第5章焊接结构的脆性断裂.docx

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第5章焊接结构的脆性断裂

第5章焊接结构的脆性断裂

§5-1研究脆断的意义及典型事故

一、研究脆断的意义

众所周知，工程设计中是用屈服强度来确定材料的许用应力。

[σ]=σs/n，n>1：

安全系数。

设计的强度条件为：

σ≦[σ]

一般认为结构在许用应力以下工作就不会产生塑性变形更不会产生断裂，然而实际情况并非如此，常常有些结构会在应力远低于屈服强度的情况下发生断裂，长期的生产实践使人们认识到，上述强度条件仅能保证构件不发生塑性变形及随后的韧性断裂，却不能防止脆性断裂。

在焊接工艺出现以前，结构的脆断出现的比较少，没有引起人们的重视，但是在焊接结构得到广泛应用以来，脆断事故比以前明显增多了，这是因为在焊接结构的应用初期，人们对它的特点没有深刻的认识，没有按照他的规律办事，在结构设计上没有考虑焊接结构的特点，只是把原来的结构型式原封不动地改为焊接，把铆钉改为焊缝，这是不行的，因为有些结构型式适合铆接却不一定适合焊接，硬要这样做必然导致脆断事故的上升，脆断事故的增加，给人民的生命财产造成了巨大的损失，它引起了世界范围内有关人员的高度重视，防止脆性断裂的问题终于被提到议事日程上来了。

讲到这里，大家对研究脆断的意义应该有了一些认识，为了加深这个认识，我们给大家介绍几起国内外的脆断事故是有好处的，大家可以从事故的损失中看到研究脆断的必要性。

二、典型事故：

1、美国的自由轮：

在二次大战期间，美国建造4694艘自由轮全焊接船，有970艘自由轮上出现大小不等的裂纹1442处。

其中24艘甲板全部横断，8艘一断两节，4艘沉没。

2、比利时的桥梁：

在二次大战期间，比利时在阿尔拜特运河上建了50座桥，在之后不长的时期内，前后有十多座发生了脆断事故，而且断裂时的载荷都不大，比如其中一座叫哈塞尔特的桥，跨度为74.52米，在建成14个月之后，于1938年3月14号晚突然断塌，断塌时桥上没有一个人、一辆车，据说当时只有一条狗在桥上跑，当时气温是零下20度，河面上有阵风。

3、压力容器：

1944年10月20号美国东俄亥俄煤气公司，液化气储存基地储罐爆炸，该基地有3台球型储罐，内径17.4米，一台圆筒形储罐，直径21.3米，高12.8米，事故首先由圆筒型储罐开始，最初是储罐开裂，喷出气体和液体，接着一声巨响化为火焰，然后储罐爆炸，酿成大火，20分钟后，距它最近的一台球罐因底脚过热而倒塌、爆炸，使灾情进一步扩大。

