为后续的实验分析做准备。 3.建立具体的分析思路并实施工作程序，主要包括化学成分分析、力学性能分析、显微硬度分析、显微金相组织分析、断口分析等。 4.断裂失效机理综合分析阶段，根据基本分析结论的提示，研究断裂失效件的设计、生产和工作过程中与失效相关的内外因素以及失效机理。 5.排除断裂失效措施研究阶段，根据其产生的断裂失效机理，研究出切实、有效、可行的方案，减少或防止类似事故的再次发生。 三、现有资料分析 材料检验 利用GP1000光谱分析仪器对送检的完整焊缝及两边母材进行化学成分分析，测试结果见表5。 表5 送检样品焊缝及母材的化学成分测定结果(%)
焊接结构作业1 1. 简述焊接结构的特点（优势与不足）。 2. 简述构件焊接性的含义，哪些因素影响构件焊接性？ 3. 比较电弧焊（MIG ）与电阻焊（点焊）过程中产热机构、散热机构和热量传递方式方面 的差异。 4. 哪些因素会影响MIG 过程产热及散热？ 焊接结构作业2 1. 举例说明焊接结构过程中涉及到几种热量传递方式。 2. 比较交流TIG 焊与电阻焊的有效热功率的差异。 3. 什么是焊接热循环？描述焊接热循环的参数有哪些？ 4. 请在典型焊接热循环曲线上标出各热循环参数并解释其意义。 5. 比较长段多层焊与短段多层焊的特点和使用范围。 焊接结构作业3 1. 什么是内应力?有什么特点? 2. 内应力的分类（作用范围划分）、温度应力产生原因。 3. 什么是自由变形、内部变形、外观变形？之间有什么关系？ 4. 画出低碳钢的屈服极限随温度的变化曲线。 5. 简述长板条中心加热条件下的变形及应力产生分布情况。 6. 长板条中心加热—冷却后残余应力的产生机理（过程） 焊接结构作业4 1. 长板条一侧加热—冷却后，残余应力的产生及分布情况。 2. 长板条一侧加热时变形及应力的演变过程。 3. 以低碳钢平板条中心焊接为例说明焊接温度场与对应高温时的应力分布情况。 4. 说明受拘束体在热循环中应力与变形的演变过程。（以低碳钢为例）分三种情况 焊接结构作业5 1. 某种钢材（（T s=960MPa的杆两端完全拘束的条件下温升多少才屈服？（注： E=210GPa, -6 a =1.2 X 10 ）。
2. 某种钢材（（T s=300MPa的杆两端完全拘束，环境温度为30C，问在均匀的加热的
第六章焊接结构脆性断裂 自从焊接应用于船舶、球罐、压力容器、桥梁、机械设备等工程结构以来，发生了一系列的脆性断裂事故。1943年1月16日在奥勒冈州波特兰码头某油船发生断裂，当时海面平静，其计算的甲板压力只有7.0Kg，见图6-1。二次世界大战期间美国建造的5000艘商船中约有1000艘船在1946年4月前经历了1300次左右的大小不同的结构破坏事故，其中250艘完全断裂，见图6-2。1974年12月日本某圆筒形石油槽发生开裂，该结构用12mm、60Kg 级钢材焊制，在环状边板与罐壁拐角处产生裂纹源并扩展13m，大量石油外流。1962年7月，奥大利亚的“金斯桥”(跨度30.5m)在45.8t卡车通过时发生脆性断裂，原因是材料含碳量高，可焊性差，断面急剧变化处产生应力集中。 这些断裂事故都具有共同的性质： (1)没有明显的塑性变形，破坏具有突发性； (2)焊接结构刚度较大，裂纹扩展至整个结构； (3)发生脆断时平均应力比材料的屈服极限和设计许用应力小得多，是低应力破坏。 脆性断裂一般在以下条件下发生： (1)结构在低温下工作； (2)结构中存在焊接缺陷； 图6-1 船舶断裂实例1 图6-2 船舶断裂实例2
(3)焊接残余应力对脆断产生了严重影响； (4)材料性能劣质； (5)结构设计不合理。 § 6-1 材料断裂及影响因素 一、断裂分类及特征 按塑性变形大小可将断裂分为延性断裂和脆性断裂(解理断裂、晶界断裂)。它们反映材料或结构断裂前的行为，即延性断裂表明在断裂之前金属或结构要发生显著的塑性变形；相反，脆性断裂表明金属材料或结构在断裂前发生很少的塑性变形。当然这只是定性概念，在定量上，发生多大程度的塑性变形属于延性断裂，小于何种程度的塑性变形量属于脆断，仍需具体情况而定。它往往与采用的评定标准有关，及测量变形的工具类型和精度有关，也和所评定的金属或结构的特性有关。