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溶接継手のぜい性破壊    忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、溶接継手のぜい性破壊 について述べます。

 溶接構造物は、静的荷重による著しい変形あるいは破損、繰り返し
荷重による疲れ破損、衝撃に対するぜい性破壊などの危険性に対して
長期にわたり保証する必要があります。

  変形や疲れ破損は、応力計算、剛性計算により、応力を一定限界内
におさえて防止することができます。一方ぜい性破壊についてはこの
ような計算による防止法がありません。従って、溶接構造物においては、
鋼材の選定はぜい性破壊に対する敏感性をもとにして行う必要があります。



■ぜい性破壊の特徴
  溶接構造物に予期しない大きい荷重がかかるというのではなく、
設計時に予測された許容される応力のもとで使用していて、突然
亀裂が発生して、その亀裂がはやい速度で伝播し、一瞬にして機械、
構造物が破壊することがあります。これこそがぜい性破壊の特徴です。
ぜい性破壊は低応力下での瞬間的な破壊です。

  
  常温の鋼は結晶構造が体心立方格子になっていますが、延性的な
破壊とぜい性的な破壊の2つの破壊形態があります。
  延性破壊(せん断破損)は、破面は繊維状なり、著しい塑性変形を
ともないます。その破損はせん断応力が作用して起こります。この破損
は鉄の体心立方格子の (110)結晶面にそって発生しますs。
  
  一方ぜい性破壊(へき開破損)では、ほとんど塑性変形を伴いません。
また、分離破壊は鉄の(100)結晶面で発生するので、破面上では結晶
面はランダムな方向に開かれます。従って破面は光沢があります。
  

   
■構造物の破損の仕方 
  鋼構造物が延性破壊(せん断破損)するか、ぜい性破壊
(へき開破損)するかは、その構造物のおかれている環境や負荷
によって変わります。負荷の速度がきわめてはやい場合や、周囲
温度が低い場合、応力集中が大きい場合は、ぜい性破壊を起こし
やすくなります。
  
  溶接構造物は、溶接により高い引張残留応力を生じます。
また、溶接部にはどうしても若干の欠陥(切欠きや割れなど)が
存在しています。さらにこの溶接構造物が低温で使用されるなど
の悪条件が重なると、亀裂が発生し、高速で伝播することになり
ます。
  
  ぜい性破壊によって生じた低炭素鋼の破断面は板表面に対し
て直角に生じ、起点を中心としたラジアル模様或いはヘリン
ボーンといわれる逆八字形模様が認められます。




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