失效分析實(shí)例

1、失效分析的步驟：失效分析的步驟：1、現(xiàn)場調(diào)查、現(xiàn)場調(diào)查保護(hù)現(xiàn)場；查明事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)及失效過程；保護(hù)現(xiàn)場；查明事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)及失效過程；收集殘骸碎片，標(biāo)出相對位置，保護(hù)好斷口；選取進(jìn)收集殘骸碎片，標(biāo)出相對位置，保護(hù)好斷口；選取進(jìn)一步分析的試樣，并標(biāo)明位置及取樣方法；詢問募集一步分析的試樣，并標(biāo)明位置及取樣方法；詢問募集者及其他有關(guān)人員，了解有關(guān)情況；寫出現(xiàn)場調(diào)查報(bào)者及其他有關(guān)人員，了解有關(guān)情況；寫出現(xiàn)場調(diào)查報(bào)告。告。2、收集背景材料、收集背景材料設(shè)備的自然情況，包括設(shè)備名稱，出廠及使用日期，設(shè)備的自然情況，包括設(shè)備名稱，出廠及使用日期，設(shè)計(jì)參數(shù)等；設(shè)備的運(yùn)行記錄；維修歷史；失效歷史；

2、設(shè)計(jì)參數(shù)等；設(shè)備的運(yùn)行記錄；維修歷史；失效歷史；選材依據(jù)等。選材依據(jù)等。3、技術(shù)參量復(fù)驗(yàn)、技術(shù)參量復(fù)驗(yàn)化學(xué)成分；金相組織和硬度及其分布；常規(guī)力學(xué)性能；化學(xué)成分；金相組織和硬度及其分布；常規(guī)力學(xué)性能；主要部件的幾何參量及裝備問題。主要部件的幾何參量及裝備問題。4、深入分析、深入分析失效分析的直觀檢查（變形、損傷情況，裂紋擴(kuò)展，失效分析的直觀檢查（變形、損傷情況，裂紋擴(kuò)展，斷裂源）；斷口宏觀分析及微觀形貌分析；無損檢測斷裂源）；斷口宏觀分析及微觀形貌分析；無損檢測（渦流、著色、磁粉、（渦流、著色、磁粉、X射線、超聲波等）；表面及射線、超聲波等）；表面及界面成分分析；局部及微區(qū)成分分析；相結(jié)構(gòu)分析；

3、界面成分分析；局部及微區(qū)成分分析；相結(jié)構(gòu)分析；斷裂韌度檢查，強(qiáng)度，韌性及剛度校核。斷裂韌度檢查，強(qiáng)度，韌性及剛度校核。5、綜合分析歸納，推理判斷提出初步結(jié)論、綜合分析歸納，推理判斷提出初步結(jié)論6、重現(xiàn)性試驗(yàn)或證明試驗(yàn)、重現(xiàn)性試驗(yàn)或證明試驗(yàn)7、撰寫失效分析報(bào)告、撰寫失效分析報(bào)告一、腐蝕失效一、腐蝕失效腐蝕失效分析的內(nèi)容及步驟：腐蝕失效分析的內(nèi)容及步驟：1、詳細(xì)勘察事故現(xiàn)場。、詳細(xì)勘察事故現(xiàn)場。2、腐蝕形貌宏觀分析。、腐蝕形貌宏觀分析。3、腐蝕產(chǎn)物分析。、腐蝕產(chǎn)物分析。4、腐蝕形貌微觀分析。、腐蝕形貌微觀分析。5、對材料性能進(jìn)行復(fù)檢。、對材料性能進(jìn)行復(fù)檢。6、失效模式的判斷及重現(xiàn)性試驗(yàn)。、失效模式

