焊接缺陷分析與對策（第3版）

第1 章　概述 1

1.1 缺欠與缺陷 1

1.1.1 焊接缺欠與焊接缺陷的關(guān)系 1

1.1.2 焊接缺欠對接頭質(zhì)量的影響 3

1.2 焊接缺欠分類與控制 5

1.2.1 焊接缺欠的分類 5

1.2.2 各種焊接缺陷的控制 8

第2 章　焊縫外觀缺欠 11

2.1 焊縫外觀缺欠及質(zhì)量要求 11

2.1.1 常見的外觀缺欠 11

2.1.2 接頭外觀質(zhì)量要求及缺欠分級 14

2.1.3 焊接缺陷試樣的制備 16

2.2 焊縫咬邊 19

2.2.1 咬邊的類型及特點 19

2.2.2 焊縫咬邊對接頭質(zhì)量的影響 19

2.2.3 咬邊的原因及防止措施 21

2.3 未熔合及未焊透 22

2.3.1 未熔合及未焊透的危害 22

2.3.2 未熔合及未焊透產(chǎn)生的原因 24

2.3.3 未熔合及未焊透的防止措施 26

2.4 焊縫外觀缺欠分析示例 27

2.4.1 西氣東輸管道自動焊外觀缺陷的防止 27

2.4.2 高速焊鋼管焊縫凹陷和咬邊分析 31

2.4.3 螺旋埋弧焊鋼管的咬邊及防止 33

2.4.4 高爐立縫管極電渣焊接頭未熔合缺陷的防止 35

2.4.5 推土機油缸環(huán)焊縫未熔合缺陷的分析 36

2.4.6 CO2 垂直固定焊未熔合的原因及防止措施 37

2.4.7 加熱爐油管與彎頭未焊透缺陷的控制 39

2.4.8 鈦合金導彈艙體未焊透缺陷的分析 40

第3 章　焊縫成分偏析和夾雜物 44

3.1 焊縫中的成分偏析 44

3.1.1 焊縫中成分偏析的分類 44

3.1.2 偏析產(chǎn)生的原因及防止措施 45

3.1.3 鋼中的雜質(zhì)及含量控制 46

3.2 焊縫中的非金屬夾雜物 55

3.2.1 焊縫中夾雜物的分類及特征 56

3.2.2 夾雜物的分析方法 58

3.2.3 焊縫中夾雜物的防止措施 62

3.3 焊縫中偏析和夾雜物分析實例 63

3.3.1 高強鋼焊縫金屬中的非金屬夾雜物分析 63

3.3.2 螺旋焊管焊縫夾雜物分析及防止措施 70

3.3.3 微合金鋼焊縫金屬中夾雜物的分析 71

3.3.4 鋼板中夾雜物對高頻電阻焊管質(zhì)量的影響 74

3.3.5 奧氏體不銹鋼焊縫組織中的偏析分析 76

3.3.6 藥芯焊絲焊縫夾雜物與氣孔分析 78

第4 章　焊縫中的氣孔分析 82

4.1 焊縫中的氣孔 82

4.1.1 焊縫中氣孔的類型及特征 82

4.1.2 焊縫中氣孔的形成及危害 84

4.2 焊縫中氣孔分析方法 85

4.2.1 焊縫中氣孔產(chǎn)生的原因 85

4.2.2 影響氣孔產(chǎn)生的因素 86

4.2.3 防止焊縫中氣孔的措施 92

4.3 焊縫中氣孔分析實例 96

4.3.1 大型儲罐CO2 氣體保護立焊氣孔缺陷分析 96

4.3.2 埋弧焊管焊縫夾珠型氣孔的形成與防止措施 97

4.3.3 鋁鎂合金分餾塔及管道焊接氣孔分析 99

4.3.4 鍍鋅鋼板焊縫氣孔的形成與防止 102

4.3.5 2A12鋁合金管件電子束焊的氣孔缺陷分析 104