这次事故造成死亡128人，损失达680万美圆。

另一起事故发生在1973年西班牙的马德里，一台5000立方米的球型煤气储罐，在水压试验时三处开裂而破坏，死伤15人。

我国的情况：

7几年吉林某化工基地绿气罐爆炸死伤人员无数。

在讲解焊接结构的脆性断裂之前我们首先要对金属材料的断裂有所了解。

§5-2金属材料的断裂及其影响因素

一、金属材料断裂的分类、特征及断口

按断裂形态分：

根据材料断裂前所产生的宏观塑性变形量的大小来确定断裂类型，可以分为韧性断裂与脆性断裂。

1、韧性断裂

特点：

断裂前发生明显的宏观塑性变形，断口呈暗灰色，纤维状。

2、脆性断裂

断裂前塑性变形很小，具有突然性，因此危害性很大，

特点：

（1）断裂时工作应力很低，一般低于材料的屈服极限。

（2）脆断的裂纹源总是从内部的宏观缺陷处开始的。

（3）温度降低脆断倾向增加。

（4）脆性断口平齐而光亮且与正应力垂直。

按裂纹扩展路径分：

穿晶断裂；沿晶断裂。

按断裂机制分：

解理断裂，剪切断裂；

按断口的宏观去向分：

正断型；切断型。

3、断口

韧性断口：

杯锥状，由纤维区，放射区，剪切唇三个区域组成，

脆性断口：

晶粒状，表面平齐，与正应力方向垂直。

二、影响金属材料断裂的主要因素

1、应力状态的影响

任何材料都有自己的正断抗力Sot、剪断抗力tk和剪切屈服限tT，它们是金属材料所固有的力学常数，它们的物理意义是：

正断抗力Sot：

试件中的最大正应力达到Sot时，出现正断，属于脆性断裂。

剪切屈服限tT：

试件中的最大切应力达到tT时，材料屈服，出现塑性变形。

剪断抗力tk：

试件中的最大切应力达到tk时，产生剪断，属于塑性断裂。

而外载荷在试件不同的截面上产生的最大正应力σmax和最大剪应力τmax及其她们的比值τmax/σmax与加载方式有关，例如：

杆件受单轴拉伸时，σmax作用在与载荷方向垂直的截面上；最大剪应力τmax作用在与载荷方向成45度角的截面上，并且，

当圆棒受扭转时，最大剪应力τmax作用在与中心轴垂直的截面上，而最大正应力σmax则作用在与中心轴成45度角的截面上。

并且：

τmax=σmax

可见同一构件、同样大小的载荷用不同的方式加载,它产生的最大正应力σmax和最大剪应力τmax的数值及比值τmax/σmax是不同的,这些差别对材料的脆断是有影响的,这个就是看载荷造成的最大正应力σmax和最大剪应力τmax中是σmax先达到正断抗力Sot,还是τmax先达到剪断抗力tk,前者产生脆断，后者产生韧断。

很多书上把比值τmax/σmax称为应力状态软性系数。

但是要靠计算去看σmax、τmax哪个先达到Sot、tk是很麻烦的，因为你假定一个载荷去计算造成的应力σmax和τmax时，可能它们一个都没有达到Sot、tk，也可能都超过了，很难判定它们谁先谁后．但是如果我们求出这种加载方式的τmax与σmax的比值，也就是应力状态软性系数，再借助力学状态图就可以很清楚

的表现出来．就很容易判断了．

力学状态图的做法：

设纵轴表示切应力，横轴表示正应力，当一种材料确定了，也就知道了正断抗力Sot、剪断抗力tk和剪切屈服限tT则可做出右图，在该图上通过Ｏ点的任一条直线其斜率都为应力状态软性系数τmax/σmax，它表示一种加载方式的应力状态，

如果直线首先与剪切屈服限tT相交，则表示该种加载方式将使试件内的最大剪应力τmax首先达到剪切屈服限tT，产生塑性变形，达到剪断抗力tk时产生延性断裂，

如果直线首先与Sot相交时，则表示该种加载方式将使试件内的σmax首先达到Sot，故产生脆断．

因此，任何提高τmax/σmax比值的加载方式或应力状态都有利于产生塑性变形，反之则有利于脆性断裂。

例如：

单轴拉伸时，τmax/σmax＝１／２

　　　而三轴拉伸时，主应力为σ1、σ2、σ3且σ3≠0则σmax=σ1，

可见比值τmax/σmax下降了，所以脆断的危险性加大了。

当σ1=σ2=σ3时τmax/σmax=0，在力学状态图上为横轴，说明材料必然是脆断。

力学状态图可以用来解释许多断裂现象，试验证明许多材料在单轴或双轴拉伸下呈现塑性，当处于三轴拉伸应力下，因不易发生塑性变形而呈现脆性。

在实际结构中，三轴应力可能由三轴载荷产生，但更多的情况下是由结构的几何不连续性引起的，这是由于实际构件在设计制造过程中或多或少总可能产生裂纹、缺口等缺陷，由于这些缺陷的存在，整个结构虽然处于单轴双轴拉伸应力状态下，但是在缺口尖端往往会出现局部三轴应力状态的缺口效应。