4、的判斷及重現(xiàn)性試驗(yàn)。7、綜合討論及總結(jié)、綜合討論及總結(jié)預(yù)防腐蝕失效的一般原則：預(yù)防腐蝕失效的一般原則：二、疲勞斷裂二、疲勞斷裂疲勞斷裂失效的原因疲勞斷裂失效的原因:1、零件的結(jié)構(gòu)形狀。、零件的結(jié)構(gòu)形狀。2、表面狀態(tài)。、表面狀態(tài)。3、材料及其組織狀態(tài)。、材料及其組織狀態(tài)。4、裝備與連接效應(yīng)。、裝備與連接效應(yīng)。5、使用環(huán)境。、使用環(huán)境。6、載荷頻譜。、載荷頻譜。疲勞斷裂的預(yù)防措施疲勞斷裂的預(yù)防措施:1、延緩疲勞裂紋萌生的時(shí)間。、延緩疲勞裂紋萌生的時(shí)間。2、降低疲勞裂紋的擴(kuò)展速率。、降低疲勞裂紋的擴(kuò)展速率。3、提高疲勞裂紋門檻值的長度（、提高疲勞裂紋門檻值的長度（Kth）。）。4、合理的選擇材料。、

5、合理的選擇材料。三、磨損失效分析三、磨損失效分析磨損失效分析的步驟：磨損失效分析的步驟：1、現(xiàn)場調(diào)查及宏觀分析。、現(xiàn)場調(diào)查及宏觀分析。2、測量磨損失效情況。、測量磨損失效情況。3、檢查潤滑情況及潤滑劑質(zhì)量。、檢查潤滑情況及潤滑劑質(zhì)量。4、摩擦副材質(zhì)的檢查。、摩擦副材質(zhì)的檢查。5、進(jìn)行必要的模擬試驗(yàn)。、進(jìn)行必要的模擬試驗(yàn)。6、確定磨損機(jī)制，失效原因，提出改進(jìn)措施。、確定磨損機(jī)制，失效原因，提出改進(jìn)措施。磨損失效分析的內(nèi)容：磨損失效分析的內(nèi)容：1、磨損表面形貌分析。、磨損表面形貌分析。2、磨損亞表層分析。、磨損亞表層分析。3、磨屑分析。、磨屑分析。腐蝕失效的預(yù)防措施：腐蝕失效的預(yù)防措施：1、改進(jìn)結(jié)

6、構(gòu)設(shè)計(jì)及制造工藝。、改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造工藝。2、改進(jìn)使用條件，提高維護(hù)質(zhì)量。、改進(jìn)使用條件，提高維護(hù)質(zhì)量。3、工藝措施。、工藝措施。4、材料選擇。、材料選擇。5、表面處理、表面處理實(shí)例實(shí)例1 1 油氣集輸管道腐蝕失效分析油氣集輸管道腐蝕失效分析 某油田的管材和管網(wǎng)易出現(xiàn)腐蝕穿孔，試用學(xué)過的某油田的管材和管網(wǎng)易出現(xiàn)腐蝕穿孔，試用學(xué)過的知識(shí)對其失效形式進(jìn)行分析，并提出合理的建議和預(yù)知識(shí)對其失效形式進(jìn)行分析，并提出合理的建議和預(yù)防措施。防措施。 針對中原油田腐蝕穿孔的油氣集輸管道的管材和針對中原油田腐蝕穿孔的油氣集輸管道的管材和腐蝕產(chǎn)物分別進(jìn)行元素及化合物分析、夾雜物分析，腐蝕產(chǎn)物分別進(jìn)行元素及化合

7、物分析、夾雜物分析，從而為油氣集輸系統(tǒng)腐蝕失效的有效防護(hù)提供理論從而為油氣集輸系統(tǒng)腐蝕失效的有效防護(hù)提供理論依據(jù)。依據(jù)。1. 1. 腐蝕形貌和腐蝕產(chǎn)物分析腐蝕形貌和腐蝕產(chǎn)物分析1.1 1.1 腐蝕形貌和腐蝕產(chǎn)物分析腐蝕形貌和腐蝕產(chǎn)物分析 該油田集輸管道腐蝕穿孔部位的形貌見該油田集輸管道腐蝕穿孔部位的形貌見1 1圖。圖。圖圖1 1 集輸管道的腐蝕形貌集輸管道的腐蝕形貌 圖圖1 1的腐蝕形貌表明的腐蝕形貌表明, , 集輸管道內(nèi)壁存在較嚴(yán)重腐蝕集輸管道內(nèi)壁存在較嚴(yán)重腐蝕, , 表表面虛浮面虛浮, , 有很多腐蝕產(chǎn)物和銹垢有很多腐蝕產(chǎn)物和銹垢, , 沿液體流動(dòng)方向出現(xiàn)線狀沿液體流動(dòng)方向出現(xiàn)線狀腐蝕穿孔