4.3.6 ZQ650-1轉(zhuǎn)軸焊接修復的氣孔問題及解決措施 106

4.3.7 預涂底漆鋼板CO2 立向下焊氣孔的消除 108

4.3.8 吊車梁T形焊縫氣孔產(chǎn)生原因及防止措施 110

4.3.9 小口徑耐熱合金鋼管鎢極氬弧焊氣孔分析 112

第5 章　焊接熱裂紋分析 114

5.1 焊接熱裂紋的分類、特征及影響因素 114

5.1.1 焊接熱裂紋的分類 114

5.1.2 焊接熱裂紋的特征 116

5.1.3 焊接熱裂紋的影響因素 117

5.2 焊接熱裂紋分析方法及防止措施 120

5.2.1 焊接熱裂紋分析方法 120

5.2.2 焊接熱裂紋分析的依據(jù) 121

5.2.3 焊接熱裂紋試驗方法 122

5.2.4 焊接熱裂紋試樣的切取和制備 125

5.2.5 焊接熱裂紋防止措施 126

5.3 焊接熱裂紋分析實例 127

5.3.1 乙烯工程9Ni鋼球罐焊接液化裂紋分析 127

5.3.2 核電站波動管對接焊縫微裂紋分析 131

5.3.3 東海大橋鋼箱梁焊縫熱裂紋的分析及解決措施 134

5.3.4 高錳鋼與低合金鋼焊接熱裂紋的防止措施 136

5.3.5 奧氏體不銹鋼管道焊接熱裂紋缺陷的模擬 138

5.3.6 GH600波紋管與0Cr18Ni9接管氬弧焊的熱裂紋分析 141

5.3.7 雙面螺旋埋弧焊裂紋產(chǎn)生原因及預防措施 144

第6 章　焊接冷裂紋分析 148

6.1 焊接冷裂紋的特點及影響因素 148

6.1.1 焊接冷裂紋的特點及分類 148

6.1.2 焊接冷裂紋的影響因素 150

6.2 焊接冷裂紋分析方法及防止措施 153

6.2.1 焊接冷裂紋試樣的選取 153

6.2.2 焊接冷裂紋的宏觀分析 154

6.2.3 焊接冷裂紋的微觀分析 157

6.2.4 焊接熔合區(qū)裂紋起源與擴展分析 160

6.2.5 焊接冷裂紋的防止措施 165

6.3 焊接冷裂紋分析與防止的實例 168

6.3.1 大厚度異種鋼焊接裂紋原因分析及防止措施 168

6.3.2 球罐類大型焊接容器裂紋和失效分析 173

6.3.3 船舶高強鋼結(jié)構(gòu)低溫環(huán)境下焊接冷裂紋的防止 180

6.3.4 超高強鋼魚雷殼體焊接裂紋的防止 182

6.3.5 西氣東輸X80管線鋼焊接冷裂紋分析 184

6.3.6 液壓支架用Q550 Q690高強鋼焊接裂紋分析 187

6.3.7 汽輪機主蒸汽線Cr5Mo鋼管焊接裂紋分析 191

6.3.8 龍灘水電站蝸殼排水閥閥座焊接裂紋分析及防止措施 193

第7 章　焊接結(jié)構(gòu)斷裂分析 197

7.1 焊接結(jié)構(gòu)的斷裂及強韌性匹配 197

7.1.1 焊接鋼結(jié)構(gòu)破斷事故 197

7.1.2 高強鋼焊縫的強韌性匹配 198

7.1.3 高強鋼焊縫韌性的判據(jù) 200

7.1.4 焊接結(jié)構(gòu)的應力集中與斷裂特征 201

7.2 斷裂分析的思路與方法 205

7.2.1 斷裂分析的方法、步驟與內(nèi)容 205

7.2.2 焊接結(jié)構(gòu)失效分析的試驗技術(shù) 208