为什么在裂纹尖端缺口根部会产生三轴应力状态呢？

我们取一个处于单轴拉应力场中的裂纹来说明：

在受力过程中由于应力集中的原因，缺口根部的应力必然很大，在它的作用下缺口根部的材料将伸长，根据体积不变原理，材料在某方向上的伸长必然引起其他两个方向即宽度和厚度方向上的收缩，但由于缺口平面上不承受应力，所以没有横向收缩，缺口尖端以外的材料受到的应力较小，引起的横向收缩也较小，可见横向收缩是不均匀的，使得缺口根部较大的横向收缩受阻，结果产生横向和厚度方向的拉伸应力，这样就在缺口根部出现了三向应力。

这就说明了为什么脆断事故一般都起源于具有严重应力集中效应的缺口处，而在试验中也只有引入这样的缺口才能产生脆断行为。

2、温度的影响

温度主要影响材料本身的正断抗力Sot、剪断抗力tk和剪切屈服限tT值，随着温度的上升Sot基本不变，而tT却很快下降，这一结果就相当于改变了力学状态图的形状，使图形变矮了，使得原本可以先和Sot相交的应力状态变得先与tk相交了，使材料由原来的脆性断裂变为延性断裂。

T↑→tT↓Sot不变→脆性↓

一般来说随着温度的降低材料的脆性增加，当温度降至某个临界值时将出现延性断裂到脆性断裂的转变，这个温度称之为转变温度，转变温度随τmax/σmax的降低而提高，带缺口的试件转变温度比光滑试件高，拉伸试样的转变温度比扭转的高。

3、加载速度的影响

加载速度主要影响材料的剪切屈服限tT值，随着加载速度的提高，剪切屈服限tT提高而正断抗力Sot基本不变，这就使得力学状态图变高了，使得本来先与tT相交的应力状态变得先与Sot相交了，材料将由韧性断裂变为脆性断裂。

加载速度↑→tT↑Sot不变→脆性↑

这是因为加载速度主要是通过应变速度来影响剪切屈服限tT的，可以设想当加载速度很高时，材料还没来得及进行塑性变形，载荷就上升的很高了，这时就好像tT升高了。

应当指出，在同样的加载速率下，当结构中有缺口时，应变速率可呈现出加倍的不利影响，因为此时有应力集中存在，应变速率比无缺口时高的多，从而大大降低了材料的局部塑性，这也说明了为什么结构钢一旦开始脆性断裂，就很容易产生扩展现象，这是因为当缺口根部小范围金属材料发生断裂时，则在新裂纹前端的材料立即受到高应力和高应变载荷，换句话说，一旦缺口根部开裂就有高的应变速率，从而不管其原始加载条件是动载还是静载，随着裂纹加速扩展，应变速率更是急剧增加，致使结构最后破坏。

