壓力容器失效分析

1、失效分析概述,杜晨陽(yáng)中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院,提 綱,失效和失效分析基本概念失效分析作用失效分析的步驟和思路斷口分析失效案例簡(jiǎn)介,失效的概念,失效：　　　GB3187-82中定義，產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能。對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品通常也稱(chēng)故障。　　　結(jié)構(gòu)、零件或機(jī)器的形狀、尺寸或材料性能發(fā)生改變，不能滿意地執(zhí)行預(yù)期的功能。　　　突發(fā)性、漸進(jìn)性和間歇性。,失效分析的概念,判斷失效模式、查找失效的原因和機(jī)理，提出防止類(lèi)似事故再次發(fā)生的技術(shù)活動(dòng)

2、和管理活動(dòng)。,失效分析的作用,飛機(jī)材料由于缺陷在不同階段所造成損失的例子：　　草圖階段損失為1　　生產(chǎn)階段再發(fā)現(xiàn)損失為10　　終檢階段損失為100　　出廠使用后損失為1000　　帶入產(chǎn)品改型損失為10000　　因缺陷失事?lián)p失達(dá)10萬(wàn)至100萬(wàn),失效分析的作用,1、失效分析可以減少和預(yù)防機(jī)械產(chǎn)品同類(lèi)失效現(xiàn)象重復(fù)發(fā)生，從而減少經(jīng)濟(jì)損失和提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量,失效分析的作用,2、失效是產(chǎn)品質(zhì)量控制網(wǎng)發(fā)生偏差的反映，失效分析是可靠性工程

3、的重要基礎(chǔ)技術(shù)工作，是機(jī)械產(chǎn)品全面質(zhì)量管理中重要組成部分和關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。,失效分析的作用,3、失效分析可為裁決事故責(zé)任、偵破犯罪案件、開(kāi)展技術(shù)保險(xiǎn)業(yè)務(wù)、修改和制訂產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面提供可靠科學(xué)技術(shù)依據(jù),失效分析的作用,4、失效分析可為技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步提供信息、方向、途徑和方法　 5、失效分析可為各

4、級(jí)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行宏觀經(jīng)濟(jì) 和技術(shù)決策提供重要 的科學(xué)的信息來(lái)源。,失效分析是從現(xiàn)在入手著眼于未來(lái)的科學(xué)，是從失敗入手著眼于成功的科學(xué)。,,,失敗,成功,人類(lèi)的進(jìn)化和發(fā)展,科技的進(jìn)步和提高,知識(shí)的探索和創(chuàng)新,失效分析預(yù)測(cè)預(yù)防,,失效是成功之母,失效分析是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,失效分析是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，特別是一

5、個(gè)大系統(tǒng)的失效，一般工作條件復(fù)雜、可疑點(diǎn)較多、難度也大，對(duì)失效人員的要求是知識(shí)面要廣，并具有一定深度，以及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?！　　∈且婚T(mén)綜合性的技術(shù)學(xué)科，涉及材料學(xué)、力學(xué)、摩擦學(xué)、腐蝕學(xué)和機(jī)械制造工藝。,如何開(kāi)展失效分析工作,開(kāi)展失效分析需要領(lǐng)導(dǎo)的重視和支持；需要有硬件的保證；需要失效分析人員有較高的素質(zhì)；有正確的失效分析思路和失效分析步驟。,對(duì)失效分析人員的要求,1、實(shí)事求是，用事實(shí)說(shuō)話，勇于堅(jiān)持真理；　2、敏銳的觀察力和熟練

6、的分析技術(shù)，善于捕捉失效信息和證據(jù)；　3、正確的失效分析思路和良好的失效模式、失效原因判斷能力，要有“醫(yī)生的思路，偵探的技巧”；　4、善于學(xué)習(xí)，他人、書(shū)本、實(shí)踐等；　5、扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和較廣的知識(shí)面。,失效分析的步驟,1)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，包括保護(hù)失效現(xiàn)場(chǎng)，查明事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)及失效過(guò)程。收集殘骸碎片，保護(hù)好斷口，寫(xiě)出現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查報(bào)告等。2) 收集背景材料：設(shè)備的基本參數(shù)、運(yùn)行記錄、維修記錄、失效歷史情況、設(shè)計(jì)圖樣及說(shuō)明書(shū)等3)

