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焊接結構有何優缺點?

發布時間: 2019-10-21作者：baile100瀏覽量：

答:隨著焊接技術的飛速發展，焊接產品日益向高參數(高溫、高壓、高容量)、低溫深冷、高壽命和大型化的方向發展。
焊接結構在造船、鍋爐、壓力容器、起重運輸中幾乎全部取代了鉚接結構；在機械制造業中，不少過去一直用整鑄、整鍛方法生產的大型毛坯改成了焊接結構，大大簡化了生產工藝，降低了成本；許多尖端技術，如宇航、核動力等也采用焊接結構。焊接結構主要有以下一系列優點。
1)焊接結構與鉚接結構相比，首先可節省大量金屬材料，減輕結構的重量。例如，起重機采用焊接結構，其重量可減輕15%~20%,高層建筑鋼結構可減輕10%~20%。其次，焊接結構簡化了加工與裝配工序，提高了生產效率，改善了勞動強度與勞動條件。
2)焊接結構與鑄造結構相比，不需制作木模和砂型，也不需專門熔煉和澆鑄，工序簡單，生產周期短，更有利于單件和小批量生產。同時，焊接結構比鑄件節省50%~60%,比鑄鋼節省20%-30%的材料。
3)焊接結構具有一些用其他工藝方法難以達到的優點。例如，焊接結構可在同一零件上，根據不同要求采用不同的材料或分段制造來簡化工藝。如大型齒輪的輪緣可用高強度的耐磨優質合金鋼，而其他部位則可用一般鋼材制造，這樣既提高了齒輪的使用性能，又節省了優質鋼材。
4)有些型材采用焊接結構比用軋制經濟。如當工字鋼的高度大于70cm時，采用鋼板拼焊比軋制的成本低。
焊接結構也存在某些缺點容易引起焊接的失效并導致災難性事故的發生。焊接結構失效的主要原因如下
1)結構設計不合理。盲目地將鉚接結構的設計方法照搬到焊接結構上來。具體是：
①剛性大。焊接為剛性連接，連接構件不易產生相對位移。而鉚接結構接頭具有一定相對位移的可能性，而使其剛度相對降低，從而可減少附加應力。在焊接結構中，由于在設計時沒有考慮這個因素，易引起較大的附加應力并增強應力集中的敏感性。
②整體性。當設計不妥時，焊接結構的整體性給裂紋的擴展創造了十分有利的條件。焊接結構在工作時，一旦有不穩定的脆性裂紋出現，就有可能穿越接頭擴展至結構整體，而使結構全部破壞。但對鉚接結構，當出現不穩定的脆性裂紋并擴展到接頭處時就會在鉚釘孔邊處自動停止，這時的鉚釘孔起到了止裂孔的作用，避免了更大災難性事故的產生。
2)材料選用不當。用于制造焊接產品的材料若選用不當，在降低基體金屬使用性能的同時也降低了焊接接頭的性能。例如，用轉爐鋼制造在氣溫為-20℃下的低溫條件服役的焊接結構必然要產生脆斷事故；若采用平爐鋼制造可避免事故的產生。
3)工藝制訂不合理。焊接結構的制造是由一系列工序組成的，其中裝配焊接是最關鍵的工序，因此焊接工藝的合理與否是至關重要。例如，若焊接方法選用不當，有可能因熱源能量不集中加熱時間過長、使熱敏感鋼的接頭脆化；或因預熱溫度不足，導致易淬火鋼焊接接頭產生冷裂紋；或對應選用堿性焊條的鋼材或接頭型式而采用了酸性焊條，則由于焊縫冶金質量低而易產生缺陷或引起脆化。
4)環境因素的影響。環境因素對焊接結構的使用壽命也會產生較大的影響。例如，在高溫下服役的焊接結構，由于強烈蠕變能導致結構失效而破壞；在低溫下工作的焊接結構由于接頭變脆易發生脆斷；接觸各種腐蝕介質的焊接結構，由于腐蝕作用，能導致結構過早地失效破壞。
5)運行及管理失誤。在生產中由于操作不當或管理疏忽造成焊接結構失效破壞的事例是經常產生的。尤其是對于一些受壓容器，由于不按操作規程作業，嚴重超載運行，或者沒有使用安全減壓閥，導致爆裂招來災難性事故的產生。

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