8、腐蝕穿孔, , 由內(nèi)向外由內(nèi)向外, , 為內(nèi)腐蝕穿孔為內(nèi)腐蝕穿孔, , 從形貌上看腐蝕破壞從形貌上看腐蝕破壞還包含一定的流體沖刷作用。還包含一定的流體沖刷作用。1.2 X-射線衍射（射線衍射（XRD）分析）分析圖圖2 腐蝕產(chǎn)物的腐蝕產(chǎn)物的XRD圖譜圖譜 取下腐蝕管材上的腐蝕產(chǎn)物取下腐蝕管材上的腐蝕產(chǎn)物, 利用利用X-射線衍射儀進(jìn)行了物質(zhì)射線衍射儀進(jìn)行了物質(zhì)組成分析組成分析, 結(jié)果如圖結(jié)果如圖2所示。圖結(jié)果表明所示。圖結(jié)果表明, 集輸管道的腐蝕產(chǎn)物集輸管道的腐蝕產(chǎn)物主要為鐵的氧化物（主要為鐵的氧化物（FeO（OH）, NaCl和少量殘和少量殘F(tuán)e2O3。1.3 環(huán)境掃描電鏡環(huán)境掃描電鏡(EPMA

9、)分析分析 對已經(jīng)腐蝕的管道對已經(jīng)腐蝕的管道, , 分別用線切割截取小塊腐蝕穿孔部分別用線切割截取小塊腐蝕穿孔部位位, , 截面拋光后對其腐蝕部位進(jìn)行電子探腐蝕產(chǎn)物的元素截面拋光后對其腐蝕部位進(jìn)行電子探腐蝕產(chǎn)物的元素組成見組成見1 1表表。表表1 1 腐蝕有產(chǎn)物元素組成腐蝕有產(chǎn)物元素組成 由由1表可知表可知, 腐蝕產(chǎn)物中主要有腐蝕產(chǎn)物中主要有FeO，NaCl 口口,SiO2, 少量少量CaSO4和和Al2O3等化合物。等化合物。 腐蝕邊緣形貌及元素面分析見圖腐蝕邊緣形貌及元素面分析見圖3 3。圖圖3 腐蝕穿孔處截面形貌及元索面分析腐蝕穿孔處截面形貌及元索面分析 由圖由圖3可見可見, 腐蝕由里向

10、外發(fā)展腐蝕由里向外發(fā)展, 管材依次減薄直至穿孔管材依次減薄直至穿孔, 腐蝕邊緣表面元素主要有腐蝕邊緣表面元素主要有O、Cl 和和Fe等。對比腐蝕處與鋼基等。對比腐蝕處與鋼基處元素成分可知處元素成分可知, 腐蝕后表面的腐蝕后表面的O、 Cl元素的原子分?jǐn)?shù)均增元素的原子分?jǐn)?shù)均增大。大。 在圖在圖3 3所示腐蝕界面上所示腐蝕界面上, , 選取了離腐蝕穿孔處不同距離選取了離腐蝕穿孔處不同距離的兩點(diǎn)（的兩點(diǎn)（1 1，2 2）, , 進(jìn)行了元素點(diǎn)分析進(jìn)行了元素點(diǎn)分析, , 結(jié)果見表結(jié)果見表2 2。表表2 腐蝕產(chǎn)物元素組成腐蝕產(chǎn)物元素組成 對比對比1, 2兩點(diǎn)的元素組成可以知道兩點(diǎn)的元素組成可以知道, 距離

11、腐蝕孔較遠(yuǎn)處距離腐蝕孔較遠(yuǎn)處（點(diǎn)（點(diǎn)1）主要為）主要為Fe和和O元素元素, 靠近腐蝕孔處（點(diǎn)靠近腐蝕孔處（點(diǎn)2）則主要含）則主要含有有Fe、O和和Cl元素元素, 因此可以認(rèn)為在管道腐蝕穿孔過程中因此可以認(rèn)為在管道腐蝕穿孔過程中, Cl元素在腐蝕孔附近濃集元素在腐蝕孔附近濃集, 加速了管道的腐蝕破壞。加速了管道的腐蝕破壞。2. 管材組織和雜物分析管材組織和雜物分析2.1 2.1 管材的化學(xué)組成分析管材的化學(xué)組成分析 對集輸管道分別鉆取小樣對集輸管道分別鉆取小樣, , 進(jìn)行鋼材的化學(xué)成分分析進(jìn)行鋼材的化學(xué)成分分析, , 并與并與中國鋼鐵材料牌號(hào)手冊中國鋼鐵材料牌號(hào)手冊(1994)(1994)的標(biāo)準(zhǔn)