4、材料状态的影响

材料状态主要是指板厚，晶粒度和化学成分；

（1）厚度上升，脆断危险性上升，

厚度的不利影响主要表现在2个方面：

一是厚板在缺口处容易形成三轴应力状态，使厚度方向的收缩和变形受到较大的限制，使材料变脆。

而厚度较小时，材料沿厚度方向能比较自由的收缩，不易产生三向应力。

二是厚板在轧制过程中，轧制次数少，终轧温度高，组织疏松，内外均匀性较差。

（2）晶粒度越细，转变温度越低，不易出现脆断。

（3）C、N、O、H、S、P增加脆性，Mn、Ni、Cr、V减少脆性。

§5-3金属材料断裂的评定方法

前面我们讲了材料的破坏形式受多种因素影响，同一种材料在不同的影响因素下可能出现脆断，也可能出现延性断裂，那么我们怎样判断结构在使用条件下会不会产生脆断呢？

这就需要一个评定材料抗断性的指标和方法。

最初在大量低强度钢的试验基础上提出了缺口韧性指标，由于许多材料的缺口韧性和温度关系密切，所以常称为转变温度方法；高强度材料往往不表现出明显的转变温度现象，要求有更高级的方法来评定材料的抗断性，随着科技的发展，出现了用断裂力学方法来评定高强度材料的抗断性，根据材料的强度级别，分别以临界应力强度因子，缺口尖端临界张开位移，临界J积分等为断裂判据

下面我们主要对转变温度方法作些介绍：

一、转变温度方法

该方法是用带缺口的试件来进行冲击、落锤、静弯等多种试验来确定材料的脆—韧转变温度，把它和结构的使用温度联系起来，来评定钢材的脆性—韧性行为。

为什么试件上要带有缺口呢？

这是因为

（1）任何零件内部都是有缺陷的，一些加工方法也可能在零件表面产生划痕，而焊接工艺则可能出现裂纹、夹杂等，因此只有用带有缺口的试件试验，才能真实反映材料的抗脆性破坏的能力。

（2）在缺口处造成应力集中，使塑性变形局限在缺口附近不大的范围内，并保证在缺口处发生破断，以便正确测定材料承受冲击载荷的能力。

1、冲击试验

由于这种试验试件小，容易制备，费用低，因此不论作为材料质量控制，还是对事故进行分析研究，在各国都得到普遍采用，该试验进行的思路是：

在不同的温度下对一系列试件进行试验，然后根据冲断各试件所用的能量的不同，或断口情况来找出脆性—韧性特性与温度之间的关系。

（1）试样

目前常用的有却贝V型缺口冲击试样和梅氏U型缺口冲击试样。

试样长55毫米，10毫米见方。

（2）试验方法

将试件放在试验机的支座上，使缺口面受拉伸，在将具有一定重量的摆锤举到一定高度H，使其获得一定的位能GH，然后将其释放，冲断试样，摆锤的剩余能量为Gh，摆锤冲断试样所失去的能量（位能）即使试样破断所做的功称为冲击功。

单位：

公斤·米，以Ak示之，则Ak=G（H-h）公斤·米。

做一组这样的标准试件，在不同的温度下重复进行以上试验，试验结束后我们怎样评定转变温度呢？

通常有三种方法：

（3）评定方法

ⅰ、能量标准

试验证明，随着温度的上升，冲断试件所需的冲击功Ak也显著上升，一般认为这种能量变化主要取决于裂纹产生前和裂纹开始扩展时的缺口根部的塑性变形量，当塑性变形较小时，需要较小的冲击功，而变形较大时需要较大的冲击功，也就是说冲击功越大则说明断裂前产生的塑性变形越大，如果我们将试验所得的冲击功Ak与温度的关系做出曲线，就能得到一个冲击功Ak值变化较大的温度区间，即转变温度区间，在该区间以上表示，只有当缺口根部发生了一定塑性变形值后才会开裂，所以冲击功Ak较大是韧性断裂，而在这个温度区间以下时，缺口根部的塑性变形很少，甚至几乎没有塑性编写时就会开裂，所以，冲击功Ak较小，是脆断。

ⅱ、断口标准

以试件的断口形貌来衡量转变温度特性，称为断口形貌转变温度，当温度较低时，试件的断口是脆性的晶粒状解理断口，当温度较高时，断口为塑性的纤维状剪切断口，所以随着温度的提高，断口由脆性的晶粒状解理断口向塑性的纤维状剪切断口过渡，断口上的晶粒状断面占全断面的百分率也是变化的，把这个百分率随温度的变化关系作出一条曲线，从曲线上可以找到一个百分率突变的温度区间，这就是断口形貌转变温度，它代表了由晶粒状破坏向纤维状剪切破坏的转变，在实际工作中常以断口中晶粒状断面的百分率达到某一百分数的温度作为转变温度，而不是以某一温度区间，一般来说，断口形貌转变温度是不会低于断裂能转变温度的。

