金属构件失效分析教程

《金属构件失效分析教程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、金属构件失效分析第一章概述第二章失效分析基础知识第三章金属构件常见失效形式及其判断第四章失效分析的思路、程序和基本技能第五章失效分析实例1概述1.1金属构件的失效及失效分析1、失效金属装备及其构件在使用过程中，由于压力、时间、温度和环境介质和操作失误等因素的作用，丧失其规定功能的现象。金属构件的失效大致可分为三种类型：①完全丧失其规定的功能；②部分丧失其规定的功能，虽仍能工作，但已不能圆满地完成规定的任务；③失去安全工作能力的装备，如火车或汽车刹车失灵等。例子：1979年9月7日，中国某电化厂氯气车

2、间的液氯钢瓶爆炸，使10t液氯外溢扩散，波及范围7．25km2，致使59人死亡，779人中毒，当时统计的直接经济损失达63万元。1984年12月3日凌晨，在印度博帕尔市的美国联合碳化物公司所属的—家化工厂，由于安全装置失灵，系统升压导致储罐管路破裂，泄出大量毒气，造成375人死亡，2000人重伤。该市50万居民中有20万受到毒气的侵害，其中2万人需要住院治疗。有关方面要求美国公司赔偿150亿美元的损失费。2011年11月19日泰安市新泰化工厂在冷凝器检修过程中发生一起爆燃事故，致使14人死亡，5人受

3、伤。黄岛输油管道原油泄漏爆炸，2013年11月22日，造成62人死亡、136人受伤，直接经济损失7.5亿元。经调查认定，事故发生的直接原因是：输油管道与排水暗渠交汇处管道腐蚀减薄、管道破裂、原油泄漏，流入排水暗渠及反冲到路面。原油泄漏后，现场处置人员采用液压破碎锤在暗渠盖板上打孔破碎，产生撞击火花，引发暗渠内油气爆炸。管理上的原因是：中石化集团公司及下属企业安全生产主体责任不落实，隐患排查治理不彻底，现场应急处置措施不当。2、失效分析对装备及其构件在使用过程中发生各种形式失效现象的特征及规律进行分析

4、研究，从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施，称为失效分析。3、失效分析目的通过对失效件的分析，明确失效类型、找出失效原因，采取改进和预防措施，防止类似的失效在设计寿命范围内再发生，对装备及其构件在以后的设计、选材、加工及使用都有指导意义。1.2失效分析的意义1、促进科学技术的发展失效分析是对事物认识的一个复杂过程，通过多学科交叉分析，找到失效的原因，不仅可以防止同样的失效再发生，而且能更进一步完善装备构件的功能，并促进与之相关的各项工作的改进。失效、认识(失效分析)、提高、再失效、再认识、再提

5、高，由此促进了科学技术的发展。2、提高装备及其构件的质量从设计、材料、制造等各方面进行改进，便可提高装备及其构件的质量。3、具有高经济效益和社会效益1.3金属构件的失效形式及失效原因失效形式是构件失效过程的表观特征，是可以观察的。而失效原因是导致构件失效的物理化学机制，是需要通过失效过程调查研究及对失效件的宏观、微观分析去诊断、发现和论证的。1、失效形式弹性变形失效当应力或温度引起构件可恢复的弹性变形大到足以妨碍装备正常发挥预定的功能时，就出现弹性变形失效。塑性变形失效当受裁荷的构件产生不可恢复的塑

6、性变形大到足以妨碍装备正常发挥预定的功能时，就出现塑性变形失效。韧性断裂失效构件在断裂之前产生显著的宏观塑性变形的断裂称为韧性断裂失效。脆性断裂失效构件在断裂之前没有发生或很少发生宏观可见的塑性变形的断裂称为脆性断裂失效。疲劳断裂失效构件在交变载荷作用下，经过一定的周期后所发生的断裂称为疲劳断裂失效。腐蚀失效腐蚀是材料表面与服投环境发生物理或化学的反应，使材料发生损坏或变质的现象，构件发生的腐蚀使其不能发挥正常的功能则称为腐蚀失效。磨损失效当材料的表面相互接触或材料表面与流体接触并作相对运动时，由于

7、物理和化学的作用，材料表面的形状、尺寸或质量发生变化的过程，称为磨损。由磨损而导致构件功能丧失，称为磨损失效。2、引起失效的原因设计不合理设计中的过载荷、应力集中、结构选择不当、安全系数过小(追求轻巧和高速度)及配合不合适等都会导致构件及装备失效。构件及装备的设计要有足够的强度、刚度、稳定性，结构设计要合理。分析设计原因引起失效尤其要注意：对复杂构件未作可靠的应力计算；或对构件在服役中所承受的非正常工作载荷的类型及大小未作考虑；甚至于对工作载荷确定和应力分析准确的构件来说，如果只考虑拉伸强度和屈服强

8、度数据的静载荷能力，而忽视了脆性断裂、低循环疲劳、应力腐蚀及腐蚀疲劳等机理可能引起的失效，都会在设计上造成严重的错误。选材不当及材料缺陷金属装备及构件的材料选择要遵循使用性原则、加工工艺性能原则及经济性原则。金属装备及其构件所用原材料一般经冶炼、轧制、锻造或铸造，在这些原材料制造过程中所造成的缺陷往往也会导致早起失效。制造工艺不合理金属装备及其构件往往要经过机加工(车、铣、刨、磨、钻等)、冷热成形(冲、压、卷、弯等)、焊接、装配等制造工艺过程。若工艺规范制订欠合理，则