如，铁轨用钢，当试样断裂时伴有百分之几的塑性变形时就属于延性断裂，但对于低碳钢来说，其无疑属于脆性断裂。 从“合于使用”原则出发，按图6-3对金属结构断裂性质进行分类。在拉伸中心开有缺口的试样时，试样上有三种应变。即无缺口部位的应变ε；缺口尖端处的应变ε′；缺口所在平面内边缘处的应变ε″，一般情况下它们之间具有下述关系： ε′>ε″>ε 构件断裂时，此三值与屈服点εs相比，有下述4种情况： εs>ε′>ε″>ε线弹性断裂情况 ε′>εs>ε″>ε弹塑性断裂情况 ε′>ε″>εs>ε韧带屈服断裂情况 ε′>ε″>ε>εs 全面屈服断裂情况 从断裂的机制来说，解理断裂：低温、高应变速率及高应力集中情况下，材料的塑性变形严重受阻，材料不能以形变方式而是以分离顺应外加应力。解理是某些特定结晶学平面发生的断裂。剪切断裂：在剪应力作用下，沿滑移面形成的断裂，可分为纯剪切断裂和微孔聚
PCBA 分析报告 一样品描述 所送样品包括三片PCBA（手机主板）、四片相应的空白PCB以及工艺过程中使用的CPU器件和焊锡膏，PCBA（手机主板）的型号为C389,样品的外观照片见图1所示，委托单位要求对 PCBA 上的 CPU 与 Flash 器件焊接质量进行分析。 焊锡膏 空白 PCB CPU Flash CPU 器件 图1样品的外观照片 二分析过程 2.1 外观检查 用立体显微镜对空白PCB和BGA器件进行外观检测，发现BGA器件的焊球大小均匀一致，共面性良好（见图2和图3）；空白PCB焊盘表面存在一些坑洼点（见图4和图5），除此之外未观察到明显的异常。 图 2 CPU器件中BGA焊球的外观照片图 3 CPU器件中BGA焊球的局部外观照片
PCBA 分析报告 坑洼点 图 4 PCB板中CPU焊盘的外观照片图 5 PCB板中Flash的外观照片 2.2 X-RAY 检测 为了对焊点的内部状况进行检测，采用X射线系统对焊点质量进行无损检测，（X-Ray的照片见图6至图9），由照片可观察得出BGA焊点大小均匀一致，除发现焊点内部存在少量空洞外，未发现焊球错位，焊料熔融不完全以及桥连等明显焊接缺陷。 图 6 CPU焊点的X－ray典型照片图7 Flash焊点的X－ray典型照片 图8倾斜后观察到的CPU焊点的X－ray照片图9倾斜后观察到的Flash焊点的X-ray照片
PCBA 分析报告 空洞 空洞 图10部分CPU焊点的放大照片图11部分Flash焊点的放大照片2.3 金相切片分析 在样品上截取失效的BGA器件，用环氧树脂镶嵌后打磨抛光，用金相显微镜观察BGA器件焊点的金相切片，焊点的金相照片见图12～图25。其中CPU焊点的典型金相照片见图12～图19，由图可以发现部分焊球焊料与PCB焊盘之间润湿不良，未观察到良好的金属间化合物层，个别焊点甚至发现存在开裂现象；同时还观察到焊球焊料熔融不完全，存在空洞等缺陷。 图12 CPU器件部分焊点的金相照片图13 CPU器件正常焊点的典型金相照片 PCB 焊盘 润湿不良 图14焊料与焊盘润湿不良的典型照片图15焊点局部放大照片（见图14红框）
焊接过程模拟与焊接变形、焊接Ansys应力有限元分析 1.1 焊接变形与焊接应力 焊接时，加热和冷却循环总会导致一定程度的变形，焊接变形对尺寸稳定性以及结构力学性能都有很大的影响，控制焊接变形在焊接加工中是一个关键的任务。 在钢结构焊接中，焊接工艺会使构件温度场产生不均匀变化，从而在构件中产生复杂的残余应力分布。残余应力是一种自相平衡的力系，当构件承受荷载时，如受拉、受压等，荷载引起的应力将与截面残余应力相叠加，从而使构件某些部位提前达到屈服强度，并发生塑性变形，故会严重降低构件的刚度和稳定性以及结构疲劳强度。 对构件进行焊接，在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，焊接中心处温度可达1600℃，高温区的钢材会发生较大程度的膨胀伸长，但受到相邻钢材的约束，从而在焊件内引起较高的温度应力，并在焊接过程中，随时间和温度而不断变化，称其为焊接应力。