《机械零件失效分析与预防》对输气管道失效分析的指导
机械零件的失效分析
失效分析方法和技术
1
外部检查
通过外部观察和测量,我们可以找到外部因素对失效的影响。
2
内部检查
通过内部切割和断面观察,我们可以了解零件的内部结构和缺陷情况。
3
材料分析
使用材料分析技术,如金相显微镜、扫描电镜等,可以帮助我们研究材料性质和 缺陷。
实例:钢件的疲劳失效分析
失效模式分析
通过分析钢件的疲劳失效形态, 我们可以确定失效模式和机制。
老化特征
通过观察塑料件的颜色变化、表面开裂等现象, 可以判断是否发生老化。
替代材料
通过寻找抗老化性能更好的材料,可以延长塑料 件的使用寿命。
结论和总结
机械零件的失效分析是提高产品可靠性和寿命的重要工具。通过深入研究失 效模式和原因,并采取相应的改进措施,我们可以更好地理解和应对机械零 件失效问题。
通过了解失效原因,我们可以改进设计、材料和制造过程,提高机械零件的可靠性和寿 命。
失效分析的基本原理
1 失效模式与机理
了解失效模式和机理可以帮助我们快速定位和识别失效的根本原因。
2 数据收集与分析
通过收集和分析失效数据,我们可以找到共同点和规律,帮助我们预测和预防将来的失 效。
3 实验与测试
通过实验和测试,我们可以验证我们对失效原因和机制的假设,从而得到更可靠的结论。
断口分析
观察钢件的断口形态,可以帮助 我们了Байду номын сангаас失效的根本原因。
金相分析
通过金相显微镜观察钢件的显微 组织,可以揭示材料的缺陷和组 织性质。
实例:塑料件的老化失效分析
老化机制
塑料件的老化失效通常由紫外线辐射、热氧化、 水解等因素引起。
老化测试
机械零件的失效分析-学习领悟
机械零件的失效分析失效:零件或部件失去应有的功效零件在工作过程中最终都要发生失效。
所谓失效是指:①零件完全破坏,不能继续工作;②严重损伤,继续工作很不安全;③虽能安全工作,但已不能满意地起到预定的作用。
只要发生上述三种情况中的任何一种,都认为零件已经失效。
一般称呼失效大多是特指零件的早期失效,即未达到预期的效果或寿命,提前出现失效的过程。
失效分析:探讨零件失效的方式和原因,并提出相应的改进措施。
根据失效分析的结果,改进对零件的设计、选材、加工和使用,提高零部件的使用寿命,避免恶性事故的发生,带来相应的经济效益和社会效益。
一、零件的失效形式失效形式分3种基本类型:变形、断裂和表面损伤。
1、变形失效与选材(机件在正常工作过程中由于变形过大导致失效)①弹性变形失效(由于发生过大的弹性变形而造成的零件失效)弹性变形的大小取决于零件的几何尺寸及材料的弹性模量。
金刚石与陶瓷的弹性模量最高,其次是难溶金属、钢铁,有色金属则较低,有机高分子材料的弹性模量最低。
因此,作为结构件,从刚度及经济角度看,选择钢铁是比较合适。
②塑性变形失效(零件由于发生过大的塑性变形而不能继续工作的失效)塑性变形失效是零件中的工作应力超过材料的屈服迁都的结果。
一般陶瓷材料的屈服强度很高,但脆性非常大,因此,不能用来制造高强度结构件。
有机高分子材料的强度很低,最高强度的塑料也不超过铝合金。
因此,目前用作高强度结构的主要材料还是钢铁。
2、断裂失效①塑性断裂零件在受到外载荷作用时,某一截面上的应力超过了材料的屈服强度,产生很大的塑性变形后发生的断裂;②脆性断裂脆性断裂发生时,事先不产生明显的塑性变形,承受的工作应力通常远低于材料的屈服强度,所以又称为低应力脆断;③疲劳断裂在低于材料屈服强度的交变应力反复作用下发生的断裂称为疲劳断裂;④蠕变断裂在应力不变的情况下,变形量随时间的延长而增加,最后由于变形过大或断裂而导致的失效;3、表面损伤①磨损失效磨损主要是在机械力的作用下,相对运动的接触表面的材料以细屑形式逐渐磨耗,而使零件尺寸不断变小的一种失效方式。
油田用双金属机械复合管失效原因分析与对策
油田用双金属机械复合管失效原因分析与对策双金属机械复合管在油田中应用广泛,其结构特点是由内层钢管和外层耐腐蚀材料组成,通过机械或粘接方法将其连接在一起。
但是,在使用过程中也存在一些问题,例如失效问题。
本文将分析双金属机械复合管失效的原因,并提出相应的对策。
一、管材品质问题双金属机械复合管失效的原因之一是管材品质问题。
钢管表面可能存在裂口、坑洼、气孔等缺陷,这些缺陷会在使用过程中逐渐扩大,最终导致管道失效。
对于外层耐腐蚀材料,如果材料质量不过关,可能会导致其与内层钢管的连接失效,缺陷处容易出现腐蚀、浸渍等现象,导致管道失效。
对策:应对管材进行严格检测,如X射线探伤、超声波检测等,确保管材表面没有明显缺陷和掺杂物;同时,应保证外层材料质量过关,选择合适的耐腐蚀材料,确保与内层钢管的连接牢固可靠。
二、应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂是双金属机械复合管失效的另一个原因。
在油田环境下,管道内部可能存在高温、高压、酸性等恶劣环境,长期下来,管道内部就会受到应力作用,导致应力腐蚀开裂,最终导致管道失效。
对策:在设计双金属机械复合管时,应考虑到油田环境的恶劣性质,选择合适的耐腐蚀材料,并根据实际情况合理选择管材厚度和连接方式,减小应力集中。
在使用过程中,要定期进行检测和维护,防止管道内部出现应力腐蚀开裂。
三、接头失效双金属机械复合管接头连接失效是另一个导致管道失效的原因。
接头连接处存在着强的应力集中,如果接头连接处不牢固可靠,就会导致管道出现漏油等问题。
对策:在接头连接设计时,应加强接头连接强度,选择合适的焊接方式和锁合方式。
对于接头连接处,应定期进行检测和维护,并进行保养和维护。
综上所述,双金属机械复合管在油田应用过程中,失效原因主要包括管材品质问题、应力腐蚀开裂和接头失效等。
为了避免管道失效,应加强管材质量控制和设计,定期检测和维护管道,发现问题及时处理。
这样可以有效减少管道失效率,保障油田安全生产。
机械零件失效分析
