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案例库 · 工程与运营 · 技术决策 · 1943

SS 斯谢内克塔迪号在码头断成两截——一堂 270 万美元的脆性断裂课

1943 年,一艘全新的油轮在波特兰码头突然断成两截。原因是焊接钢的脆性断裂,这件事后来改写了造船业。

凯泽公司 · 1943-01-16

怎么回事

1943 年 1 月 16 日,SS 斯谢内克塔迪号这艘由凯泽公司在俄勒冈州波特兰斯旺岛建造的全新 T2-SE-A1 油轮,在海试返航后停靠在舾装码头。天气平静,没有任何预兆,船体就在上层建筑后方几乎拦腰裂开,裂缝沿两侧一直延伸到龙骨。爆裂声据说 1 英里外都能听见。船首和船尾下沉到河底,中部则翘出水面,像被底板吊住一样。

美国海岸警卫队的官方调查把原因归为焊接缺陷,但后来人们认识到这其实是典型的脆性断裂。船体使用的是低等级钢材,在寒冷天气下会变得非常脆,而焊接过程又留下了内应力。裂纹在不到一秒内贯穿整艘船。建造成本是 270 万美元。

SS 斯谢内克塔迪号后来被修复,并于 1943 年 4 月重新投入使用,作为太平洋舰队的油船服役,直到 1962 年拆解。但这起事故成了工程史上的标志性案例:它是战时焊接船舶一系列脆性断裂中最受关注的一例,推动了断裂力学的基础研究,也促成了更严格的钢材规范、焊接质量控制,以及对船体设计中应力集中的更深入理解。

为什么会这样

  • 船体使用的低等级钢在寒冷天气下会变得危险地脆,这在当时并没有被充分理解。
  • 全焊接结构带来了铆接船没有的内应力;焊接把船体拉紧,在接头处形成了应力集中。
  • 裂纹从一个很小的缺陷在不到一秒内扩展,说明焊接钢的脆性断裂可以毫无预警地毁掉一整座结构。
  • 战时造船强调速度而不是质量,而焊接结构的质控标准当时还远不成熟。
代价船体损失 270 万美元;后经修复并继续服役丢脸

教训

脆性断裂可以在没有警告的情况下毁掉焊接结构。低等级钢在寒冷天气里会变脆,而焊接又会引入应力,足以把船体直接裂成两半。

后来呢

SS 斯谢内克塔迪号的断裂,是战时焊接船舶一系列脆性断裂中的代表事件,推动了现代断裂力学的发展。相关调查促成了更严格的钢材规范,要求更好的缺口韧性,也带来了更严格的焊接质量控制,以及对应力集中和温度如何影响结构完整性的基础认识。该船本身被修复后又服役了整个战争时期,但它的失效成了全球工程教育中的经典案例。

资料来源

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