焊接应力较高的部位，甚至将达到钢材的屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存于焊件内的应力，称为焊接残余应力。并且在冷却过程中，钢材由于不能自由收缩，而受到拉伸，于是焊件中出现了一个与焊件加热方向大致相反的内应力场。 1.2 Ansys有限元焊接分析 为通过对焊接过程的三维有限元模拟分析以及焊接后构件变形及残余应力分布分析，为评估焊接对焊件的影响提供更加合理、有效、可靠的分析数据，并为焊接工艺提供一定的指导，为采用的焊接过程提供一定的分析依据，采用大型有限元计算软件Ansys作为分析工具对焊接过程与焊件的变形与残余应力进行了分析。 ANSYS有2种方式来考虑热分析与力学分析之间的耦合,即直接耦合和间接耦合。 间接耦合法的处理思路为先进行温度场的模拟,然后将求出的结点温度作为体载荷施加在结构中,计算焊接残余应力与变形。即：
焊接工艺 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一、焊接接头的种类及接头型式 焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同，其接头型式及坡口形式也不同。焊接接头型式有：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头等。 (一)对接接头 两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，叫做对接接头。在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头型式。 钢板厚度在6mm以下，除重要结构外，一般不开坡口。 厚度不同的钢板对接的两板厚度差(δ—δ1)不超过表1—2规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取；否则，应在厚板上作出如图1—8所示的单面或双面削薄；其削薄长度L≥3(δ—δ1)。
(二)角接接头 两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的接头，叫做角接接头，见图1—9。这种接头受力状况不太好，常用于不重要的结构中。 (三)T形接头 一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头，叫做T形接头，见图1—10。
(四)搭接接头 两件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见图1—11。 搭接接头根据其结构形式和对强度的要求，分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式，见图1—11。 I形坡口的搭接接头，一般用于厚度12mm以下的钢板，其重叠部分≥2(δ1+δ2)，双面焊接。这种接头用于不重要的结构中。 当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强度要求，分别采用不同大小和数量的圆孔内塞焊或长孔内角焊的接头型式。 二、焊缝坡口的基本形式与尺寸 (一)坡口形式
汽车套筒/芯轴焊缝断口分析补充材料 某公司送来断裂失效芯轴样品，据该公司相关人员介绍断裂失效发生在焊缝位置。送检断裂芯轴样品宏观形貌如图1和图2所示。要求分析套筒与芯轴焊缝在使用过程中发生断裂的原因。限于断裂后失效件的采集受限，厂方仅送检一半失效件（芯轴）；另外从已焊接完成而未断的实际产品上线切割制取了含完整焊缝的试样，如图3所示。 图1 送检样品宏观形貌 图2 送检样品图1中的局部放大 A B A B