机械零件失效分析机械零件是构成机械设备的基本组成部分,其质量和性能的好坏直接关系到整个机械设备的可靠性和安全性。
然而,在机械设备的长期运行中,由于各种原因,机械零件可能会出现失效现象。
失效分析是一种通过分析失败机械零件的失效原因来帮助我们改进设计、制造和维修策略的方法。
一、失效类型机械零件的失效类型多种多样,常见的包括疲劳失效、磨损失效、腐蚀失效、断裂失效等。
疲劳失效是指材料在交变载荷作用下的长期疲劳过程中逐渐出现的损伤。
磨损失效是指机械零件在运行过程中由于与其他零件或外界环境的摩擦而造成的表面磨损。
腐蚀失效是指机械零件由于环境中的化学腐蚀而失效。
断裂失效是指机械零件由于超过其承载能力而发生断裂。
二、失效原因机械零件失效的原因也是多种多样的,常见的有材料问题、设计问题、制造问题、装配问题、使用问题等。
材料问题是指机械零件材料的质量或性能不达标,如含气体、夹杂物、晶粒非均匀等。
设计问题是指机械零件在设计过程中存在结构强度不足、刚度不够的问题。
制造问题是指机械零件在加工过程中存在加工质量不合格、工艺控制不严等问题。
装配问题是指机械零件在装配过程中存在装配不当、配合间隙设计不合理等问题。
使用问题是指机械零件在使用过程中存在操作不当、润滑不足等问题。
三、失效分析方法失效分析是通过分析失效零件的失效样品、现场情况以及相关维修记录来查找失效原因。
常用的失效分析方法包括物理分析、化学分析、力学分析、金相分析等。
物理分析是通过观察失效零件的外部形态和内部结构来判断失效形式。
化学分析是通过对失效零件进行化学成分分析以及腐蚀产物分析来判断失效原因。
力学分析是通过对失效零件进行力学性能测试以及有限元分析等方法来判断失效原因。
金相分析是通过对失效零件进行金相组织观察以及晶体学分析等方法来判断失效原因。
四、失效分析结果的应用失效分析的最终目的是为了指导我们改进机械零件的设计、制造和维修策略,提高机械设备的可靠性和安全性。
管道失效分析和对策措施
浙江钱清发电有限责任公司管道失效隐患分析及防范对策前言:本文结合公司#1、#2机组管道安装情况,对管道设计、安装存在的不足可能导致的失效类型进行了分析,提出了解决失效隐患的改进措施。
一、管道的损坏现象主要有以下几种形式『1』:1. 蒸汽管道的高温蠕变疲劳损坏。
主要发生在蒸汽温度高于480摄氏度的主蒸汽管道、再热热段蒸汽管道及一些高温的承压部件如:异种钢焊缝、弯头、阀门、三通等部件,由于存在较高的热应力而容易因蠕变疲劳提前失效。
这些部件的使用寿命主要由材料的高温蠕变强度及部件承受的应力所决定。
2. 管道过载荷引起的损坏。
如果实际载荷超过了计算假设的热负荷、静力学和动力学数据,则发生了过载荷行为。
原因可能有:1) 调节装置失灵。
2) 冷却水管道、喷水管道及阀门尺寸选择错误。
3) 水击、凝结水冲击。
如管道水击或汽锤引起管道的变形、断裂损坏。
此种损坏现象主要发生在管道投运时疏水不尽所致。
我公司对外供热母管曾经发生一起水击,导致多处管道脱离支架。
长兴发电有限责任公司#2炉再热热段管道在冲管时发生水击现象,导致管道多处变形,吊架损坏。
4) 压力冲击5) 形状错误或不佳,尤其是承受蠕变应力的部件6) 负荷过渡方式错误7) 封闭的介质液体受热8) 支吊错误或失灵9) 材料错误3. 管道振动引起的损坏。
振动可引起断裂或摩擦部位的管道断裂。
引起管道振动的原因主要与管道及支吊系统的设计维护有关。
4. 管道及接管座的热疲劳损坏,包括母管管孔处的热疲劳裂纹。
主要发生在喷水减温器、喷水减温减压阀及喷水阀后管道及存在滞留蒸汽管道的管孔及接管座上,热疲劳裂纹产生的机理如下:蒸汽管道支管中存在滞留而引起水滴落在该管壁上的情况时,由于水和蒸汽间存在着巨大的温度差,介质接触表面产生很高的表面应力,引起管道内壁形成网状(或放射状)裂纹,如图1(北仑电厂再热热段至低旁暖管管道角焊缝上裂缝)和图2(某电厂再热器微量喷水减温器后管道内壁网状裂纹)所示。
机械零件的失效分析-学习领悟
机械零件的失效分析失效:零件或部件失去应有的功效零件在工作过程中最终都要发生失效。
所谓失效是指;①零件完全破坏,不能继续工作;②严重损伤,继续工作很不安全;③虽能安全工作, 但已不能满意地起到预定的作用。
只要发生上述三种情况中的任何一种,都认为零件已经失效。
一般称呼失效大多是特指零件的早期失效,即未达到预期的效果或寿命,提前出现失效的过程。
失效分析:探讨零件失效的方式和原因,并提出相应的改进措施。
根据失效分析的结果, 改进对零件的设计、选材、加工和使用,提高零部件的使用寿命,避免恶性事故的发生,带来相应的经济效益和社会效益。
一、零件的失效形式失效形式分3种基本类型:变形、断裂和表面损伤。
1、变形失效与选材(机件在正常工作过程中由于变形过大导致失效)①弹性变形失效(由于发生过大的弹性变形而造成的零件失效)弹性变形的大小取决于零件的几何尺寸及材料的弹性模量。
金刚石与陶瓷的弹性模量最高,其次是难溶金属、钢铁,有色金属则较低,有机高分子材料的弹性模量最低。
因此,作为结构件,从刚度及经济角度看,选择钢铁是比较合适。
②塑性变形失效(零件由于发生过大的塑性变形而不能继续工作的失效)塑性变形失效是零件中的工作应力超过材料的屈服迁都的结果。
一般陶瓷材料的屈服强度很高,但脆性非常大,因此,不能用来制造高强度结构件。
有机高分子材料的强度很低, 最高强度的塑料也不超过铝合金。
因此,目前用作高强度结构的主要材料还是钢铁。
2、断裂失效①塑性断裂零件在受到外载荷作用时,某一截面上的应力超过了材料的屈服强度,产生很大的塑性变形后发生的断裂;②脆性断裂脆性断裂发生时,事先不产生明显的塑性变形,承受的工作应力通常远低于材料的屈服强度,所以又称为低应力脆断:③疲劳断裂在低于材料屈服强度的交变应力反复作用下发生的断裂称为疲劳断裂;④蠕变断裂在应力不变的情况下,变形量随时间的延长而增加,最后由于变形过大或断裂而导致的失效:3、表面损伤①磨损失效磨损主要是在机械力的作用下,相对运动的接触表面的材料以细屑形式逐渐磨耗,而使零件尺寸不断变小的一种失效方式。
