金屬構件失效分析（第二版）

1　概述1
1.1 金屬構件的失效及失效分析 1
1.2 失效分析的意義 2
1.2.1 促進科學技術的發(fā)展 2
1.2.2 提高裝備及其構件的質量 2
1.2.3 具有高經(jīng)濟效益和社會效益 3
1.3 金屬構件的失效形式及失效原因 3
1.3.1 金屬構件的失效形式 3
1.3.2 引起失效的原因 4
1.4 失效分析與其他學科的關系 5
1.5 失效分析的歷史發(fā)展與 外失效分析的狀況 7
1.5.1 失效分析的歷史發(fā)展的三階段 7
1.5.2 外失效分析狀況 7
1.6 失效分析工作者的主要任務和應具備的基本素質 9
復習思考題 9
2　失效分析基礎知識10
2.1 金屬構件中可能引起失效的冶金缺陷 10
2.1.1 鑄態(tài)金屬組織缺陷 10
2.1.2 金屬鍛造及軋制件缺陷 13
2.1.3 夾雜物及其對鋼性能的影響 16
2.1.4 金屬焊接組織缺陷 19
2.1.5 鋼鐵熱處理產(chǎn)生的組織缺陷 24
2.2 力學計算基本概念 25
2.2.1 傳統(tǒng)強度理論及其適用范圍 25
2.2.2 斷裂力學基本概念 29
2.3 環(huán)境作用機理 38
2.3.1 電化學反應 38
2.3.2 高溫氧化 42
復習思考題 47
3　金屬構件常見失效形式及其判斷49
3.1 變形失效 49
3.1.1 金屬構件的彈性變形失效 49
3.1.2 金屬構件的塑性變形失效 51
3.1.3 高溫作用下金屬構件的變形失效 53
3.2 斷裂失效 55
3.2.1 斷裂失效的分類 56
3.2.2 韌性斷裂 58
3.2.3 脆性斷裂 63
3.2.4 疲勞斷裂 68
3.3 腐蝕失效 80
3.3.1 腐蝕的類型 81
3.3.2 均勻腐蝕 83
3.3.3 點腐蝕與縫隙腐蝕 84
3.3.4 晶間腐蝕 89
3.3.5 電偶腐蝕 93
3.3.6 氫腐蝕 96
3.3.7 應力腐蝕開裂 98
3.3.8 腐蝕疲勞 106
3.4 磨損失效 107
3.4.1 磨損的類型 108
3.4.2 磨料磨損 108
3.4.3 黏著磨損 111
3.4.4 沖蝕磨損 114
3.4.5 微動磨損 117
3.4.6 腐蝕磨損 120
3.4.7 疲勞磨損 124
3.4.8 提高耐磨性的途徑 126
復習思考題 126
4　失效分析的思路、程序和基本技能128
4.1 失效分析思路和邏輯方法 128
4.1.1 失效分析思路的重要性 128
4.1.2 構件失效過程及其原因的特點 129
4.1.3 失效分析思路的方向性及基本原則 130
4.1.4 幾種失效分析思路簡介 132
4.1.5 幾種常用的邏輯推理方法 135
4.2 失效分析的程序 136
4.2.1 接受任務明確目的要求 136
4.2.2 調查現(xiàn)場及收集背景資料 136
4.2.3 失效件的觀察、檢測和試驗 138
4.2.4 確定失效原因并提出改進措施 139
4.3 失效件的保護、取樣及試樣清洗、保存 140
4.3.1 失效件的保護 140
4.3.2 失效件的取樣 140
4.3.3 試樣的清洗 140
4.3.4 試樣的保存 141
4.4 常規(guī)測試技術 141
4.4.1 測試技術選用原則 141
4.4.2 化學成分分析 142
4.4.3 力學性能測試 147
4.4.4 金相檢驗 148
4.4.5 無損檢測 162
4.4.6 殘余應力測試 168
4.4.7 物化性能測試 168
4.5 失效分析的幾種基本技能 171
4.5.1 斷口分析 171
4.5.2 裂紋分析 173
4.5.3 痕跡分析 176
4.5.4 模擬試驗 178
4.6 電子顯微鏡研究法 179
4.6.1 透射電子顯微鏡 179
4.6.2 掃描電子顯微鏡 182
4.7 腐蝕性能測試 184
4.7.1 現(xiàn)場試驗 185
4.7.2 實驗室試驗 185
4.8 磨損性能測試及儀器設備 190
復習思考題 191
5　失效分析實例193
5.1 設計或材料因素為主引起的失效實例 193
實例1 鍋爐過熱管蠕脹開裂 193
實例2 醇胺貧富液換熱器列管腐蝕穿漏 195
實例3 常減壓蒸餾裝置常壓塔上層塔盤及條閥應力腐蝕開裂 197
實例4 釬桿的疲勞斷裂 198
實例5 電動鑿巖機機芯齒輪脆性斷裂 200
5.2 制造因素為主引起的失效實例 201
實例6 進口萬噸級遠洋貨輪主機曲軸斷裂 201
實例7 直餾柴油加氫反應器泡罩開裂 204
實例8 950型軋鋼機主傳動軸斷裂 206
實例9 消聲器軸向開裂 207
實例10 斜拉橋鋼索斷裂 208
實例11 304型不銹鋼熔鹽槽晶間腐蝕 210
實例12 冷軋輥的熱處理失效 212
5.3 環(huán)境作用因素為主引起的失效實例 213
實例13 不銹鋼鋼管爆裂 213
實例14 催化裂化再生器殼體開裂 215
實例15 礦漿泵磨損 216
實例16 球磨機磨球疲勞磨損 217
實例17 圓錐式破碎機襯板磨料磨損 220
5.4 使用不當引起的失效實例 222
實例18 味精結晶罐頂蓋擋罩小圓環(huán)穿晶型應力腐蝕開裂 222
實例19 廢熱鍋爐殼體局部變形 224
實例20 乙烯裂解爐爐管斷裂 226
實例21 氨冷凝器傳熱管腐蝕泄漏 228
實例22 不銹鋼混合機 230
實例23 胺化反應釜應力腐蝕開裂 233
5.5 其他原因引起的失效實例 235
實例24 二氧化碳鋼瓶應力腐蝕失效 235
實例25 煤氣發(fā)生爐水夾套鼓包分析 238
實例26 凈化裝置中壓廢熱鍋爐減溫器入口法蘭密封墊開裂 240
參考文獻242