7、技術(shù)參量復(fù)驗(yàn)：對(duì)材料的化學(xué)成分、金相組織、常規(guī)力學(xué)性能等的復(fù)驗(yàn),失效分析的步驟,4 )深入分析研究： 失效件的宏觀檢查；斷口分析；無(wú)損探傷檢查；表面及界面成分分析；局部或微區(qū)成分分析；相結(jié)構(gòu)分析等。5 )綜合分析歸納，推理判斷提出初步結(jié)論6 )撰寫(xiě)失效分析報(bào)告。,失效分析的思路,失效分析全過(guò)程的思維路線。是指在思想中以機(jī)械失效的規(guī)律為理論依據(jù)，把通過(guò)調(diào)查、觀察和實(shí)驗(yàn)獲得的失效信息分別加以考察，然后有機(jī)結(jié)合起來(lái)做為一個(gè)統(tǒng)一整體綜合考察

8、，以獲取的客觀 事實(shí)為證據(jù)，全面應(yīng)用 邏輯推理的方法，來(lái)判 斷失效事件的失效模式， 并推斷失效原因。,失效分析的思路,1、撒大網(wǎng)逐個(gè)因素排除的思路　　操作人員、機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)、材料、制造工藝、環(huán)境和管理2、失效樹(shù)（故障樹(shù)）3、邏輯推理　　演繹推理、歸納推理、類(lèi)比推理等,延性斷裂,材質(zhì)工藝引起延性斷裂,引起延性斷裂設(shè)計(jì),材質(zhì)工藝復(fù)查,設(shè)計(jì)復(fù)核,,,嚴(yán)重超載引起延性斷裂,使用受力分析,,熱加工失效,金相組織力學(xué)

9、性能檢查,,冷加工失效,尺寸表面質(zhì)量檢查,,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失誤,設(shè)計(jì)復(fù)核,,選材失誤,材料強(qiáng)度復(fù)核,,,,,,,,,,,,,,斷口分析,斷口分析的任務(wù)：確定斷裂的宏觀性質(zhì)：延性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂確定斷口的宏觀形貌：纖維狀斷口、結(jié)晶斷口、放射花樣、剪切唇查找裂紋源區(qū)的位置和數(shù)量確定斷口的形成過(guò)程，裂紋從何處發(fā)展、向何處擴(kuò)展、擴(kuò)展的速度確定斷裂的微觀機(jī)制：解理、準(zhǔn)解理、微孔型，沿晶、穿晶確定斷口表面產(chǎn)物的性質(zhì),斷口的微觀分析,

10、鋼鐵材料在外力作用下因強(qiáng)烈滑移位錯(cuò)堆積，在變形大的區(qū)域產(chǎn)生很多顯微空洞?；蛞驃A雜物破碎，夾雜物和基體金屬界面的破碎而形成許多微小孔洞。孔洞在外力作用下不斷長(zhǎng)大，聚集形成裂紋直至最終分離，這種斷裂方式稱(chēng)為微孔聚集型斷裂（過(guò)載斷裂）其斷口為韌窩斷口,,無(wú)夾雜物的等軸韌窩,ZG25鋼 每個(gè)韌窩中有—球形硫化錳夾雜物,,剪切韌窩,撕裂韌窩,斷口的微觀分析,解理斷裂：晶體材料因受拉應(yīng)力作用沿著某些嚴(yán)格的結(jié)晶學(xué)平面分離的過(guò)程，其斷口為解理斷口。解

11、理斷裂前幾乎沒(méi)有塑性變形，宏觀特征是結(jié)晶狀小刻面，“放射狀”或“人字形”花樣解理斷裂的微觀形貌特征：河流花樣、解理臺(tái)階、舌狀花樣、扇形花樣、羽毛花樣等。,斷口的微觀分析,斷口的微觀分析,斷口的微觀分析,準(zhǔn)解理斷裂：塑性變形量大于解理斷裂又小于延性斷裂，在片狀馬氏體、回火馬氏體及貝氏體組織的鋼中常可看到。是一種脆性穿晶斷口。,斷口的微觀分析,沿晶斷裂：沿晶正向斷裂延性斷裂應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂疲勞斷裂,斷口的微觀分析,疲勞斷裂：疲勞源區(qū)