机械零件的失效分析
u : 弹性能
u
1
2
e e
1
2 e
2E
4. 塑性 是指材料断裂前发生塑性变形的能力。常用
断后伸长率和断面收缩率来衡量材料的塑性。
断后伸长率 LL0 100%
L0
断面收缩率 A0 A100%
A0
显然,断后伸长率和断面收缩率越大,材料的 塑性越好。
5. 硬度 表征材料软硬程度的性能,具体来说是指材
其他材料的应力-应变曲线 1–纯金属, 2–脆性材料, 3–高弹性材料
二、静载性能指标
1. 刚度 —零(构)件受力时抵抗弹性变形的能力,它
等于材料弹性模量与零(构)件横截面积的乘积。
单向拉伸(或压缩):
E F A EA F
纯剪切:
G F A G A F
第一章机械零件的失效分析
FAILURE ANALYSIS OF MACHINE ELEMENTS
2. 零件失效的原因:为了预防零件失效,必须做到设 计正确,选材恰当和工艺合理。为此,我们不仅要 熟悉零件的工作条件,掌握零件的受力和运动规律, 还要把它们和材料的性能结合起来,即从零件的工 作条件中找出其对材料的性能要求,然后才能做到 正确选择材料和合理制定冷、热加工的技术条件及 工艺路线。 而研究零件各种形式的失效是深刻了解零件工作 条件的基础。
FAILURE ANALYSIS OF MACHINE ELEMENTS
3. 常见的失效方式
过量变形 Excessive deformation 断裂 Fracture 疲劳 Fatigue 磨损 Wear 高温蠕变 High temperature creep 腐蚀 Corr形
机械零部件失效分析与预防
零部件失效分析与预防讲义主讲机械工业理化检验人员技术培训和资格鉴定委员会湖北省分委会谭国良高工零件失效分析及预防课程内容1.失效与失效分析2.失效分析的工作内容和意义3.失效类型的鉴别4.引起零件失效的原因5.失效分析的一般作法(方法及程序)6.失效分析报告7.失效分析的基本技术8.典型零件失效分析案例附录:参考资料第一章失效与失效分析一.失效GB3187-82中定义:“失效(故障)—产品丧失其规定的功能。
对可修复产品,通常也称为故障。
”零件由于某种原因,导致其尺寸、形状、材料的组织、性能发生变化而不能园满地完成指定的功能即为失效。
失效形式各种各样,装备整体失效的情况比较少,往往是某个零件先失效导致装备整体失效。
如:汽轮机叶片断裂(完全不能工作)轴承长期使用后磨损出现哨声或降低精度(性能劣化)火车紧急制动失灵(失去安全工作能力)弹簧弹性丧失(性能劣化)压力容器运行过程中管路爆裂(停机检修)二、失效分析判断产品的失效模式,查找产品失效机理和原因,提出预防再失效的对策的技术活动和管理活动,叫失效分析。
失效分析的主要目的:通过对失效件的分析,明确失效类型,找出失效原因,采取改进和预防措施,防止类似的失效在设计寿命范围内不再发生,从而使产品质量得以提高。
注意:不在于造出具有无限寿命的机械,而是确保机械产品在给定的寿命期限内不发生早期失效,或者把机械失效限制在给定的范围之内。
三、失效的危害性装备及零件的失效是经常发生的,某些突如其来的断裂失效往往带来灾难性的破坏,给生命财产带来巨大损失。
1.零件失效:较轻的失效,导致机械产品不能正常工作,降低生产效率,降低产品质量,误工误事。
例1、刮胡子的刀片磨损失效例2、轴承零件机加工过程中产品磨削裂纹例3、热处理过程中淬火开裂例4、冷冲模具磨损失效。
2、零件失效:较重的失效,导致机械或装备不能工作,停工停产造成重大经济损失。
例1:石化厂再沸器管子损坏,全厂停工修理再沸管费用不高,但一次停工需10~20天,停一天损失20多万元,间接损失更大。
零件失效分析与预防高级研修班讲义
零件失效分析及预防高级研修班讲义第一章零件的失效及其危害性一、零件的失效失效零件由于某种原因,导致其尺寸、形状、或材料的组织与性能发生变化而不能完满地完成指定的功能。
如:沙发弹簧弹性丧失汽车变速箱齿轮磨损电动机轴断裂二、零件失效的危害性1、零件失效,导致机械不能正常工作,降低生产效率,降低产品质量,误工误事。
例:冷冲模具磨损失效2、零件失效,导致机械不能工作,停工停产,造成重大经济损失。
例:黄河家峡水电站22.5万千瓦水轮发电机风叶掉脱,刮坏全部定子线圈,直接损失257万元。
3、零件失效,导致机毁人亡第二章零件失效分析工作容和意义一、零件失效分析零件失效分析:判断零件失效性质、分析零件失效原因、研究零件失效的预防措施的技术工作。
二、零件失效分析工作容1、判断零件失效性质畸变失效、断裂失效、磨损失效、腐蚀失效。
2、分析零件失效原因设计、材料、加工、装配、使用、维护。
3、研究零件失效的预防措施修改设计?更换材料?改进加工?合理装配?正确使用?及时维护?三、零件失效分析意义1、减少和预防同类机械零件的失效现象重复发生,提高产品质量,提高产品竞争力。
如:汽车拉杆断裂失效及热处理工艺改进2、分析机械零件失效原因,为事故责任认定、侦破刑事犯罪案件、裁定赔偿责任、保险业务、修改产品质量标准等提供科学依据。
3、为企业技术开发、技术改造提供信息,增加企业产品技术含量,从而获得更大的经济效益。
第三章零件失效形式一、畸变失效尺寸畸变或体积畸变(长大或缩小)形状畸变(如弯曲或翘曲) 发生畸变的零件不能承受所规定载荷,不能起到规定的作用,与其他零件的运转发生干扰,导致零件失效。
1、弹性畸变失效不恰当的弹性变形量导致失效。
●受拉、压的杆类零件,过大的弹性畸变量导致支承件(如轴承)过载。
●受弯、扭的轴类零件,过大的弹性畸变量会造成轴上啮合零件的严重偏载,啮合失常,甚至咬死,导致传动失效;2、塑性畸变失效外加应力超过零件材料的屈服极限时发生明显的塑性变形(永久变形)。
机械零件的失效分析
强度和塑性指标:屈服强度 和塑性用于一般零件的抗断 裂设计。
硬度:在耐磨零件中必须考虑的 性能指标。如滚珠轴承、活塞环 等.