7.3 焊接斷口分析 209

7.3.1 焊接斷口的分類及特征 209

7.3.2 焊接斷口的分析方法 214

7.3.3 斷口試樣的選取和制備 215

7.3.4 焊接斷口的宏觀和微觀分析 217

7.4 焊接結(jié)構(gòu)斷裂分析實例 223

7.4.1 高速列車運行條件下大跨度鋼橋焊接斷裂分析 223

7.4.2 水泥回轉(zhuǎn)窯筒體脆性斷裂失效分析 228

7.4.3 高強度管線鋼焊接接頭的斷裂韌性分析 231

7.4.4 煤礦用鉆桿斷裂原因分析及防止措施 234

7.4.5 客車后橋殼斷裂的分析和改進措施 236

7.4.6 汽車大梁(車架) 斷裂分析及修復措施 238

7.4.7 電鏟斗桿斷裂分析及修復工藝 241

7.4.8 大跨度鋼橋焊接結(jié)構(gòu)的疲勞損傷及防止措施 243

第8章　焊接缺陷檢驗方法　 248

8.1 焊接缺陷檢驗的依據(jù)與方法 248

8.1.1 產(chǎn)品質(zhì)量檢驗的依據(jù) 248

8.1.2 焊接檢驗方法分類 249

8.2 外部(宏觀) 焊接缺陷的檢驗 250

8.2.1 幾何偏差缺欠 250

8.2.2 不連續(xù)性缺欠 252

8.3 焊接內(nèi)在缺陷的檢驗方法 253

8.3.1 射線檢測(RT) 254

8.3.2 超聲波檢測(UT) 259

8.3.3 磁粉及滲透檢測 261

8.3.4 焊接接頭金相和電鏡檢測 267

8.4 工程中焊接缺陷檢驗示例 274

8.4.1 50000m3 液化天然氣儲罐9%Ni鋼的焊接質(zhì)量檢驗 274

8.4.2 天然氣長輸管線鋼的焊接質(zhì)量檢驗 277

8.4.3 鍋爐壓力容器換熱器的射線檢測 279

8.4.4 核反應堆容器的超聲波檢測 280

8.4.5 雙相不銹鋼的焊接性能檢驗 282

參考文獻 286

2100433B

本書除了闡明各類焊接缺陷（如焊縫外觀缺陷氣孔、夾雜物、裂紋、脆性斷裂等）的特征、產(chǎn)生焊接缺陷的原因、如何進行缺陷分析和提出防止對策等以外，還給出一些來自生產(chǎn)實踐的焊接缺陷分析與防止的示例，可以指導實際焊接生產(chǎn)。書中結(jié)合現(xiàn)代焊接技術(shù)的發(fā)展，突出實用性內(nèi)容的闡述，具有先進性和針對性強的特點。

本書主要供從事與焊接技術(shù)相關(guān)的工程技術(shù)人員、管理和質(zhì)量檢驗人員使用，也可供高等院校、科研院所、企事業(yè)單位的有關(guān)教學、科研人員參考。

本書第2版自2008年問世至今已經(jīng)走過6個年頭，承蒙很多高校材料力學教學第一線的老師和同學以及業(yè)余讀者的關(guān)愛和支持，已經(jīng)連續(xù)印刷了10次。 2012年獲得清華大學優(yōu)秀教材特等獎；同年，相應的教學成果獲得北京市高等學校優(yōu)秀教學成果一等獎。2012年本書第3版被列入 “十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材；2013年被批準為清華大學“985”三期名優(yōu)教材建設(shè)項目立項。