ⅲ、延性标准

测量出冲击试件缺口根部厚度随温度的变化，具体的说是测量随温度的增加缺口根部的横向收缩量或无缺口面的横向膨胀量，对应于3.8%的侧面膨胀率的温度是较常用的转变温度。

2、爆炸膨胀试验和落锤试验

冲击试验法采用的标准的缺口冲击式样，其应力与应变状态与实际服役条件不同，为更接近实际情况，需要采用更厚、更宽的式样，这时冲断式样的冲击功也需加大，摆锤冲击试验机已不能满足要求，故需要用爆炸试验或落锤试验；

（1）爆炸膨胀试验

爆炸膨胀试验是用全厚度的正方形钢板作试件：

355mm*355mm

在试件中央堆焊一小段脆性焊道，并锯一缺口作为起裂点，然后将其安置在环形支座上，从上方用炸药包施加爆炸压力，这个爆炸力作用在试件上在不同的温度下，可能出现不同的损伤，这些损伤归纳起来可以分为四种不同的情况：

（a）、平裂情况钢板没有产生凹陷变形而断裂，这说明断裂是完全脆性的。

（b）、凹裂情况钢板产生一定的凹陷而裂开，裂纹贯穿板的边缘，这种破坏情况已带有一定的塑性，但基本上还是脆性的。

（c）、凹陷和局部断裂情况钢板有明显的凹陷，但仅在起裂点周围有少量破裂，而裂纹没有超越塑性变形区，这种情况说明材料具有较大的韧性。

（d）、膨胀撕裂情况钢板发生较大的膨胀，裂口是被撕开的，这说明完全是塑性破坏。

在1、2之间存在一个临界温度，低于它材料发生平裂，高于它发生凹裂，此温度称为无延性转变温度，简称NDT。

它表明温度低于NDT时材料断裂没有延性，断裂是脆性的。

在2、3之间也存在一个弹性断裂转变温度，简称FTE，在这个温度一下，裂纹能够向低应力区扩展，高于这个温度，裂纹只能在应力达到屈服点范围内扩展，而不向低应力区扩展。

在3、4之间存在一个延性断裂转变温度，简称FTP。

在此温度之上，断裂完全是塑性撕裂的。

如果找到无延性转变温度NDT，则FTE和FTP可按下列经验公式算出：

FTE=NDT+33℃（60F）

FTP=FTE+33℃（60F）=NDT+66℃（120F）

NDT还可以用简单的落锤试验求出，而不必用较昂贵的爆炸试验。

（2）落锤试验

标准试件有3种尺寸：

P1型：

25mm×90mm×360mm：

P2型：

19mm×51mm×127mm：

P3型：

16mm×51mm×127mm；

在试件受拉伸的表明中心平行于长边方向堆焊一条长约64mm宽约13mm的脆性焊道，对于厚度超过标准厚度的试件，只从一面机加工至标准厚度，未加工表面作为受拉表面，在焊道中央垂直焊缝锯一人工缺口，把试件缺口朝下放在支座上，支座中部有止绕块，在不同的温度下用锤头冲击，试验按照标准选择锤头重量、支座的跨距与试验止绕块，试件断裂的最高温度为无延性转变温度。

上面讨论了测量转变温度的几种方法，用不同的方法所测定的转变温度是不同的，它不仅随测定方法而异而且式样尺寸、加载方式和加载速度不同都会影响转变温度的高低，因此在一定条件下测得的转变温度，并不能说明该材料制成的构件就一定在此温度下发生冷脆，也就是说实际构件的冷脆温度与式样所测得的转变温度并不相同，试验所测得的冷脆温度只能用于对比不同材料在相同试验条件下变脆倾向的大小，而不能说明该材料所制成的构件到底在什么温度下脆断。