第二节 零件在静载和冲击载荷下的断裂
问题
1 断裂可分为几类?韧性断裂和脆性断裂如何区分? 2 断裂过程分为几个阶段?韧性断裂和脆性断裂的断
总结
1 疲劳断裂是零构件常见的一种失效形式,它是一
种脆性断裂,危害很大。
2 无裂纹零构件设计中常用的疲劳抗力指标是疲劳 极限、过载持久值(和疲劳缺口敏感度)。
工作应力s<疲劳极限,构件不发生疲劳断裂。 工作应力s>疲劳极限,构件在一定的周次下断裂, 该周次称为过载持久值。工作应力越大,过载持 久值越低。
疲劳曲线
疲劳极限
条件疲劳 极限
图1-11 两种类型的疲劳曲线
a)钢铁材料 b)部分有色金属(如铝合金)
过载持久值:材料在高于疲劳极限的应力作 用下发生疲劳断裂的循环周次。
N1,N2,N3,N4都是过载持久值
疲劳曲线
高周疲劳:Nf>105 低周疲劳: Nf<105
四、影响疲劳抗力的因素
1 载荷类型 2 材料本质 3 零件表面状态 4 工作温度 5 腐蚀介质
3 疲劳断口上可清楚显示疲劳裂纹源、疲劳裂纹扩 展区和最后断裂区。所以,根据断口就可判断是 否发生疲劳断裂。
第四节 零件的磨损失效
本节主要讲粘着磨损、磨粒磨损和疲劳 磨损的发生过程、机理以及防止措施。
一、磨损的基本概念 1 产生磨损的条件 2 磨损的定义:在摩擦过程中零件表面发生尺寸
变化和物质耗损的现象叫做磨损。
(4)防止措施 合理选材,摩擦幅配对材料选用硬度差较大的异类 材料; 提高表面硬度; 合理设计减小接触压应力; 减小表面粗糙度。
机械零件的失效分析
如机床主轴、大型立式车床横梁、镗 床镗杆,机床导轨等。为了保证加工精度,要 求立式车床横梁因刀架重力产生的弹性变形要 小。若横梁刚度不够,则会造成车削的工件端 面中间凸的平面度误差,外圆有锥度。
接触疲劳磨损是零件表面在接触压应力的长期不断 反复作用下引起的一种表面疲劳剥落破坏现象。表现为在 接触表面上出现许多针状或痘状的凹坑称麻点。如长期工 作的齿轮的齿表面产生大量麻点后其啮合情况恶化,引起 噪声增大,振动增加,甚至齿根折断。
1.1 机械零件常见的失效形式
高温下工作零件的失效
对于许多在高温下工作的零件,只考虑室温下的 力学性能是不够的,因为高温下材料的强度随温度升高和 加载时间的延长而降低。
1.1 机械零件常见的失效形式
断裂失效
韧性断裂1.1 机械零件常见的失效形式
断裂失效
脆性断裂
脆性断裂实物
河流花样
1.1 机械零件常见的失效形式
断裂失效
疲劳断裂
疲劳断裂实物
疲劳断裂显微形貌
1.1 机械零件常见的失效形式
断裂失效
断裂是最危险的一种失效形式,在 机械零件设计时,认真考虑如何防止断裂 事故发生是非常重要的。
1.2 机械零件失效的原因
•零件选材
选材错误或不合理会造成成批 零件报废,另外,材料的杂质、组织 状态对零件性能有显著的影响,因此 选材时应充分考虑并做认真检查。
1.2 机械零件失效的原因
•零件加工与装配
因零件的冷热加工或热处理不当 而产生的质量缺陷,也会构成引发零件 失效的危险源。机器装配或安装过程中, 由于装配不良,对中性较差等问题,使 机器在运转时产生附加应力及振动,就 会使零件过早失去应有功能。
管道失效分析和对策措施
管道失效分析和对策措施浙江钱清发电有限责任公司管道失效隐患分析及防范对策前言:本文结合公司#1、#2机组管道安装情况,对管道设计、安装存在的不足可能导致的失效类型进行了分析,提出了解决失效隐患的改进措施。
一、管道的损坏现象主要有以下几种形式『1』:1. 蒸汽管道的高温蠕变疲劳损坏。
主要发生在蒸汽温度高于480摄氏度的主蒸汽管道、再热热段蒸汽管道及一些高温的承压部件如:异种钢焊缝、弯头、阀门、三通等部件,由于存在较高的热应力而容易因蠕变疲劳提前失效。
这些部件的使用寿命主要由材料的高温蠕变强度及部件承受的应力所决定。
2. 管道过载荷引起的损坏。
如果实际载荷超过了计算假设的热负荷、静力学和动力学数据,则发生了过载荷行为。
原因可能有:1) 调节装置失灵。
2) 冷却水管道、喷水管道及阀门尺寸选择错误。
3) 水击、凝结水冲击。
如管道水击或汽锤引起管道的变形、断裂损坏。
此种损坏现象主要发生在管道投运时疏水不尽所致。
我公司对外供热母管曾经发生一起水击,导致多处管道脱离支架。
长兴发电有限责任公司#2炉再热热段管道在冲管时发生水击现象,导致管道多处变形,吊架损坏。
4) 压力冲击5) 形状错误或不佳,尤其是承受蠕变应力的部件6) 负荷过渡方式错误7) 封闭的介质液体受热8) 支吊错误或失灵9) 材料错误3. 管道振动引起的损坏。
振动可引起断裂或摩擦部位的管道断裂。
引起管道振动的原因主要与管道及支吊系统的设计维护有关。
4. 管道及接管座的热疲劳损坏,包括母管管孔处的热疲劳裂纹。
主要发生在喷水减温器、喷水减温减压阀及喷水阀后管道及存在滞留蒸汽管道的管孔及接管座上,热疲劳裂纹产生的机理如下:蒸汽管道支管中存在滞留而引起水滴落在该管壁上的情况时,由于水和蒸汽间存在着巨大的温度差,介质接触表面产生很高的表面应力,引起管道内壁形成网状(或放射状)裂纹,如图1(北仑电厂再热热段至低旁暖管管道角焊缝上裂缝)和图2(某电厂再热器微量喷水减温器后管道内壁网状裂纹)所示。
机械零件失效分析的方法
对 故 障 间 的检 查 与分 析 , 成 件 拆 解 检 查 出 故 障 的基 本 原 因 。 总 设 计不 合理 和设 计 考 虑不 周 到 是 零 件 时 效 的 重 要 原 因 之 一 , 如 : 例 轴 的 台 阶处 直角 形 过 度 ,过 小 的 内角 半 径 、尖 锐 的棱 边 等 应 力 集 中 。 外 材 料 不 当也 是 零 件 时 效 的 重 要 原 因 。 行 完 故 障原 因分 析 另 进 之后 , 进行 必 要 的理 论 分析 和 计算 并 初 步确 定 故 障 原 因和 机 理 。 最 后 , 行 一 系 列 的模 拟实 验 , 定 故 障 原 因 与 机 理 。 进 确 4 分 析 结 论 、 当每 一 件 故 障 分 析 工 作 做 到 一 定 阶段 或 试 验 工 作 结 束 时 , 都 要 对 所 受 获 得 的全 部 资 料 、 查 记 录 、 词 和 测 试 数 据 , 设 计 、 调 证 按 材 料 、 造 和 使 用 四个 方 面 是 否 有 问题 来 进 行 集 中归 纳 、 合 分 析 和 制 综 判 断处 理 . 步 形成 初 步 的简 明结 论 。 析 过 程 、 论 都 要 有 记 录 , 逐 分 结
