失效分析
結合材料特性及實際應用場景,對失效部件進行材料失效分析,確定失效原因,為進一步采取措施提供依據。
常見的失效原因:
1.設計不合理
其中結構或形狀不合理,材料存在缺口、小圓弧轉角、不同形狀過渡區(qū)等高應力區(qū),未能恰當設計引起的失效比較常見??傊O計中的過載荷、應力集中、結構選擇不當、安全系數過小(追求輕巧和高速度)及配合不合適等都會導致構件及裝備失效。構件及裝備的設計要有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性,結構設計要合理。
2.選材不當及材料缺陷
金屬裝備及構件的材料選擇要遵循使用性原則、加工工藝性能原則及經濟性原則,首先要考慮遵循使用性原則。使在特定環(huán)境中的構件,對可預見的失效形式要為其選擇足夠的抵抗失效的能力。如對韌性材料可能產生的屈服變形或斷裂,應該選擇足夠的拉伸強度和屈服強度;但對可能產生的脆性斷裂、疲勞及應力腐蝕開裂的環(huán)境條件,高強度的材料往往適得其反。在符合使用性能的原則下選取的結構材料,對構件的成形要有好的加工工藝性能。在保證構件使用性能、加工工藝性能要求的前題下,經濟性也是必須考慮。
3.制造工藝不合理
金屬裝備及其構件往往要經過機加工(車、銑、刨、磨、鉆等)、熱冷變形(沖、壓、卷、彎等)、焊接、裝配等制造工藝過程。若工藝規(guī)范制訂不合理,則金屬設備或構件在這些加工成形過程中,往往會留下各種各樣的缺陷。如機加工常出現的圓角過小、倒角尖銳、裂紋、劃痕;冷熱成形的表面凹凸不平、不直度、不圓度和裂紋;在焊接時可能產生的焊縫表面缺陷(咬邊、焊縫凹陷、焊縫過高)、焊接裂紋、焊縫內部缺陷(未焊透、氣孔、夾渣),焊接的熱影響區(qū)更因在焊接過程經受的溫度不同,使其發(fā)生組織轉變不同,有可能產生組織脆化和裂紋等缺陷;組裝的錯位、不同心度、不對中及強行組裝留下較大的內應力等。所有這些缺陷如超過限度則會導致構件以及裝備早期失效。
4.使用操作不當和維修不當
使用操作不當是金屬裝備失效的重要原因之一,如違章操作,超載、超溫、超速;缺乏經驗、判斷錯誤;無知和訓練不夠;主觀臆測、責任心不強、粗心大意等都是不安全的行為。如對裝備的檢查、檢修和更換不及時或沒有采取適當的修理、防護措施,也會引起裝備早期失效。