从宏观上讲,脆性破坏的主要特征表现为断裂时伸长量极其微小。如果钢结构的最终破坏是由于其构件的脆性断裂导致的,那么我们称结构发生了脆性破坏。对于脆性破坏的结构,几乎观察不到构件的塑性发展过程,往往没有破坏的预兆,因而脆性破坏的后果经常是灾难性的.工程设计的任何领域,无一例外地都要力求避免结构的脆性破坏。
脆性断裂破坏大致可分为以下几类。
①过载断裂:由于过载,钢材强度不足而导致的断裂。这种断裂破坏发生的速度通常极高(可高达2 100 m/s),后果极其严重.在钢结构中,过载断裂只出现在高强钢丝束、钢绞线和钢丝绳等脆性材料做成的构件。
②非过载断裂:塑性很好的钢构件在缺陷、低温等因素影响下突然呈脆性断裂。
③应力腐蚀断裂:在腐蚀性环境中承受静力或准静力荷载作用的结构,在远低于屈服极限的应力状态下发生的断裂破坏称为应力腐蚀断裂。它是腐蚀和非过载断裂的综合结果。一般认为,强度越高则对应力腐蚀断裂越敏感。而对于常见碳钢和低合金钢而言,屈服强度大于700 MPa时,才表现出对应力腐蚀断裂的敏感性.
④疲劳断裂与腐蚀疲劳断裂:在交变荷载作用下,裂纹的失稳扩展导致的断裂破坏称为疲劳断裂;腐蚀性介质的作用,会对构件的疲劳寿命产生更显著的不利影响。近年来,由于海洋工程结构的发展,腐蚀疲劳已经成为疲劳研究的一个重要课题。疲劳断裂有高周和低周之分。循环周数在10以上者称为高周疲劳,属于钢结构中常见的情况。低周疲劳断裂前的周数只有几百或几十次,每次都有较大的非弹性应变.典型的低周疲劳破坏往往产生于强烈地震作用下。
⑤氢脆断裂:氢可以在冶炼和焊接过程中侵人金属,造成材料韧度降低导致断裂。焊条在使用前需要烘干,就是为了防止氢脆断裂.
钢结构脆性破坏在铆接结构时期就已经有所发生,不过为数不多,因而没有引起人们的重视;在焊接逐渐取代铆接的时期,脆性破坏事故增多。从1938年发生比利时哈塞尔特的全焊空腹析架桥破坏到1960年止,除船舶外,世界各地至少发生过40起引人注目的大型焊接结构破坏事故。
焊接结构出现脆性破坏事故比铆接结构频繁,其原因如下。
①焊缝经常会或多或少存在一些缺陷,如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等,这些缺陷往往成为断裂的起源。
②焊接后钢结构内部存在残余应力。残余应力未必是破坏的主因,但和其他因素结合在一起,可能导致开裂。
③焊接钢结构的连接处往往有较大刚性,当出现三条相互垂直的焊缝时,材料的塑性变形就很难发展。给出焊接区应力一应变关系曲线和原材料应力一应变曲线的对比。
④焊接使结构形成连续的整体,一旦裂缝开展,就有可能一断到底,不像在铆接结构中,裂缝常常在接缝处终止。
⑤对选材在防止脆性破坏中的重要性认识不足。
钢结构脆性破坏事故的不断发生,除了采用焊接外,还有以下原因:结构比过去复杂,有些结构的使用条件恶劣(如海洋结构),有的荷载很大,钢材强度和钢板厚度都有提高和增大的趋势,设计时采用更精细的计算方法并利用材料非弹性性能以降低造价,致使结构的实际安全储备比过去有所降低。这些因素综合在一起,发生脆断的概率就会提高。
从宏观上讲,脆性破坏的主要特征表现为断裂时伸长量极其微小。如果钢结构的最终破坏是由于其构件的脆性断裂导致的,那么我们称结构发生了脆性破坏。对于脆性破坏的结构,几乎观察不到构件的塑性发展过程,往往没有破坏的预兆,因而脆性破坏的后果经常是灾难性的.工程设计的任何领域,无一例外地都要力求避免结构的脆性破坏。
钢结构脆性破坏从宏观讲是由于断裂或者构件脆性断裂导致,对于脆性断裂建筑本身没有可预兆性,但是破坏对工程是致命的,一般造成钢结构脆性的原因有几点:
1、加载钢材强度不够,一般表现在高强钢丝束、钢绞线和钢丝绳等脆性材料做成的构件。
2、氢脆断裂:氢可以在冶炼和焊接过程中侵人金属,造成材料韧度降低导致断裂。焊条在使用前需要烘干,就是为了防止氢脆断裂.
3、钢构件本身的缺陷或者低温、腐锈等因素的影响。
4、腐蚀断裂,一般的建筑本身对防腐要求极其严格,要对常见的碳钢、合金钢屈服强度大于700MPA。 5、疲劳断裂,顾名思义也就是时效性,是最为常见的一种,疲劳断裂有高周和低周之分。循环周数在10以上者称为高周疲劳,属于钢结构中常见的情况。低周疲劳断裂前的周数只有几百或几十次,每次都有较大的非弹性应变.典型的低周疲劳破坏往往产生于强烈地震作用下。
6、焊接方面,焊接不合格,会产生缺陷,如裂纹、欠焊、夹渣和气孔,更甚者会在钢构内部产生残余应力,也会导致断裂的发生。