库 , 为我 们 进 行 产 品研 发 和 质 量 改 进 提 供 依据 。 将 第六、 零件 失效 的危 害 性 很 大 . 需要 我 们 去 设 法 防 止 或 推 迟 更 零 件 的 失 效 根 据 零 件 的 失 效 机 理 .采取 合理 的措 施 来 提 高 零 件 的 使 用 寿 命 , 防 工 作 主 要 有 以 下 几 个 方 面 : 心 设 计 精 心 施 工 、 确 使 用 预 精 正 材 料 、 进 加 工 、 确 安 装 认 真 调 试 、 确 使 用 、 时 维 护 、 高 操 改 精 正 及 提 作 者 的素 质 和 技 术 知 识 水 平 等 等 。 零 件 失 效 分 析 是 机 电产 品 维 修 的 技术 基础 与前 提 ,是 维 修 完 善 产 品和 技 术 标 准 的科 学 实 践 依 据 。 高 产 品 质 量 的 重 要保 障 , 提 是 可 靠 性 工 程 的 基 础 技 术 工 作 之 一 . 于 其 他 机 械 产 品研 制 、 产 、 对 生 使用也有积极作用 。 之 . 总 只有 搞 好 零 件 失 效 分 析 工作 才 能减 少 和 预 防 同类 机 械 零 件 的失 效 现 象 重 复 发 生 , 高 产 品 质 量 , 高 产 品 提 提 竞 争 力 ; 企业 技术 开发 、 提 供 信 息 , 加 企 业 产 品 技 术 含 量 , 为 早 增 从 而获 得 更 大 的经 济 利 益 。 ( 任编辑 : 峰) 责 祝
2010年《失效分析与预防》编辑委员会工作会议纪要
设等方面 的工作进展 , 出期 刊发展面 临的困境 , 出编委每年 向编辑 部推荐 1~2篇 学 指 提
术质量较高的稿件 ; 编委会 每年讨论推荐 3个 以上失效 分析及相关 学科 的学术热点作 为
会议 。会议 由南昌航空大学国防科技 研究院 院长 、 失效分析 与预防》 《 副主编杜楠教授 主
持。
余欢校长在致辞 中指 出《 失效分析与预防》 创办 至今 , 一直得到南 昌航 空大学 和北京
航空材料研究院领 导的大力 支持 ; 十名 失效分 析及 相关研 究领域 的专 家 、 者加入 到 数 学
期刊组稿专题 ; 编委为编辑部组稿和审稿提供信息支持等措施 。
曹春 晓院士在讲话 中就如何提 高稿 源学术质量 , 出邀请相关 专业知名专家学 者撰 提
写文章 , 针对时事及重大话题设 定综 合性专题等 方法。王俊丽 主任 介绍 了核 心期刊在组
稿、 稿件编辑加工方面 的宝贵经验 。
与会编委认真 审核编辑部工作报告 , 并针对期刊现状 , 结合如何实现质 的突破这一 核 心问题 , 集思广益 , 为进一步提高期刊质量 , 从组织稿源 、 置学术热点专辑等几个方 面提 设 出了切实可行的工作方案。 相信在我国失效分析 同仁 的关爱下 , 在全体编委 和编辑 的共 同努力下 , 失效分析 与 《 预防》 将会蒸蒸 日 、 上 日新月异 !
《 失效分析与预防》 编辑 委员会 中, 为期 刊提供 了坚实 的学 术基础 ;06~ 0 0年期 刊质 20 2 1
量稳 步提高 , 尚未实现质的突破 , 但 希望各位委员能够为如何将期 刊办得更好更有影 响力 献计献策 。
机械系统的失效分析与预防
机械系统的失效分析与预防在工业生产中,机械系统的失效问题是一个常见而又重要的课题。
机械系统的失效不仅会导致设备停机,还可能引发意外事故,造成人身伤害和经济损失。
因此,进行机械系统的失效分析与预防显得十分必要。
首先,我们需要了解什么是机械系统的失效。
机械系统的失效指的是机械设备在运行中出现故障或不能正常工作的情况。
这些故障可能是由于材料疲劳、零部件磨损、设计缺陷、操作错误等多种因素引起的。
因此,为了减少失效发生的可能性,我们需要进行失效分析,找出失效的根本原因。
一种常见的失效分析方法是故障树分析。
故障树分析是通过构建树状结构的方式,逐步追踪并分析导致机械系统失效的各个因素。
首先,我们需要确定机械系统的主要功能和关键部件。
然后,根据经验和数据,列出可能导致失效的各种因素。
例如,疲劳、振动、温度变化等。
接下来,我们将这些因素继续细分,找出它们之间的关联和影响。
最后,通过对这些因素的定量评估,确定各个因素对失效的贡献程度,从而找到主要的失效原因。
然而,仅仅进行失效分析是不够的,我们还需要采取预防措施,防止机械系统的失效发生。
首先,我们应该从设计和材料选择上入手。
要确保机械系统的设计符合工程要求,避免设计缺陷导致的失效。
同时,选择合适的材料,确保其具有足够的强度和耐久性,以应对常见的工作环境和工作负荷。
其次,定期检查和维护机械系统也是非常重要的。
通过定期的检查和保养,我们可以及时发现和修复潜在的问题,避免失效发生。
此外,培训和操作规范也是预防机械系统失效的关键。
操作人员应该接受专业的培训,了解机械系统的工作原理和操作要点。
操作规范应当建立和执行,确保操作人员按照正确的方式操作机械设备,避免因操作错误而导致失效。
而且,及时的信息反馈和交流也是预防失效的重要手段。
通过与操作人员和维修人员的沟通,我们可以了解机械系统的实际运行情况和存在的问题,及时采取措施进行预防和修复。
在实践中,机械系统的失效分析和预防是一个复杂而又细致的过程。
机械零件失效形式分析及其防范措施
·机械零件失效形式分析及其防范措施艾金山 1,颜志勇 1,章 义 2(1.湖南机电职业技术学院 汽车工程学院 ,湖南 长沙 410151;2.湖南机电职业技术学院 机械工程学院,湖南 长沙 410151)摘 要:基于机械零部件在使用过程中存在失效的事实,对其常见的断裂、磨损失效形式进行分析、诊断,并提出了相应的防范措施,具有一定的理论和应用价值。
