失效模式的判別

壓力容器失效過(guò)程信息是指由內(nèi)部誘發(fā)因素推斷的物理、化學(xué)過(guò)程信息，具體包含各類規(guī)則、機(jī)制、模型等，它通過(guò)樹結(jié)構(gòu)方式，利用科學(xué)的搜索對(duì)策，采取一定的解釋程序進(jìn)一步推理失效過(guò)程。

壓力容器失效機(jī)理分析

1）韌性斷裂失效機(jī)理

構(gòu)件斷裂之前出現(xiàn)的顯著宏觀塑性變形稱為韌性斷裂，它是金屬材料失效破壞的方式之一。對(duì)于韌性良好的材料而言。當(dāng)材料所承受的壓力載荷大于材料自身的強(qiáng)度極限時(shí)，容易造成韌性斷裂。韌性斷裂的失效特點(diǎn)為：材料的斷口周圍出現(xiàn)了明顯的宏觀塑性變形；且拉伸斷口呈現(xiàn)杯錐狀，斷口方向與主應(yīng)力垂直，錐面方向和較大切應(yīng)力平行，但有時(shí)整個(gè)宏觀斷口方向和較大切應(yīng)力平行，且會(huì)產(chǎn)生 45°的剪切斷口；斷口的顏色為灰暗色，表面呈纖維狀。廢氣吸收塔廠家

2）脆性斷裂失效機(jī)理

脆性斷裂失效是指構(gòu)件的裂紋在穩(wěn)定的擴(kuò)展過(guò)程中，并未出現(xiàn)明顯的塑性變形而造成的斷裂失效模式。實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，脆性斷裂是十分危險(xiǎn)的一種失效模式。脆性斷裂的失效特點(diǎn)為：在斷裂之前沒發(fā)現(xiàn)明顯的塑性變形，但實(shí)際分析案例中發(fā)現(xiàn)，通常其斷口垂直于正應(yīng)力，且斷口表面齊平；但往往其邊緣會(huì)缺少剪切唇口，或者斷口的剪切唇口較小。構(gòu)件脆性斷裂的斷口顏色呈現(xiàn)光亮或偏暗的情況。有時(shí)脆性斷裂的光亮斷口宏觀浮雕在迅速擴(kuò)展裂紋過(guò)程中，產(chǎn)生了發(fā)射性的線條，當(dāng)脆性斷口發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)反光的小平面；而對(duì)于脆性偏暗的斷口；其宏觀狀態(tài)則形成粗糙且未定型的表面，偶爾其斷口的外形也會(huì)出現(xiàn)晶粒。尾氣吸收塔廠家

3）疲勞斷裂失效機(jī)理

在交變載荷與應(yīng)變長(zhǎng)時(shí)間作用下的金屬材料或者零件，其損傷因不斷積累而造成的斷裂形成疲勞斷裂失效。疲勞裂紋的具體過(guò)程是疲勞裂縫發(fā)生、損傷擴(kuò)展為疲勞裂縫亞臨界狀態(tài)、然后擴(kuò)展為疲勞裂縫失穩(wěn)。其失效特點(diǎn)為：在交變載荷作用下，經(jīng)過(guò)一定量的周次循環(huán)而產(chǎn)生的斷裂問題；疲勞斷裂的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)低應(yīng)力脆斷突發(fā)特點(diǎn)；疲勞斷裂失效過(guò)程體現(xiàn)為局部區(qū)域性；在交變載荷作用下，金屬構(gòu)件的失效斷口周圍沒有出現(xiàn)宏觀的塑性變形特點(diǎn)，斷口呈現(xiàn)出明顯的貝殼紋花樣。蘇州氨氣吸收塔

4）蠕變斷裂失效機(jī)理

恒溫恒應(yīng)力長(zhǎng)期作用于金屬材料而形成緩慢塑性變形即為金屬蠕變。其失效特點(diǎn)為：工作條件為恒溫、恒力與長(zhǎng)期作用，緩慢的很長(zhǎng)時(shí)間變形速度；宏觀斷口存在顯著的氧化色或者黑色；微觀斷口一般是沿晶斷裂，不會(huì)產(chǎn)生疲勞條痕特點(diǎn)。

5）均勻腐蝕失效機(jī)理

金屬整個(gè)表面均勻地出現(xiàn)腐蝕作用，其失效特點(diǎn)為：受腐蝕的金屬構(gòu)件化學(xué)成分均勻的以及顯微組織的表面平均，均勻地腐蝕環(huán)境不受限制的覆蓋于金屬表面；均勻腐蝕可以理解為在金屬表面出現(xiàn)的局部電解腐蝕；均勻腐蝕下的金屬有色澤偏暗且光滑的表面形貌，或因大片金屬遭遇腐蝕而使表面較為粗糙。蘇州廢氣吸收塔

6）點(diǎn)腐蝕失效機(jī)理

點(diǎn)腐蝕失效指游離物質(zhì)在金屬材料和環(huán)境中發(fā)生化學(xué)作用造成的失效。其失效特點(diǎn)為：構(gòu)件局部區(qū)域出現(xiàn)腐蝕，有明顯的尖銳小孔，小孔進(jìn)一步擴(kuò)展為深孔甚至發(fā)生穿透；在潮濕的環(huán)境或者大氣中水膜凝聚于金屬表面，使得金屬表面時(shí)常發(fā)生點(diǎn)腐蝕；點(diǎn)蝕坑經(jīng)直觀放大發(fā)現(xiàn)其邊沿平滑，且由于孔底被腐蝕產(chǎn)物所覆蓋，坑底為深灰色；蝕坑經(jīng)過(guò)磨片垂直觀察，發(fā)現(xiàn)蝕坑大部分體現(xiàn)為圓形或者多邊形。