12、值進(jìn)行比較的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較, , 結(jié)果列于表結(jié)果列于表3 3。表表3 集輸管道試樣的化學(xué)組成分析集輸管道試樣的化學(xué)組成分析 W，% 由由3表的對比結(jié)果可知表的對比結(jié)果可知, 集輸管道的化學(xué)成份基本在標(biāo)準(zhǔn)集輸管道的化學(xué)成份基本在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。2.2 2.2 夾雜物分析夾雜物分析 對取回的集輸管道割取小塊對取回的集輸管道割取小塊, , 經(jīng)表面拋光后在電子探經(jīng)表面拋光后在電子探針下觀察鋼材中夾雜物分布和組成情況。夾雜物基本上均針下觀察鋼材中夾雜物分布和組成情況。夾雜物基本上均勻分散在整個(gè)鋼材中。其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的一種球狀?yuàn)A雜勻分散在整個(gè)鋼材中。其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的一種球狀?yuàn)A雜物物, , 由其元素

13、分析可知主要為鋁酸鎂夾雜物。另外集輸管由其元素分析可知主要為鋁酸鎂夾雜物。另外集輸管道鋼材中還含有其它兩種質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小的夾雜物道鋼材中還含有其它兩種質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小的夾雜物, , 元素分元素分析表明析表明, , 該夾雜物主要為鋁酸鈣以及鋁酸鎂和鋁酸鈣的復(fù)該夾雜物主要為鋁酸鈣以及鋁酸鎂和鋁酸鈣的復(fù)合夾雜物。合夾雜物。3. 分析與結(jié)論分析與結(jié)論 通過對集輸管道腐蝕產(chǎn)物和材質(zhì)夾雜物分析結(jié)果可看通過對集輸管道腐蝕產(chǎn)物和材質(zhì)夾雜物分析結(jié)果可看出出, , 腐蝕產(chǎn)物主要是鐵鹽、鐵氧化物、二氧化硅和硫酸鈣腐蝕產(chǎn)物主要是鐵鹽、鐵氧化物、二氧化硅和硫酸鈣鹽等鹽等, , 夾雜物主要是鋁酸鈣、鋁酸鎂和氧化鋁等。夾雜物主要

14、是鋁酸鈣、鋁酸鎂和氧化鋁等。 腐蝕產(chǎn)物中鐵氧化物來源主要是腐蝕管道存放時(shí)腐蝕產(chǎn)物中鐵氧化物來源主要是腐蝕管道存放時(shí), 大大氣中的氧對腐蝕產(chǎn)物及材質(zhì)作用而產(chǎn)生的氣中的氧對腐蝕產(chǎn)物及材質(zhì)作用而產(chǎn)生的, 屬于二次腐屬于二次腐蝕產(chǎn)物。蝕產(chǎn)物。腐蝕穿孔在管道底部腐蝕穿孔在管道底部, , 輸送的介質(zhì)為含油污水輸送的介質(zhì)為含油污水, , 污水中氯化物污水中氯化物礦化度較高礦化度較高, PH, PH值為左右值為左右6.5,6.5,介質(zhì)有一定腐蝕性介質(zhì)有一定腐蝕性, , 當(dāng)流體緩慢當(dāng)流體緩慢輸送時(shí)輸送時(shí), , 流體中的泥沙固體顆?；虺恋砦锍练e在管線底部流體中的泥沙固體顆?；虺恋砦锍练e在管線底部, , 引引起管道

