金屬構(gòu)件失效分析（第二版）

1　概述1
1.1 金屬構(gòu)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(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 2
1.2.2 提高裝備及其構(gòu)件的質(zhì)量 2
1.2.3 具有高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 3
1.3 金屬構(gòu)件的失效形式及失效原因 3
1.3.1 金屬構(gòu)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(xué)科的關(guān)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(wù)和應(yīng)具備的基本素質(zhì) 9
復(fù)習(xí)思考題 9
2　失效分析基礎(chǔ)知識(shí)10
2.1 金屬構(gòu)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(duì)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(xué)計(jì)算基本概念 25
2.2.1 傳統(tǒng)強(qiáng)度理論及其適用范圍 25
2.2.2 斷裂力學(xué)基本概念 29
2.3 環(huán)境作用機(jī)理 38
2.3.1 電化學(xué)反應(yīng) 38
2.3.2 高溫氧化 42
復(fù)習(xí)思考題 47
3　金屬構(gòu)件常見(jiàn)失效形式及其判斷49
3.1 變形失效 49
3.1.1 金屬構(gòu)件的彈性變形失效 49
3.1.2 金屬構(gòu)件的塑性變形失效 51
3.1.3 高溫作用下金屬構(gòu)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(diǎn)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(yīng)力腐蝕開(kāi)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(dòng)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(fù)習(xí)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(gòu)件失效過(guò)程及其原因的特點(diǎn) 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(jiǎn)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(wù)明確目的要求 136
4.2.2 調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)及收集背景資料 136
4.2.3 失效件的觀察、檢測(cè)和試驗(yàn) 138
4.2.4 確定失效原因并提出改進(jìn)措施 139
4.3 失效件的保護(hù)、取樣及試樣清洗、保存 140
4.3.1 失效件的保護(hù) 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(cè)試技術(shù) 141
4.4.1 測(cè)試技術(shù)選用原則 141
4.4.2 化學(xué)成分分析 142
4.4.3 力學(xué)性能測(cè)試 147
4.4.4 金相檢驗(yàn) 148
4.4.5 無(wú)損檢測(cè) 162
4.4.6 殘余應(yīng)力測(cè)試 168
4.4.7 物化性能測(cè)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(yàn) 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(cè)試 184
4.7.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 185
4.7.2 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) 185
4.8 磨損性能測(cè)試及儀器設(shè)備 190
復(fù)習(xí)思考題 191
5　失效分析實(shí)例193
5.1 設(shè)計(jì)或材料因素為主引起的失效實(shí)例 193
實(shí)例1 鍋爐過(guò)熱管蠕脹開(kāi)裂 193
實(shí)例2 醇胺貧富液換熱器列管腐蝕穿漏 195
實(shí)例3 常減壓蒸餾裝置常壓塔上層塔盤(pán)及條閥應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂 197
實(shí)例4 釬桿的疲勞斷裂 198
實(shí)例5 電動(dòng)鑿巖機(jī)機(jī)芯齒輪脆性斷裂 200
5.2 制造因素為主引起的失效實(shí)例 201
實(shí)例6 進(jìn)口萬(wàn)噸級(jí)遠(yuǎn)洋貨輪主機(jī)曲軸斷裂 201
實(shí)例7 直餾柴油加氫反應(yīng)器泡罩開(kāi)裂 204
實(shí)例8 950型軋鋼機(jī)主傳動(dòng)軸斷裂 206
實(shí)例9 消聲器軸向開(kāi)裂 207
實(shí)例10 斜拉橋鋼索斷裂 208
實(shí)例11 304型不銹鋼熔鹽槽晶間腐蝕 210
實(shí)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(shí)例 213
實(shí)例13 不銹鋼鋼管爆裂 213
實(shí)例14 催化裂化再生器殼體開(kāi)裂 215
實(shí)例15 礦漿泵磨損 216
實(shí)例16 球磨機(jī)磨球疲勞磨損 217
實(shí)例17 圓錐式破碎機(jī)襯板磨料磨損 220
5.4 使用不當(dāng)引起的失效實(shí)例 222
實(shí)例18 味精結(jié)晶罐頂蓋擋罩小圓環(huán)穿晶型應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂 222
實(shí)例19 廢熱鍋爐殼體局部變形 224
實(shí)例20 乙烯裂解爐爐管斷裂 226
實(shí)例21 氨冷凝器傳熱管腐蝕泄漏 228
實(shí)例22 不銹鋼混合機(jī) 230
實(shí)例23 胺化反應(yīng)釜應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂 233
5.5 其他原因引起的失效實(shí)例 235
實(shí)例24 二氧化碳鋼瓶應(yīng)力腐蝕失效 235
實(shí)例25 煤氣發(fā)生爐水夾套鼓包分析 238
實(shí)例26 凈化裝置中壓廢熱鍋爐減溫器入口法蘭密封墊開(kāi)裂 240
參考文獻(xiàn)242