（a）焊缝正面（b）含完整焊缝试样的侧面 图3 含完整焊缝的试样 1. 送检焊缝 套筒材料为27SiMn钢，芯轴材料为20#钢，其化学成分以及力学性能由该公司提供，具体数值见下表。 表1 27SiMn钢的化学成分（质量分数）（%） 试验项目 C Mn Si S P Cr Ni Cu 保证值 0.24 ~0.32 1.1 ~1.4 1.1 ~1.4 ≤ 0.035 ≤ 0.035 ≤0.25 ≤0.30 ≤0.25 表2 27SiMn钢的力学性能 试验项目σb（MPa）σs（MPa）A（%）Z 一般值980 835 40 12 表3 20#钢化学成分（质量分数）（%） 试验项目 C Mn Si S P Cr Ni Cu 保证值 0.17 ~0.24 0.35 ~0.65 0.17 ~0.37 ≤ 0.035 ≤ 0.035 ≤0.25 ≤0.25 ≤0.25 表4 20#钢的力学性能 试验项目σb（MPa）σs（MPa）A（%）Z 一般值370-520 215 27 24 套筒与芯轴的焊接结构如图所示，坡口形式见图。焊接采用Φ1.2焊丝
JM-58，焊接时适宜的焊接参数为I=235~300A，U=28~32V，Q=15~20I/min。 图3 芯轴套筒焊接结构形式剖面图 2. 试样制备及检测方法 从送检的断裂失效件和厂家送检的完整焊缝上分别截取断口、金相试样、硬度试样和化学成分试样分别进行分析。断裂面经丙酮超声波清洗后，采用JXA-8800R型型电子探针对断口形貌进行观察。金相试样制备是在金相砂纸上磨至2000#，然后抛光，洗净后用4%硝酸酒精溶液浸蚀，在VHX-600K型超景深三维显微系统下进行组织和宏观断口形貌观察。采用HVS-10ZC型硬度计对送检样品进行硬度测试。采用GP1000光谱分析仪器对送检的原材料进行化学成分分析。 3. 初步化学成分分析 利用GP1000光谱分析仪器对送检的完整焊缝及两边母材进行化学成分分
焊接结构作业一 1.简述焊接结构的特点。 2.什么是内应力? 有什么特点? 3.什么是自由变形、内部变形、外观变形？三者之间有什么关系？ 4.画出低碳钢的屈服极限随温度的变化曲线。 5.某种钢材（σs=960MPa）的杆两端完全拘束的条件下温升多少才屈服？（注：E=210GPa, α=1.2×10-6 ）。 6.某种钢材（σs=300MPa）的杆两端完全拘束，环境温度为30℃，问在均匀的加热的 过程中何时杆件内出现压缩塑性变形？温度升高到多高时可使杆件冷却后的残余应力为σs（E=210GPa,α=1.0×10-5/℃）（10） 7.杆件均匀加热时产生残余应力和变形的原因是什么？ 8.分析低碳钢窄长板条中央纵向堆焊时应力与应变的演变过程，并用图示表示加热和冷 却时的应力和变形。 9.低碳钢窄长板条沿板边堆焊时，是如何变形的，为什么？影响因素有哪些？用图示法 绘出加热和冷却后两种状态横截面上纵向应力的分布情况。 10.图示下列焊接结构中的内应力分布。
焊接结构作业二 11.焊接残余变形有几种形式？ 12.影响对接接头纵向残余变形的因素有哪些？这些因素是如何影响的？ 13.分析各种变形产生的原因。 14.为什么焊接薄板时，容易产生波浪变形？ 15.焊接错边主要是什么原因引起的？对接头强度有何影响？ 16.影响对接焊缝角变形的因素有哪些？它们是如何影响的？ 17.试述在平板上堆焊焊道时，角变形与板厚的关系。 18.宽度不相等的两平板对接焊后，可能会产生那些变形？ 19.影响焊接接头角变形的主要因素是什么？并简述其理由。 20.简述影响焊接构件挠度的主要因素并说明理由。 21.分析结构因素对焊接残余变形的影响。 22.预防焊接变形的措施有那些？为什么？ 23.矫正焊接变形的措施有哪些？ 24.为防止焊接变形，如何选择合理的焊接顺序？ 25.简述火焰加热矫正焊接变形的原理。 26.在工艺上有哪些控制焊接变形的方法? 焊接结构作业三 27.简述焊缝及焊接接头的基本形式、分类及表示方法。 28.简述组配对接头静载强度的影响。 29.焊接接头开坡口的目的及其考虑因素有哪些？ 30.何谓应力集中？焊接接头产生应力集中的原因有哪些？ 31.何谓联系焊缝和工作焊缝？简述两者的关系。 焊接结构作业四 32.为什么焊接接头比铆接接头容易产生脆性断裂。简述脆断的原因。 33.简述韧性断裂和脆性断裂的宏微观特征。 34.影响金属材料脆性断裂的主要因素有哪些？各自如何影响的？