关键词:失效形式;失效分析;防范措施中图分类号:TH17 文献标识码:A文章编号:1007-8320(2014)09-0048-01An analysis of Failure Modes of Mechnical Parts & Preventive MeasuresAI Jin -shan 1,YAN Zhi -yong 1,Z HA NG Yi 2(1.School of Automotive Engineering, Hunan Mechanical and Electrical Polytechnic, Changsha,Hunan 410151, China ;2. School of Mechanical Engineering, Hunan Mechanical and Electrical Polytechnic, Changsha, Hunan 410151, China)Abs t r act: Based on the fact that there exist failures in the course of applying mechnical parts,this paper analyzed and diag- nosed the common failure modes of fracture and abrasion and proposed the corresponding preventive measures ,which would be of certain theoretical and practical value.Key wo r d s : failure modes; failure analysis; precautions1 前言失效时由于设计、制造工艺、安装调试、选材、运作维护等 众多因素中的一个或者几个作用于机械零部件上,导致其尺 寸、形状、或材料的组织与性能发生变化而不能圆满地完成指 定的功能。
机械零部件失效分析的方法和步骤
机械零部件失效分析的方法和步骤第一章机械零部件失效分析的方法和步骤1、失效分析与机械设计的关系机械产品丧失其规定功能的事件称为机械产品的失效。
失效常发生在产品使用过程中,也发生在试运转过程中,甚至可能发生在使用前的存放过程中。
以同类产品使用寿命期内失效事件总数为基数的统计数据表明,寿命早期失效率较高,晚期的失效率也较高,而中期较长时间的失效率很低,典型的失效率曲线呈浴盘状曲线。
机械产品的早期失效案例尤其值得重视。
它们常常暴露出设计和制造工艺中各种的欠缺和不当,及时的失效分析有利于改进和提高产品的质量。
晚期失效分析反应出机械产品耗损期的诸多病端失效分析有利于提高产品的使用寿命。
针对机械产品失效案例进行的技术和管理活动称为失效分析。
失效分析的主要内容是查明失效的具体原因(失效诊断)和提出预防和补救措施(失效对策)。
失效分析的主要目标是防止同类失效事件的再次发生和提高产品质量。
机械产品的恶性失效事故造成重大经济损失,甚至人员伤亡,例如飞机坠落,大型机组毁坏,大型压力容器爆炸,这种特大事故发生后,通常开展大规模的调查活动。
如果确认或怀疑事故是由机械零部件失效而造成,就会进行一系列失效分析活动,包括各种试验和研究工作。
由于领导部门重视,投入较大,研究工作深入,常能达到预期目标。
中、小型失效事件或事故,也应该进行相应的失效分析活动。
而各单位和厂家对于所发生失效事件的重视程度有很大的差异。
有一些厂家极重视其产品的失效案例,买回典型的失效零部件,进行认真分析研究。
许多设计师经常调查所设计机械设备使用中失效情况,作为改善设计的重要依据。
“失败乃成功之母”,概略地说明了失效分析与机械设计间的关系。
2、机械产品失效分类机械产品失效分类有两种主要系统:按照失效类型分类;按照失效原因分类。
机械产品失效类型有五大类:变形、断裂、腐蚀、磨损和老化。
还可以进一步细分为更多的类型,断裂失效可分为塑性断裂、脆性断裂、环境促进断裂和高温断裂。
《机械零件失效分析与预防》对输气管道失效分析的指导
《机械零件失效分析与预防》对输气管道失效分析的指导一、《机械零件失效分析与预防》简介涂铭旌教授和鄢文彬教授编著的《机械零件失效分析与预防》一书,总结了多年的经验和资料,介绍了失效分析与预防的思路和方法、基本的技术。
并引用了大量工程实践资料,理论联系实际,虽其未介绍输气管道的失效与分析,但其思路和方法对输气管道的失效分析提高具有指导意义。
该本分为了七章。
在第一章绪论中,给出了失效的定义:1)失去原定的功能;2)继续使用中失去可靠性和安全性。
失效分析的目的和任务、地位可简化为:第一章中还简介了可靠性的概率指标见下: 可靠度 产 品设计(选材) 制 造 检 验 运行(维护) 失效分析失效率(分为早期失效期,偶然失效期和损耗失效期)寿命指标 平均故障间隔失效前平均时间针对断裂列出了各种因素的关系:在第二章机械零件失效的基本概念中,介绍了失效的种类及各自的特点。
变形失效断裂失效 蠕变疲劳环境致断裂断裂表面损伤失效 腐蚀磨损其中断裂的危害性是最大的,并从受力状况、运行环境(工作环境),设计、制造、使用和维护等方面分析了失效的影响因素。
第三章是“失效分析”的基本思路和方法。
零件的失效是零件的失效抗力与服役条件(主要指载荷和环境因素)这一对矛盾相互作用力 学 环 境 制造工艺 材 料 断裂失效的结果。
因此,失效分析的思路是对具体服役条件的零件作分析,从中找出主要的失效形式及抗力指标,提出改进措施。
在该章中还全面介绍了失效分析的程序,以及失效分析的各种基本实验技术。
该书最重要的一章是第四章“断口分析”残骸分析是非单件破坏失效分析的第一步:在客观断口分析中,断口特征的三要素是非常重要的。
可由其确定裂纹源的位置,各种类型材料的断口特征是不相同的。
而裂纹形态分析则是疲劳、腐蚀、应力腐蚀破裂、氢脆分析的一个主要内容。
微观断口分析主要采用金相显微镜、扫描电镜等仪器进行研究断裂的微观过程,断裂机制,分析影响失效的各种因素。
脆性断口的微观特征: 晶间断裂准解理断裂鱼骨状花样舌状断口典型解理断口解理断裂⎪⎩⎪⎨⎧延性断口的微观特征⎩⎨⎧微孔聚集型断口纯剪切断口 在疲劳断口的分析中,要注意不同服役条件下各种材料的疲劳条纹形貌是不一样的。
第一份《机械失效分析与防护》期末复习资料
中国石油大学(北京)远程教育学院机械失效分析与防护期末复习题答案一、多选题1、按照产品的失效形态对金属构件失效形式进行分类,包括(ACD)失效。
A:表面损伤B:腐蚀C:断裂D:过量变形2、在焊接生产中遇到的裂纹是多种多样的,根据裂纹产生本质看,有热裂纹.再热裂纹.(AD)A:层状撕裂B:横向裂纹C:纵向裂纹D:冷裂纹3、构件发生断裂时,判别其主裂纹的方法有T形法.变形法和(AB)。