二、断裂力学方法（略）

§5-4焊接结构的特点及对脆断的影响

上面我们讲了金属材料脆断的特点、形态、影响因素,通过上面的叙述我们知道了金属材料的脆断与其受到的应力状态有关，而应力状态又与材料中的缺口、应力集中等因素有关，我们讲金属材料的脆断主要是为讲焊接结构的脆断服务的，在讲脆断事故中我们讲过自从焊接结构广泛使用以来，脆断事故明显增加，可见焊接结构比其它结构如铆接结构更容易出现脆断，这说明焊接结构的脆断除了与上术影响因素有关外，还有其自身的特点。

所以在这一节里，我们把焊接结构本身的一些与脆断有关系的特点给大家介绍一下：

1、刚性大、整体性强、对应力集中敏感

同样的一个结构形式用铆接时就很少出现脆断，而用焊接时容易发生脆断，这重要的一个原因就是因为焊接结构刚性大、整体性强、对应力集中敏感。

我们知道这种连接方式是使俩个被连接件之间达到原子间的结合，是一种刚性连接，联结件之间不易产生相对位移，所以表现出很强的刚性和整体性，由于刚性大、整体性强焊接结构对应力集中就特别敏感。

美国的自由轮的甲板仓口处的裂纹就很能说明这个问题，以往当这种形式的轮船采用铆接结构时，虽然应力集中很大，但并未发生脆断事故，在采用了焊接结构以后，却发生了一系列脆断事故。

对这个问题进行深入研究后发现，船体设计不合理是造成破坏的主要原因之一，就拿它的仓口部位来说，最初它的仓口设计是矩形的，四个角都是直角，应力集中很大，用铆接时由于刚性小，对应力集中不敏感，虽然应力集中大，该部位也不出现脆性裂纹，当改用焊接时仍用这种结构就不行了，所以当时自由轮的脆断事故有相当一部分是从仓口尖角处萌生裂纹的，这就是因为改工艺后没有改设计，没有认识到焊接工艺刚性大、整体性强、对应力集中敏感的特点。

当把尖角改为圆角以后，这里的裂纹基本消除了。

实验证明，这两种结构由于应力集中情况不同，承载能力大不相同，破坏时所需的能量亦有很大的差别，拉力试验表明；

改进前的矩形设计承载能力为680吨，破坏能量为25870焦耳；

改进后的圆角设计承载能力为910吨，增大到1.4倍，破坏能量为660520焦耳，增加了20多倍。

2、接头的应变时效

从产生原因上看，应变时效分为2种：

（1）钢材经冷加工（如剪切钢板）产生塑性变形，随后又经过150~400℃加热引起脆化，这一过程叫应变时效。

塑性变形（剪切、冷作矫形）——→加热（150~400℃）——→脆化——→叫应变时效。

（2）近缝区金属受焊接热循环作用，在某些刻槽尖端附近，及前道焊缝的缺陷附近，将产生很大的塑性变形，这一由热循环引起的塑变将引起更大的脆化，这一过程叫动应变时效，也叫热应变脆化。

加热和塑变同时——→脆化——→叫动应变时效（热应变脆化）。

上述两种时效的差别在于前者塑变和加热不是同时进行的，而后者却是同时的。

先产生塑变，后进行加热的叫应变时效；

塑变和加热同时进行的叫动应变时效，也叫热应变脆化。

在这两种时效中又以动应变时效对脆化的影响大些。

有人用实验探讨了上述关系；

他们先用同一温度下的不同预弯量来模拟塑变量大小对脆断的影响，得出预弯量越大也就是冷变形越大转变温度越高，对脆断的影响越大如图5-20（a），接下来又用不同温度下的预弯来模拟温度对热应变程度的影响，发现摄氏250度下的预弯脆性转变温度最高，对脆断的影响最大，如图5-20（b）