电弧焊焊接结构失效根源的论述 本文论述了电弧焊接接头易产生的缺陷和这些缺陷产生的原因，以及在焊接过程中如何控制这些缺陷的出现，保证电弧焊焊接结构不失效。 标签：焊接质量失效 1 概述 当今世界，焊接结构得到了广泛应用，大约50％的钢材通过焊接加工后才能投入使用，其中，相当数量的焊接结构，例如锅炉、压力容器、航天机械、起重机械、承载梁等等正在向高参数及大型化发展，要求它们能够在复杂苛刻的条件工作。如果焊接接头质量不佳，使结构发生破坏，这将造成重大经济损失和人身伤亡事故。因此，有些产品的质量与焊接接头的质量密切相关，在某种程度上讲，焊接接头的质量决定着产品质量。本文对电弧焊焊接中能产生导致焊接结构失效的缺陷是如何形成加以论述，以及在工作中控制其出现，来保证电弧焊的焊接质量。 2 电孤焊件的失效根源 2.1 气孔电弧焊中的气孔可以分三种形式：单个的、线性的和群集的气孔。当电弧能量大大地超过正常应用水平，产生弧坑的“沸腾”现象而最终会形成单个气孔；线性或群体气孔则由保护气体中的氧、氢或碳的氧化物与弧坑处焊缝金属相互作用放出的气体如硫化氢而形成。群集气孔也可由保护气体层不足或在潮湿的基本金属上焊接而形成。另外如果在基本金属上有锈，它是水分的来源。该水分或者在溶池附近蒸发成为水蒸气，或者在电弧下分解出氢气和氧气，显然这也是形成气孔的原因。因此焊接前要对基本金属除锈，或采用特殊焊条。例如具有良好还原性能的焊条，就可以保护焊缝不产生气孔。埋弧自动焊接时，如果焊剂层太薄，亦容易在焊缝中产生气孔。在等离子焊接时，为了防止焊缝中气孔的产生，需采用陡降特外性电源，和滞后停气等措施。 2.2 氧化由不恰当的保护或保护不佳而发生。例如钛是活性金属，在焊接过程中需从焊缝表面及根部同时进行保护，钨极氩弧焊时对钨极也要予以充分保护，以防止氧和氮的污染，进而防止焊缝和热影响区的脆化。在焊接钢和铝时，虽然可不对焊缝根部予以附加的保护，但是附加保护对改善焊缝质量还是有作用的。 2.3 化合物不良的保护材料可能在熔池中形成某些化合物，而这些化合物可降低焊缝的韧度。因此，在气体保护焊时或采用纯惰性气体保护，亦可采用某些有一定比例关系的混合保护气体。它们的优点是可以避免焊缝韧度降低。 2.4 热裂纹或称结晶裂纹。虽然接头设计不佳或对焊缝的拘束可在焊缝中形成热裂纹，但是通常热裂纹的形成是由于有低熔点化合物成分的存在和它扩大
第10讲 焊接结构的疲劳失效 绝大多数的焊接结构和焊接机械零部件，都是在变载荷下工作的，疲劳破坏是这种构件的主要破坏形式。大量统计资料表明，由于疲劳而失效的金属结构，约占失效结构的90%。 3.1 金属材料的疲劳破坏 一、疲劳强度 金属机件在循环应力作用下的疲劳破坏，与在静应力作用下的失效有本质区别。 静强失效，是由于在构件的危险截面中，产生过大的残余变形或最终断裂。 疲劳破坏，是在构件局部高应力区内，较弱的晶粒在变动应力作用下形成微裂纹，然后发展成宏观裂纹，裂纹继续扩展导致最终疲劳破坏。 疲劳破坏与脆性断裂相比： 同：两者断裂时的变形都很小。 异：(1)疲劳破坏需要多次加载，而脆断一般不需多次加载。 (2)结构脆断是瞬时完成的，而疲劳裂纹的扩展是缓慢的有时要长达数年时间。 (3)脆断受温度影响极大。随温度的小而降低，脆断的危险性增加。 而疲劳破坏受温度影响甚小。 (4)疲劳破坏的断口特征明显不同于脆断。 二、载荷的种类 掌握载荷的变化情况，是进行疲劳强度设计的先决条件。 变动载荷或应力循环特性主要用下列参量表示： max σ——变动载荷或应力循环内的最大应力； min σ——变动载荷或应力循环内的最小应力； max min m 2 σσσ+=——平均应力； max min 2a σσσ-=——应力振幅或应力半幅；
min max r σσ= ——应力循环特性系数或应力循环对称系数。 描述循环载荷的上述参数如图3-1所示。 图3-1 疲劳试验中的载荷参数 单向等幅变动载荷，按照应力幅值0σ和平均应力m σ的大小，可分为对称拉压、脉动拉伸、波动拉压等形式。r 的变化范围在-1~+1。图3-2为疲劳失效中载荷类型。 图3-2 疲劳时效中的载荷类型 载荷种类对构件的强度行为具有根本的影响。随着载荷特征值变小，构件产生疲劳断裂的危险增大。对每一个焊接结构，在设计之前就应充分考虑到在不同的载荷状态下，其所承受相应载荷的能力，并使其达到设计的使用寿命。此外，构件是否出现疲劳断裂还受构件本身形状、材料厚度、表面状况或腐蚀情况等影响。