15、局部腐蝕起管道局部腐蝕, , 尤其是在夾雜處腐蝕更易發(fā)生。受腐蝕的局尤其是在夾雜處腐蝕更易發(fā)生。受腐蝕的局部點(diǎn)成為陽極部點(diǎn)成為陽極, , 其它地方為陰極其它地方為陰極, , 腐蝕不斷進(jìn)行腐蝕不斷進(jìn)行, , 最終造成管最終造成管線腐蝕穿孔。線腐蝕穿孔。實(shí)例實(shí)例2 2 40Cr 齒輪失效分析齒輪失效分析 齒輪在運(yùn)行過程中，嚙合齒面之間既有滾動(dòng)，又有滑動(dòng)，齒輪在運(yùn)行過程中，嚙合齒面之間既有滾動(dòng)，又有滑動(dòng)，而且齒輪根部還將受到交變彎曲應(yīng)力的作用，要求齒輪表面有而且齒輪根部還將受到交變彎曲應(yīng)力的作用，要求齒輪表面有較高的硬度及耐磨性，心部具有較好的強(qiáng)韌性。齒輪材料為較高的硬度及耐磨性，心部具有較好的強(qiáng)韌

16、性。齒輪材料為40Cr40Cr，熱處理工藝為調(diào)質(zhì)后表面進(jìn)行高頻淬火，技術(shù)要求，熱處理工藝為調(diào)質(zhì)后表面進(jìn)行高頻淬火，技術(shù)要求: :表表面組織為回火馬氏體（面組織為回火馬氏體（505055 HRC55 HRC），心部為回火索氏體），心部為回火索氏體（241241 286 HBS286 HBS）。齒輪使用一段時(shí)間后，表面出現(xiàn)了嚴(yán)重的）。齒輪使用一段時(shí)間后，表面出現(xiàn)了嚴(yán)重的點(diǎn)蝕損傷。試用學(xué)過的知識(shí)對點(diǎn)蝕產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提點(diǎn)蝕損傷。試用學(xué)過的知識(shí)對點(diǎn)蝕產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。出相應(yīng)的改進(jìn)措施。1.1 1.1 原材料分析原材料分析 通過通過DV2 型直讀光譜儀測定齒輪原材料的化學(xué)成

17、分（質(zhì)型直讀光譜儀測定齒輪原材料的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，量分?jǐn)?shù)，%）為：）為：0.41C，0.28Si，0.64Mn，0.91Cr，符合材，符合材料標(biāo)準(zhǔn)要求。料標(biāo)準(zhǔn)要求。1.2 1.2 掃描電鏡分析掃描電鏡分析 從齒輪損壞處取樣，經(jīng)從齒輪損壞處取樣，經(jīng)JSM-6380LA 型掃描電鏡觀察，型掃描電鏡觀察，齒輪損壞處表面形成了嚴(yán)重的凹凸傷痕面、橢圓形剝落麻齒輪損壞處表面形成了嚴(yán)重的凹凸傷痕面、橢圓形剝落麻坑和片狀起皮等缺陷?？雍推瑺钇鹌さ热毕?。1.3 1.3 金相檢驗(yàn)金相檢驗(yàn) 根據(jù)根據(jù)ZB J36 009-88(鋼件感應(yīng)淬火金相檢驗(yàn)鋼件感應(yīng)淬火金相檢驗(yàn))標(biāo)準(zhǔn)，檢標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)的試樣分別在齒輪損壞處和未

18、損壞處截取，驗(yàn)的試樣分別在齒輪損壞處和未損壞處截取， 試樣制備試樣制備后用后用4%硝酸酒精浸蝕。在硝酸酒精浸蝕。在EPIPHOT-300 型尼康金相顯型尼康金相顯微鏡上進(jìn)行觀察，未損壞齒輪齒頂、節(jié)圓和心部金相組織見微鏡上進(jìn)行觀察，未損壞齒輪齒頂、節(jié)圓和心部金相組織見圖圖1 1（a a）、（）、（b b）、（）、（c c）；損壞齒輪的組織見圖）；損壞齒輪的組織見圖1 1（d d）。）。1.4 1.4 金相檢驗(yàn)金相檢驗(yàn) 對制備好的試樣，在對制備好的試樣，在FM-700 型顯微硬度計(jì)上用型顯微硬度計(jì)上用9.8 N（1 kgf）的實(shí)驗(yàn)力，分別在齒頂和節(jié)圓處由表面垂直向里測定）的實(shí)驗(yàn)力，分別在齒頂和節(jié)圓

