失效分析-教案

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1、失效分析■教案失效分析FailureAnalysisofMaterials课程编号：0202E10S《金属构件失效分析》廖景娱.化工出版社.2003总学时：28学时理论学时：26学时实验学吋：2学时学分:1.5学分教师：曹国剑11概述41」金属构件的失效及火效分析41.2失效分析的意义51.2.1促进科学技术的发展51.2.2提高装备及构件的质量61.2.3具有高经济效益和社会效益61.3金属构件的失效形式及火效分析61.3.1金属构件的失效形式61.3.2引起失效的原因71.4失效分析与其他学科的关系81.5失效分析主要任务和应具备的基木素质82失效分析基础知识92.1金属构件屮可能

2、引起失效的常见缺陷92.1.1铸态金属组织缺陷92.1.2金属锻造及轧制件缺陷122.1.3夹杂物及其对钢材性能的影响142.1.4金属焊接组织缺陷152.1.5钢铁热处理产生的组织缺陷182.2力学计算基本概念192.2.1传统强度理论及其适用范围20222断裂力学基木概念212.3环境作用机理222.3.1化学反应222.3.2电化学反应243金属构件常见的失效形式及其判据253.1变形火效253.1.1金属构件的弹性变形失效263.1.2金属构件的塑性变形失效273.1.3高温作用下金属构件的变形失效283.2断裂失效29321断裂失效的分类303.2.2韧性断裂313.2.3脆

3、性断裂34323疲劳断裂373.3腐蚀失效433.3.1腐蚀的类型433.2.2均匀腐蚀4523.3.3点腐蚀及缝隙腐蚀453.3.4晶间腐蚀483.3.5电偶腐蚀503.3.6氢腐蚀523.3.7应力腐蚀开裂533.3.8腐蚀疲劳563.4磨损失效57341屛损的类型573.4.2磨料磨损573.4.3粘着磨损583.4.4冲蚀磨损593.4.5微动磨损59346腐蚀磨损593.4.7疲劳磨损593.4.8提高耐僭性的途径604.失效分析的思路、程序和基本技能604.1失效分析的思路和逻辑方法604.1.1失效分析思路的重要性604.1.2构件失效过程及其原因和特点604.2失效分析

4、的程序614.2.1接受任务明确目的要求614.2.2调杏现场及收集背景资料614.2.3失效件的观察、检测和试验614.2.4确定失效原因并提出改进措施624.3失效件的保护、収样及试样清洗、保存624.3.1失效件的保护624.3.2失效件的取样624.3.3试样的清洗634.3.4试样的保存634.4常规测试技术634.4.1测试技术选用原则634.4.2化学成分分析634.4.3力学性能测试644.4.4金相检验644.4.5无损检验6431概述1.1金属构件的失效及失效分析山金属零部件构成各种各样的金属装备，这些金属零部件称为金属构件。任何金属装备及其构件都是为了完成某种规定

5、功能而设计制造。金属装备及构件在使用的过程中，由于应力、时间、温度、环境介质和操作失谋等原因的作用，失去其功能的现象时有发生。这种丧失其规定功能的现象称为失效。金属装备及其构件除了早期适应性运行及晚期耗损达到设计寿命有预料的正常失效外，在运行期间，金加装备及其构件在何吋、以何种方式发生失效是随机事件，还暂时无法完全预料。金属装备及其构件失效存在着各种不同的情况。装备整休失效的情况较少，往往是某个构件失效而导致装备整体失效。例如：压力容器在运行中突然产仝壳体开裂引起介质外泄或爆破，涡轮机在运行中突然发生叶片断裂而停止运转或使整机遭到破坏，这种完全失去原冇功能的现象亳无疑问是失效；但有些金

6、属装备性能恶化，不能完成指定任务，如换热器流道变形、污垢堵塞使传热系数下降，压缩机气缸金属装备及其构件的失效是经常发牛•的，某些突如其来的断裂失效述往往带来灾难性的破坏，给生命财产造成巨大的损失，这在国内外工业发展史上是屡见不鲜的。例如：据美国1982年统计，因机械零件断裂、腐蚀和磨损失效，每年造成的经济损失达3400亿美元，其屮断裂失效造成的损失约为1190亿美元。1980年3月27U,北海的石汕钻探船，山于连接五条立柱的水平横梁发牛•腐蚀疲劳断裂而完全倾覆，损失达儿冇万美元。1944年10刀20日，美国东俄亥俄州煤气公司液化天然气贮藏基地，一台直径21.3m,高12.8m的圆筒形储

7、罐由于在三分之一的高度处壳体破裂喷出气体和液体，随示爆炸起火，20min后，一台内径为17.4m的球罐因受热倒塌而爆炸，由此造成128人死广，经济损失达680万美元。1979年9月7日，中国某电化厂氯气车间的液氯钢瓶爆炸，使10t液氯外溢扩散，波及范围7.25平方公里，致使59人死广，779人中毒，当时统计的直接经济损失达63万元。1972年10月，一辆由齐齐哈尔开往富拉尔基的公共客车，行至嫩江大桥因小坑受到震动，前轴突然折断，致使客车4坠入江