分析报告 样品名称：P C B A(手机主板) 型号规格：C389 检测类别：委托分析 委托单位：××××通信有限公司 中国赛宝实验室可靠性研究分析中心
PCBA 分析报告合同号：FX044- 1014 第2页共 14 页 分析报告
所送样品包括三片 PCBA （手机主板）、四片相应的空白 PCB 以及工艺过程中使 用的CPU 器件和焊锡膏，PCBA （手机主板）的型号为C389,样品的外观照片见图1 焊锡膏 空白 PCB CPU Flash CPU 器件 二 分析过程 2.1 外观检查 图 1 样品的外观照片 用立体显 微 镜对空白 PC B 和 BGA 器 件 进 行 外观 检 测，发现 BGA 器件的焊 球大小均匀一 致，共面 性良好（见图 2 和 图 3）；空白 PC B 焊 盘表面存在一些坑 洼点（见图 4 和图 5）， 除 此 之外未 观 察 到 明 显的 异 常。 图 2 CPU 器件中 BGA 焊球的外观照片 图 3 CPU 器件中 BGA 焊球的局部外观照片
坑洼点 图 4 PCB板中CPU焊盘的外观照片图 5 PCB板中Flash的外观照片 2.2 X-RAY检测 为了对焊点的内部状况进行检测，采用 X 射线系统对焊点质量进行无损检测，（X-Ray 的照片见图 6 至图9），由照片可观察得出 BGA 焊点大小均匀一致，除发现焊点内部存在少量空洞外，未发现焊球错位，焊料熔融不完全以及桥连等明显焊接缺陷。 图 6 CPU焊点的X－ray典型照片图7 Flash焊点的X－ray典型照片 图8倾斜后观察到的CP U焊点的X－ray照片图9倾斜后观察到的Flas h焊点的X-r ay照片
一．简答下列问题 1．什么是内应力？ 答：在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力, 工作应力是物体内部与外力平衡的应力。2．内应力与工作应力有何区别? 答：内应力是在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力，工作应力是在载荷作用下物体内部与其平衡的应力。 3．何谓热应力；温度应力；瞬时应力？ 4. 何谓焊接残余应力？答：焊接接头和结构焊后，在没有外力作用的条件下平衡于焊接接头区或结构上的内应力。 5. 什么是残余应力？构件（金属固体）在不均匀温度场作用下所造成的内应力达到材料的屈服点（限），使构件的局部区域发生塑性变形。当温度恢复到原始的均匀状态后，构件中就产生新的内应力，这种应力即为残余应力。- 不均匀温度场所 造成的内应力大于屈服限时, 温度均匀后残存在物体上的内应力。 6. 什么是相变应力？答：在金属塑性温度以下，由构件上局部相变造成的内应力。 7. 何谓瞬时内应力？答：构件（金属固体）在无外力时随不均匀温度场作用，出现在构件 （金属固体）内平衡的应力 8?什么是自由变形、外观变形和内部边形，并说出他们之间的关系？（必考或考其中之一）答：在温度变化过程中金属物体无拘束的变形为自由变形；有拘束时变形受到一定的限制，显示出的变形为外观变形：未显示出来的那部分变形为内部变形。自由变形-外观变形=内部变形。 9. 什么是内部变形？答：金属物体在温度变化过程中变形受拘束时，未表现出来的那部分变形。 10. 焊接残余变形有几种基本类型？答：纵向收缩；横向收缩；挠曲；角变形；扭曲；波浪；
错边。 11. 焊缝有何种工作性质？答：根据焊缝承担载荷情况有三种工作性质的焊缝，承担传递全部载荷工作焊缝、主要其固定工件位置的联系焊缝和具有上述两种作用的双重焊缝。 12. 什么是工作焊缝，有何性质？答：在焊接结构上，承担传递全部载荷与被连接件处于串联位置，一旦断裂，结构就立刻失效的焊缝。 13. 何谓联系焊缝，有何性质 14 焊接接头有几种基本形式？答：对接接头，搭接接头，丁（十）字接头，角接头。 15 焊缝的基本形式有几种？ 答：对接焊缝（卷边；平对；坡口）；角焊缝。 16. 脆性断裂有何特征？答：脆性断裂系指沿一定结晶面的解理断裂和晶界（沿晶）断裂。断裂部位没有可以觉察的塑性变形，断口平整有金属光泽，一般与主应力垂直。 17. 延性断裂有何特征？ 18. 疲劳断裂有何特征？ 19. 落锤实验求出的有何意义？答：金属结构材料的无延性转变温度，是焊接结构防脆断选材的韧性指标。 20. 材料断裂的试验评定方法有哪几种。答：冲击试验；爆炸膨胀试验；落锤试验；静载试验 21. 什么是应力集中？