A:氧化法B:分枝法C:痕迹法D:金相法4、消除残余应力的方法有(ABD。
A:机械法B:回火C:振动法D:去应力退火5、腐蚀电池的基本要素有阳极.阴极.(CD。
A:液相B:气相C:外电路D:电解质溶液6、腐蚀电池的工作过程包括(ABC )。
A:阳极过程B:阴极过程C:电流流动D:离子移动7、失效分析测试技术的选用原则是(BC).可能性和经济性。
A:重现性B:有效性C:可信性D:直观性8、金属构件产生应力腐蚀断裂的三个基本条件是(BCD。
A:压应力B:固定拉应力C:敏感的材料D:特定腐蚀介质9、构件发生脆性断裂时微观形貌特征有(ABCD)花样。
A:河流B:鱼骨状C:扇形D:舌形10、典型零件的选材一般遵循的原则有(ABC)。
A:使用性原则B:工艺性原则C:经济性原则D:可靠性原则11、构件失效后,对其进行失效分析前,需要对断口进行保护,目的是防止搬运过程中的(AB) <12、构件发生疲劳断裂时微观形貌特征有(BD)oA:河流花样B:疲劳辉纹C:韧窝D:腐轮胎压痕花样13、痕迹的形成要素包括( ABC)。
A:留痕物B:造痕物C:压应力D:冲击力14、金属构件失效原因一般包括(ABCD) 。
A: 材料选择不当B: 装配错误C: 热处理方式不当D: 机械设计错误15、常用裂纹先后顺序判断方法有( ABCD )。
A: 材料选择不当B: 装配错误C: 热处理方式不当D: 机械设计错误二:填空题16、疲劳断口的微观特征有( ______) 和轮胎压痕花样。
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《机械零件失效分析与预防》对输气管道失效分析的指导一、《机械零件失效分析与预防》简介涂铭旌教授和鄢文彬教授编著的《机械零件失效分析与预防》一书,总结了多年的经验和资料,介绍了失效分析与预防的思路和方法、基本的技术。
并引用了大量工程实践资料,理论联系实际,虽其未介绍输气管道的失效与分析,但其思路和方法对输气管道的失效分析提高具有指导意义。
该本分为了七章。
在第一章绪论中,给出了失效的定义:1)失去原定的功能;2)继续使用中失去可靠性和安全性。
失效分析的目的和任务、地位可简化为:第一章中还简介了可靠性的概率指标见下:寿命指标平均故障间隔失效前平均时间针对断裂列出了各种因素的关系:在第二章机械零件失效的基本概念中,介绍了失效的种类及各自的特点。
变形失效断裂失效 蠕变疲劳环境致断裂断裂表面损伤失效 腐蚀磨损其中断裂的危害性是最大的,并从受力状况、运行环境(工作环境),设计、制造、使用和维护等方面分析了失效的影响因素。
第三章是“失效分析”的基本思路和方法。
零件的失效是零件的失效抗力与服役条件(主要指载荷和环境因素)这一对矛盾相互作用的结果。
因此,失效分析的思路是对具体服役条件的零件作分析,从中找出主要的失效形式及抗力指标,提出改进措施。
在该章中还全面介绍了失效分析的程序,以及失效分析的各种基本实验技术。
该书最重要的一章是第四章“断口分析”残骸分析是非单件破坏失效分析的第一步:在客观断口分析中,断口特征的三要素是非常重要的。
可由其确定裂纹源的位置,各种类型材料的断口特征是不相同的。
而裂纹形态分析则是疲劳、腐蚀、应力腐蚀破裂、氢脆分析的一个主要内容。
微观断口分析主要采用金相显微镜、扫描电镜等仪器进行研究断裂的微观过程,断裂机制,分析影响失效的各种因素。
脆性断口的微观特征: 晶间断裂准解理断裂鱼骨状花样舌状断口典型解理断口解理断裂⎪⎩⎪⎨⎧延性断口的微观特征⎩⎨⎧微孔聚集型断口纯剪切断口在疲劳断口的分析中,要注意不同服役条件下各种材料的疲劳条纹形貌是不一样的。
在第5章“机械零件失效原因分析“中,对于设计强调了对应力集中的处理,在材料选择中,希望根据零件的使用工况,选择材料强度、韧性、塑性的合理配合。
在工艺因素改造成品失效分析这一节中,则全面分析了造成工艺裂纹的可能原因。
在第六章“预防机械零件中失效的对策”中,首先介绍了失效分析的思路。
为此,提出预防过量变形失效的对策,预防脆性断裂的对策和预防疲劳失效的对策、预防表面损伤失效的对策。
第七章是“失效分析实例”特别注意用断裂力学的方法对“含缺陷”气瓶的安全与寿命估计。
该书在讲述失效原因分析,失效预防对策时,均从服役条件入手,以设计、材料、制造工艺为主线,与工程实践相结合,深入浅出。
二、输气管道的失效特点天然气输送管道是把天然气从井口输送到最终用户的管道,按用户及输送过程,天然气输送管道可以分为集气管道、集气干线管道、输气管道及城市用气管道等。
输气管道具有以下特点:1.输气管道均为压力管道,其中压力最高的是集气管道,在四川气田最高的集气管道已达8.0Mpa,规划中的西气东输管道上游工程的集气压力可达12Mpa。
根据输气量一定的条件下,输气压力升高,则管径减小,可减小材料成本和建设投资的关系,世界上输气管道的发展趋势是高压力,特别是长距离的输气干线,经济效益明显。
由于长输管道压力的提高,带动了上游集气管道的输送压力,提高管道压力,也增大了管道潜在失效的风险性,以及失效后的危害性,因此,失效的分析及预防在天然气的管道运行、建设维护中,占有更重要的地位。
2.输气管道输送的天然气是可压缩的可燃性气体,具有很大的危害性。
由于气体的可压缩性,在发生失效时会产生更大的危害,大口径、高等级管材的长程撕裂,会扩展裂纹,扩大灾难;同时,由于天然气中绝大部分是可燃的甲烷(CH4)和乙烷(C2H6),因此,在发生失效事故时,或失效处理时措施不当,极易引燃大火,伴随火灾,造成更大的灾难。
因此,天然气管道的设计,施工有更大的安全系数和严格的技术要求,在大口径高等级材料选材时,应特别注意止裂韧性,其也会影响天然气管道的失效分析。
3.天然气输送管道距离长,直径变化多。
如国内目前正在建设的西气东输工程从新疆到上海,有二千多公里长,随着长度的增加,潜在的失效点增加,风险增大,出现失效的概率增加。
天然气管道的直径与输气量及输送压力相关,输气量又是由气井的产量或用户用气量决定的,因此,变化范围广。
如果不包括城市用气管道,一般直径从φ89~φ1100mm不等。
管径的变化造成了使用的管道类型的变化,如φ89~φ402mm的无缝钢管,φ277mm以上的电阻焊管等。
4.输气管道的腐蚀性是其特点之一,输气管道的腐蚀分为内腐蚀和外腐蚀。