最近的6年里，著者秉承不斷提高課程重量、著力培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力的教育與教學理念，先后在清華大學、南京航空航天大學、北京工業(yè)大學以及北京郵電大學從事“材料力學”研究型教學的研究與實踐，堅持全過程講授這門課程，授課對象每年約200名。在同事和同學們的支持與幫助下，對于教育和教學改革又有了一些新的體會和收獲。材料力學（第3版）將著重反映6年來我們在研究型教學方面所取得的成果。主要有: 怎樣在基于普遍提高教學質(zhì)量的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力；怎樣提高課程的吸引力，增強課程教學的學術(shù)性；怎樣挖掘基本教學內(nèi)容的深度；怎樣對傳統(tǒng)內(nèi)容中的某些概念、理論和方法加以改革和更新，突出挑戰(zhàn)性。基于此，本書第3版修訂的主要內(nèi)容有以下幾方面。

第一，調(diào)整了部分章節(jié)，將材料的力學性能從“第2章 軸向載荷作用下桿件的材料力學問題”中獨立出來，形成“第3章 常溫靜載下材料的力學性能”； 重寫了“剪力圖與彎矩圖”作為第6章；將原來的第6章分為3章: “第7章 平面彎曲正應力分析與強度設(shè)計”和“第8章 彎曲剪應力分析與彎曲中心的概念”以及“第9章 斜彎曲、彎曲與拉伸或壓縮同時作用時的應力計算與強度設(shè)計”；將原來的第8章分為: “ 應力狀態(tài)與應變狀態(tài)分析”和“一般應力狀態(tài)下的強度設(shè)計準則及其工程應用”，分別列為第11章和12章；將原來的12章也分為兩章: “動載荷與動應力概述”和“疲勞強度與構(gòu)件壽命估算概述”，分別列為第16章和第17章。

第二，增加了部分教學內(nèi)容，主要有: 部分非金屬材料的力學性能；梁的位移疊加法中的逐段剛化法；應變分析；細長壓桿實驗結(jié)果；線性累積損傷與疲勞壽命估算等。

第三，將力系簡化的方法引入橫截面的內(nèi)力分析，改革傳統(tǒng)剪力圖與彎矩圖的畫法。

第四，正確處理變形與位移概念的聯(lián)系與區(qū)別，將確定梁的轉(zhuǎn)角和撓度的章節(jié)名改為“梁的位移分析與剛度設(shè)計”。

第五，在部分章節(jié)引入“反問題”: 相對于正問題，反問題的解答不是唯一的，通過對于反問題的思考，一方面可以加深對于正問題的理解；另一方面可以激勵創(chuàng)新思維。

第六，在部分章節(jié)設(shè)計了“開放式思維案例”作為學生課外學習和研究的資源。最近幾年的教學實踐表明，這對于刺激思維鼓勵創(chuàng)新是一種有效的措施。材料力學（第3版）第七，增加了若干工程案例以及災難性工程事故的力學解析。

第八，增加和改變了部分例題和習題。

隨著課程研究型教學在更多高校開展、深入和發(fā)展，材料力學的課程教學以及教材建設(shè)還會遇到一些新問題，我們將一如既往地堅持“在教學中研究，在研究中教學”，以不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為己任，在教學實踐的基礎(chǔ)上，不斷提高材料力學教材的質(zhì)量。

這一版的初稿于2012年下半年—2013年上半年在國內(nèi)完成；2013年7—8月在加拿大多倫多定稿。定稿期間，得到旅加的趙淵先生和范心明女士的大力支持和協(xié)助，在本書出版之際，著者謹表誠摯謝意。

誠摯地感謝廣大讀者對本書的關(guān)愛，希望大家對本書的缺點和不足提出寶貴意見。

范欽珊2014.1.11

• 課程資源

《建筑CAD（第3版）》數(shù)字課程的數(shù)字化資源為教材配套圖紙CAD文件、工程案例、拓展模塊等。

《建筑CAD（第3版）》配有二維碼資源。

《Ansys入門（第3版）》是中國電力出版社出版的書籍。

序

第1章 CAE及ANSYS概述

1.1 計算機輔助分析概論

1.2 有限元素法簡介

1.3 ANSYS軟件結(jié)構(gòu)

1.4 ANSYS軟件界面說明

1.5 ANSYs0nLineHelp系統(tǒng) 2100433B