焊接结构件设计时应注意的事项 概括起来讲就是要保证产品的制造合理性、经济合理性、使用安全性。 1.制造合理性方面 ●焊接件应具有好的定位基准——保证组装的可操作性。 ●考虑焊接时操作方便，结构特殊更应考虑焊缝的布置，在设计图1结构中应保 证焊接作业时的最小间距L；在图2中（a）结构设计不合理，（b）结构设计合理。 ●毛坯上与其他件连接的部分应离开焊缝至少3mm。 ●焊缝的位置应使焊接设备的调整次数和工件的翻转次数为最少。 2. 经济合理性方面 ●考虑最有效的焊接位置，以最小量焊接达到最大量效果。 ●在不影响产品性能的前提下，长焊缝尽量采用间断焊缝。 ●根据产品结构特点，尽量设计为平焊、横焊，避免立焊、仰焊。 ●正确选用角焊缝的计算厚度。角焊缝在较小的负载下，不必计算强度，可按经验确 定焊角高度尺寸k，即按连接钢板中较薄的板厚考虑。单面角焊缝k≥0.6δ；双面角焊缝k≥0.3δ。一般k不应超过12mm，根据强度计算k值需大于12mm时，应选择其他形式的焊缝。
●一般情况下尽量不要把焊缝布置在加工面上。 ●根据不同的焊接方法和板厚确定合理的坡口形式：如V形坡口焊缝制备简单，但焊 接工作量大，使焊接成本提高；X形坡口焊缝，但制备较复杂，焊接工作量小，在对接焊缝中可适当选用，在角焊缝中双面角焊缝填充金属小，并能承受较高负载，变形也小，应优先采用。 3.使用安全性方面 ●避免将焊缝设计在应力容易集中的地方，特别是重要部件或承受反复载荷的焊 接件，更应注意这一点。合理布置构件的相互位置，以保证焊接件的刚性。 ●焊缝的根部在避免处于受拉应力的状态。
●直接传递负载的焊接件，采用整体嵌接为好，将工作焊缝转为联系焊缝。 ●箱形焊接结构件应设计为折弯件的拼焊。 ●避免焊缝过分集中，以防止裂纹、减少变形；同时，焊缝间应保持足够的距离。 ●焊接端部产生锐角的地方，应尽量使角度变缓；薄板筋的锐角必须去掉，因为 尖角处易熔化。
钢管焊接弯头开裂失效分析 （温乐鹏） [摘要]利用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、电子能谱仪等方法对开裂铜管焊接弯头进行失效分析，发现该铜管焊接弯头久置于腐蚀性介质中，当在腐蚀坑处应力集中，便产生了开裂失效。同时，还发现该工件在弯制时易形成微裂纹。 关键词：铜管弯头，腐蚀，开裂失效分析. ANALYSE ON THE CRACKS OF THE BRASS-PIPE-ELBOW （ｗｅｎｌｅｐｅｎｇ） [Abstract]By means of using optical-microscope, SEM and EDS etc on analyze the crack of brass-pipe-cross, we found the reason of the failure.It had been eroded when it dip in corrosive-medium. And when the stress concentrate on the eroded holes ,there are cracks by fatigue .As well we found little cracks on the cross of the new section. Key words: brass-pipe-elbow, eroding, cracks. 1.引言 有一铜管焊接弯头配件，埋于地下约10mm深处，使用约两年以后，发现该弯头R角处出现开裂漏水现象。但是这样的铜管造成开裂的可能性有许多种，譬如：铜管弯头材料中有较多夹杂物使得在弯制时导致开裂；环境腐蚀性强使铜管弯头受腐蚀后引起腐蚀开裂；安装不当，水流通过时的微震动引起疲劳导致开裂等。为了查明本工件开