内腐蚀是管道输送介质产生的腐蚀,通常发生在集气管线,由于部分天然气中含有腐蚀性的介质,如H2S、CO2、CL-等会对管道造成腐蚀,引发事故。
如:四川气田由于H2S腐蚀引发的硫化物应力开裂已造成事故近百起。
在经过脱硫厂,脱水站脱去H2S、CO2和H2O以后,内腐蚀引发的事故骤减。
管道的外部腐蚀则发生在所有的管道上,是由土壤及管道外部接触的其他介质造成。
尽管为防止外腐蚀工程上通常已采取了外涂层加阴极保护的办法,但由于外涂层的破损及阴极保护的失效,外腐蚀仍然存在。
随着外涂层从沥青涂层向三层PE的转变,管道的外腐蚀会有显著地减少。
4.采用了专门的管线钢材料。
由于输气管道具有上述的特殊性,又具有投资大的特点,因此,世界各国都专门开发研制了专门的石油天然气专用输送钢管,并制订了内容繁多,定义严格的订货技术条件。
如美国石油工程师协会标准API 5L、国际标准化组织标准ISO3183-1、ISO3183-2、ISO3183-3。
在这些标准中,按屈服强度的等级把石油天然气输送管的材料分为了X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70等。
国内除采用这些材料外,在无缝钢管中还大量使用20号和16Mn 钢管,现在一般采用的标准是GB9711.1、GB9711.2。
输气管道的上述特点,造成了其失效的特点。
在国内输气管道的失效统计,以管理不善,意外受载造成的事故最多,而腐蚀造成的失效也是重要原因之一。
事故发生点以焊缝上居多,特别是早期建设的,采用螺旋埋弧焊的钢管。
三、《机械零件失效分析与预防》及指导输气管道的失效分析1.失效率及失效时间的划分书中将失效的时间分为了早期失效期,偶然失效期和耗损失效期,这对输气管道的施工和运行管理有较大的意义。
输气管道属压力管道,在建造的施工现场进行了大量的组对和对接焊,在投入运行前进行了压力试验(水压或气压),对焊缝等受压元件进行了综合性考核。
因此,在投产运行初期按理不会造成失效。
但在实际生产中,这段时期的失效却较多,在四川的酸气输送管道,这个时期为1~2年。
如某集气干线,在一年内发生爆管事故6起,造成3具大的损失。
分析这种情况,有以下的原因:1)输送的介质含有湿H2S,发生硫化物应力开裂,虽然设计中已考虑到了这个可能,提高了相应的技术条件,但在现场施工时,因野外施工,地形复杂,工期短,四川气候潮湿,造成了施工质量不符合要求,如果无损探伤检验未落到实处,造成了缺陷,引起应力集中,材料组织变化,在温H2S的条件下发生SSC。
由于SSC产生的时间较短,一般在1个月之内,因此曾在现场发生连续的爆管事故。
2)湿H2S引起的应力导向氢致开裂。
如果管线管材质不纯,虽不会引起SSC,但在长期的酸性环境下,产生氢致开裂,在内压力的作用下,管道发生的补裂或氢脆。
这是为什么部分酸性环境管道的失效发生在投入运行一个月之后的原因之一。
3)部分焊接缺陷在经受压力试验的短期超压考察时,并未产生爆裂,但在长期的承压时,仍然发生了裂纹的扩展,引起的事故。
因此,长期以来,国内外争论的结论是:①按现有规范通过压力试验的压力管道和压力容器,并不能完全保证之后投入运行的设备和管道裂纹不扩展。
②现有规范采用了短期超压的方式是否可加以改进。
这是不会腐蚀性介质的输气管道在早期失效期发生失效的主要原因。
据调查输气管道的偶然失效期的事故是最难预测的,按国内的设计要求,这一时期是8年左右。
其发生的主要原因有:灾害、如山体滑坡、地震、洪水等;有意,无意的人为破坏,主要表现在输气管道附近的野蛮施工造成,这实际上是该阶段发生失效的最主要原因。
维护不当也属这一类。
操作不当造成如误操作造成的超压和把酸性气放入净化气管道等。
压力波动造成,实际生产中,管道运行压力往往低于设计压力,因此在前一阶段本应暴露的缺陷得以隐藏下来,而当在本阶段采用设计压力输气时,应力增大,隐藏下来的缺陷发展扩大引发事故。
在损耗失效期,管道的内外腐蚀是引发事故的主要原因。
在长输管道,主要表现在外部腐蚀,但国际上公认的外壁的应力腐蚀开裂,尚未在国内找到实际的例证。
另一个要注意的是,如果腐蚀性介质引起内壁局部腐蚀,则该管道的损耗失效期会大大提前。
另一个可能造成损耗失效期提前的原因是采用输气管道进行调峰的管线,可能会形成低周疲劳,目前国内沿无人对此引起足够的重视。
2.冲击韧性(аK)与断裂韧性(K IC)的比较。
书中冲击韧性与试件几何尺寸有关,而断裂韧性却是材料的常数,因此断裂韧性更适用于作为材料韧性的评价参数和防断裂的定量设计。
但在压力管道中,传统上长期仍采用冲击韧性作为订货的技术条件,这可能有下面的原因:1)传统上长期使用аK来评价材料,采用了在标准测试方法,即规定测试试件的几何尺寸,及试件缺口的详细要求,力图避免几何效应对冲击韧性试验值的影响。
2)传统上长期使用аK值,积累了大量的试验测试结果和现场使用结果的数据和经验,因此在订货时更强调采用标准试验方法测得了аK值与一个据长期得到经验临考值的相对值。
3)由于输气管道的壁减薄,一般小于15mm,小于压力容器壁厚,因此,针对压力容器用钢采用的测试K IC时薄壁产生的误差,但尚未完全被C接受。
尽管如此,采用K IC评价材料的韧性应是一个发展的方向,目前国际上已有标准将这一方法和测定аK同时列入供客户选用。
但在输气管道的剩余强度评价时,已较普遍地采用K IC的方法。
在输气管道的失效分析中,尚未采用K IC的相关方法,这是由于事故一旦发生不仅要撕裂,更常伴随着火灾,因此较难确定原始起裂缺陷的大小。
另一个原因是无法测试事故发生管段的K IC,因为无法取到需要试件而业主更急于恢复生产。
3.天然气管道破裂的特征—因素图4.失效分析程序据书中的规定,并结合输气管道的失效分析经验,修改书中的“机械零件失效分析程序框图”,可建立“输气管道失效分析程序框图”,如下图,规范和指导输气管道的失效分程程序。
其中的再现实验和确认实验是很困难的,只有通过抽取主要因素,简化失效模型的方法来进行,这是过去重视不够的一环,其只有四、输气管道失效分析的发展趋势随着国内输气管道材料强度的提高,设计压力的增高,管道长度的增大,今后输气管道破裂的失效形式将增大,这是和我国采用高等级材料建设输气管道的经验不是相关的,即包括钢材和制管技术的经验不足,也包括了建造,特别是焊接和运行管理的经验不足。