1.失效的定義:
完全失去原定功能;
雖還能運行,但已失去原有功能或不能達到原有功能;
雖還能運行,但已嚴重損傷而危及安全,使可靠性降低。
2.失效的方式:
1)從廣義上分類:
過度變形失效:由于超過變形限度而失效。
斷裂失效:由于出現裂口而失效。
表面損傷失效;因表面腐蝕而導至失效。
2)一般分類:可分為
a)過度變形失效:失效后存在較大的變形。
b)斷裂失效:失效是由于存在缺陷如裂紋、腐蝕等缺陷而引起的。
c)表面損傷失效:因腐蝕、表面損傷、材料表面損傷等原因引起的失效。
3.失效的原因
1)韌性失效:容器所受應力超過材料的屈服強度發生較大的變形而導致失效,原因為設計不當、腐蝕減薄、材質劣化強度下降、超壓、超溫。斷口有纖維區、放射紋區、剪切唇區。
2)脆性失效:容器在無明顯變形情況下出現斷裂導致失效,開裂部位存在較大的缺陷(主要是裂縫),材質劣化變脆、應力腐蝕、晶間腐蝕、疲勞、蠕變開裂。斷口平齊,有金屬光澤,斷口和最大主應力方向垂直。
3)疲勞失效:容器長期受交變載荷引起的疲勞開裂導致疲勞失效。原因為容器長期受交變載荷、開裂點應力集中、開裂點上有小缺陷。斷口比較平齊光整,有三個區萌生區、疲勞擴展區和瞬斷區。其中擴展區有明顯的貝殼樣條紋。
4)腐蝕失效:因腐蝕原因導致失效。
均勻腐蝕減薄導致強度不夠;應力腐蝕導致斷裂;晶間腐蝕導致開裂;氫蝕導致開裂、點蝕造成的泄漏;縫隙腐蝕造成的泄漏或開裂;沖蝕造成局部減薄,泄漏;雙金屬腐蝕造成局部減薄。
晶間腐蝕:金屬材料均屬多晶材料,晶粒間存在晶界,晶間腐蝕是指晶界發生腐蝕。
應力腐蝕:金屬材料的材質、介質、和拉應力三個因素共同作用下發生的裂紋不斷擴大。裂紋的發展可以是沿晶的也可以是串晶的。
氫蝕:在高溫下氫氣常形成原子狀態氫極易滲透到鋼材內部,進入鋼材的氫與滲碳體中的碳生成甲烷,使滲碳體脫碳材料變軟,生成的甲烷在金屬中體積增大,使金屬內壓力增大金屬表面形成鼓包。
腐蝕失效的形式:韌性失效、脆性失效、局部鼓脹、爆破、泄漏、裂紋泄漏、低應力脆斷、材質劣化。
5)蠕變失效:容器在長期高溫下受力會發生蠕變,出現蠕變損傷、變形,導致失效。
6)密封失效:密封墊材質有問題;安裝不良,造成泄漏而導致失效。
7)其他:A)材質劣化長期在高溫下運行材質會發生劣化現象,材質劣化有三種石墨化、珠光體球化、合金元素重新分布。以上三個原因使強度下降,或脆化。
8)制造遺留缺陷,使用中進一步發展。
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