对于焊接结构来讲，这2种时效都是存在的，因此对于焊接接头的应变时效区给予充分的注意。

焊后热处理可以消除这两类时效对低碳钢及一些合金钢的影响，恢复其韧性。

因此对应变时效敏感的一些钢材进行焊后热处理不但可以消除焊接残余应力，而且能改变局部脆性，对防止结构脆断是有利的。

3、金相组织对脆性的影响

焊接接头各部分的金相组织是不同的，它导致了接头各部分的缺口韧性也不相同，试验表明焊缝的转变温度最高，热影响区次之，在热影响区中，粗晶区的转变温度又比细晶区高。

可见热影响区的性能与它的显微组织有关，而热影响区的显微组织主要取决于钢材的原始显微组织，材料的化学成分，焊接方法和焊接线能量。

对于一定的钢种和焊接方法来说，热影响区的显微组织主要取决于焊接线能量。

实践证明，过小的线能量造成淬硬组织，容易导致裂纹，过大的线能量造成晶粒粗大，产生脆化。

正确的做法是在不出现冷裂纹的前提下减小线能量，对提高热影响区的韧性，控制脆化是有好处的，在实际施焊过程中可以通过多层焊以适当的小规范焊接来获得满意的韧性。

在多道焊时每道焊缝的焊接热循环对前一道焊缝和热影响区有热处理的作用，对提高韧性是有利的。

4、焊接缺陷的影响

焊接缺陷对脆断的影响很大，据美国对船舶脆断事故的调查表明有40%的脆断事故是从焊接缺陷处开始的，各种缺陷中以裂纹对脆断的影响最大。

焊接缺陷对脆断的影响不但与其种类、形状、大小有关，而且与其所在部位有关，如果在高值拉应力区或应力集中区出现焊接缺陷，就更加危险，所以最好将焊缝布置在应力集中区以外。

除去裂纹以外，咬肉、未焊透、外形不良等焊接缺陷都会产生应力集中，引起脆性破坏。

5、角变形和错边的影响

角变形和错边降低结构的抗脆断能力。

在角变形和错边比较大的接头中，如承受拉应力，由于力线不通过中心，而产生附加弯矩，在拉力和弯矩的共同作用下，可造成接头的低应力破坏，另外焊缝的加厚高在熔合线处的应力集中将使这一情况变得更加严重。

为了提高熔合线处的韧性，降低应力集中系数，可加焊防裂焊缝，它有消除咬肉，给焊缝整形的功能，并且能改变熔合线方向，改善焊缝的受力条件。

6、残余应力的影响

（1）残余应力对脆断强度的影响

残余应力对脆断强度的影响与温度有很大的关系，当温度在材料的转变温度以上时，残余应力对脆断没有影响；当温度在材料的转变温度以下时，拉伸残余应力对脆断强度有不利影响，它将和工作应力迭加，共同作用在外载荷很低时发生脆性破坏。

有人做了这样一个试验，他首先拿没有焊接残余应力的缺口试件测量其随温度变化的破坏强度，得到PQDG线，DG线相当于材料的屈服极限，即对无残余应力的试件，无论温度高于或低于转变温度，其破坏强度都高于或等于材料的屈服极限。

然后又用了既有缺口又有残余应力的试件试验，在温度高于转变温度时，破坏强度与无残余应力的相重合，即试件仍在外载荷达到屈服极限以上破坏。

说明此时焊接残余应力对破坏强度没有影响。

当温度在转变温度附近时，破坏强度急剧下降，而在低于转变温度时试件在很低的应力下破坏。

可见此时残余应力对脆断的影响很大。

由于拉伸残余应力总是位于焊缝附近，而峰值往往达到屈服极限，焊缝附近又容易出现焊接缺陷，因此该峰