7）應(yīng)力腐蝕失效機(jī)理

在靜載拉力和腐蝕環(huán)境共同作用下，金屬材料形成的局部腐蝕破裂稱為應(yīng)力腐蝕失效。其失效特點(diǎn)為：敏感的腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力作用的工作環(huán)境中；腐蝕斷裂區(qū)和瞬斷區(qū)兩區(qū)域出現(xiàn)宏觀斷口。應(yīng)力腐蝕斷裂區(qū)表現(xiàn)為暗灰色，斷口組織較為粗糙，同時(shí)被腐蝕產(chǎn)物所覆蓋；瞬斷區(qū)出現(xiàn)的新鮮斷口大多呈現(xiàn)纖維狀且伴隨著輻射棱線；應(yīng)力腐蝕裂紋呈現(xiàn)樹枝狀形貌，分叉裂紋也是腐蝕產(chǎn)物累積效應(yīng)形成的結(jié)果。蘇州尾氣吸收塔

失效原因的判斷及預(yù)防措施

1、失效原因判斷

失效原因的判斷應(yīng)分別從是選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、環(huán)境、運(yùn)行操作等方面實(shí)施分析。

（1）選材：材料的選擇是否合理，材料的化學(xué)成分、冶金過(guò)程質(zhì)量、表面狀態(tài)是否正常，尤其需要了解材料強(qiáng)度、剛度、韌性等各類因素。若無(wú)法正確選材，應(yīng)用溫度明顯比材料蠕變溫度高；或材質(zhì)劣化，長(zhǎng)期在高溫環(huán)境中應(yīng)用時(shí)易造成材質(zhì)滲碳。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：構(gòu)件的幾何形狀、截面大小、圓角半徑大小、表面光潔程度等是否科學(xué)；結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的缺陷，形成了較大的殘余應(yīng)力等。

（3）環(huán)境因素：金屬所處環(huán)境中擁有較高或者較低濃度的腐蝕劑；溫度的提高也會(huì)增加金屬的腐蝕速率；金屬材料和環(huán)境介質(zhì)的相容性較差，且因濕度不適應(yīng)而直接破壞了材料表面的氧化膜；材料表面呈現(xiàn)出不均勻的狀態(tài)。氨氣吸收塔廠家

（4）運(yùn)行操作因素：違規(guī)進(jìn)行操作或安全附件失靈導(dǎo)致出現(xiàn)溫度突變或操作溫度比材料韌性轉(zhuǎn)變溫度低；使壓力容器內(nèi)部發(fā)生了化學(xué)異常反應(yīng)；下或者交變載荷作用下，使得應(yīng)力集中區(qū)域疲勞裂紋逐漸向失穩(wěn)斷裂擴(kuò)展；在交變載荷與腐蝕介質(zhì)的共同作用下，然后產(chǎn)生腐蝕疲勞斷裂。

2、 失效預(yù)防措施

（1）科學(xué)選材，在低溫下嚴(yán)格禁止采用非低溫用鋼，選擇高抗蝕的材料。

（2）改良結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡量采用圓滑過(guò)度以減少構(gòu)件的應(yīng)力集中；設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)盡可能地避免頻繁的交變載荷，避免超溫運(yùn)作及局部過(guò)熱，防止出現(xiàn)水停滯，通過(guò)熱處理對(duì)殘余應(yīng)力有效消除。

（3）強(qiáng)化材質(zhì)性能的定期檢驗(yàn)，對(duì)金屬構(gòu)件或設(shè)備所處的環(huán)境的腐蝕劑濃度實(shí)行嚴(yán)格檢測(cè)，并降低環(huán)境介質(zhì)的有效溫度等。

（4）改善介質(zhì)環(huán)境，減少氧化陽(yáng)離子，將適當(dāng)元素添加至材料中，提升材料的抗蝕能力，采用表面防護(hù)方法。

通過(guò)相應(yīng)的公式計(jì)算吸收塔內(nèi)壁所承受應(yīng)力值，由所計(jì)算出的結(jié)果可知，吸收塔的周向應(yīng)力值較大。但由于焊縫與噴嘴附近的應(yīng)力過(guò)于集中，以及焊縫在焊接殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用下，較終使得吸收塔的內(nèi)壁形成較大的應(yīng)力，這為應(yīng)力腐蝕提供了十分重要的條件。通過(guò)對(duì)失效破壞的吸收塔進(jìn)行深入分析發(fā)現(xiàn)，吸收塔的失效是由于集中應(yīng)力與腐蝕敏感介質(zhì)的共同作用，從而產(chǎn)生了樹枝狀形貌的裂紋，在微觀斷口出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物，在晶界面上有腐蝕凹坑。因此可判斷，吸收塔屬于應(yīng)力腐蝕失效。吸收塔的局部區(qū)域應(yīng)力集中較高，如殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力，以及因 KOH 引起材料的堿脆，這些因素加劇了吸收塔的應(yīng)力腐蝕失效。科學(xué)選材，改良條件，盡可能避免腐蝕環(huán)境；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為避免應(yīng)力過(guò)于集中，在吸收塔應(yīng)力集中區(qū)域安裝環(huán)形角鋼支撐架，從而降低殘余應(yīng)力。壓力容器損壞事故中由于逐漸擴(kuò)展的疲勞裂紋問題大概占 40%，因此，對(duì)疲勞失效特點(diǎn)、原因和措施進(jìn)行系統(tǒng)研究具有重要意義。

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