19、處由表面垂直向里測定硬度，結(jié)果見表硬度，結(jié)果見表1。圖圖1 1失效（失效（d d），未失效（），未失效（a a，b, cb, c）表1 齒輪表面的硬度(HV1)分布2.2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 由檢測結(jié)果可知，齒輪原材料的化學(xué)成分是合格的。金相由檢測結(jié)果可知，齒輪原材料的化學(xué)成分是合格的。金相分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)未損壞的齒輪齒頂和節(jié)圓處表層組織為回火索氏分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)未損壞的齒輪齒頂和節(jié)圓處表層組織為回火索氏體，晶界上分布著細(xì)小網(wǎng)狀鐵素體，表層未發(fā)現(xiàn)馬氏體組織，體，晶界上分布著細(xì)小網(wǎng)狀鐵素體，表層未發(fā)現(xiàn)馬氏體組織，心部存在著托氏體和網(wǎng)、塊、條狀鐵素體，見圖心部存在著托氏體和網(wǎng)、塊、條狀鐵素體，見

20、圖1（a）、）、（b）、（）、（c）；損壞的齒輪整個(gè)表面至心部組織出現(xiàn)嚴(yán)重的塑）；損壞的齒輪整個(gè)表面至心部組織出現(xiàn)嚴(yán)重的塑性變形和塑性流動(dòng)，并在節(jié)圓處有壓潰裂紋，裂紋的擴(kuò)展方向性變形和塑性流動(dòng)，并在節(jié)圓處有壓潰裂紋，裂紋的擴(kuò)展方向與塑性變形方向一致，見圖與塑性變形方向一致，見圖1（d）。）。 由硬度分布結(jié)果可以看出，輪表面硬度低，基本不呈階梯由硬度分布結(jié)果可以看出，輪表面硬度低，基本不呈階梯分布，表層無硬化層。高頻淬火工藝沒有有效地實(shí)施，致使齒分布，表層無硬化層。高頻淬火工藝沒有有效地實(shí)施，致使齒輪表面沒有淬硬層，當(dāng)齒輪在運(yùn)行過程中受到很高的反復(fù)接觸輪表面沒有淬硬層，當(dāng)齒輪在運(yùn)行過程中受到很高

21、的反復(fù)接觸應(yīng)力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生疲勞，造成齒輪嚙合面變形，使磨損增加，應(yīng)力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生疲勞，造成齒輪嚙合面變形，使磨損增加，形成片狀剝落和橢圓形麻坑等典型的點(diǎn)蝕缺陷。由此可見，齒形成片狀剝落和橢圓形麻坑等典型的點(diǎn)蝕缺陷。由此可見，齒輪出現(xiàn)點(diǎn)蝕損傷的主要原因?yàn)辇X輪表面至心部存在強(qiáng)度很低的輪出現(xiàn)點(diǎn)蝕損傷的主要原因?yàn)辇X輪表面至心部存在強(qiáng)度很低的鐵素體，當(dāng)受到應(yīng)力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生剝落。鐵素體，當(dāng)受到應(yīng)力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生剝落。3 3 改進(jìn)措施改進(jìn)措施 通過以上分析，齒輪失效的主要原因是表面耐磨性差、通過以上分析，齒輪失效的主要原因是表面耐磨性差、心部強(qiáng)度低。建議采取如下措施：心部強(qiáng)度低。建議采取如下措施：（1 1）改

22、進(jìn)熱處理工藝參數(shù)，保證調(diào)質(zhì)后能獲得細(xì)小均勻的）改進(jìn)熱處理工藝參數(shù)，保證調(diào)質(zhì)后能獲得細(xì)小均勻的回火索氏體組織?；鼗鹚魇象w組織。 齒輪淬火溫度應(yīng)選擇在齒輪淬火溫度應(yīng)選擇在840840860860，使用濃度為，使用濃度為0.2%0.2%的聚的聚乙烯醇合成淬火劑，保證淬火后得到馬氏體組織。經(jīng)乙烯醇合成淬火劑，保證淬火后得到馬氏體組織。經(jīng)540540570570回火后的組織為細(xì)小均勻的回火索氏體，硬度回火后的組織為細(xì)小均勻的回火索氏體，硬度241241286 286 HBSHBS，以保證齒輪心部的綜合性能。，以保證齒輪心部的綜合性能。（2）高頻淬火時(shí)，加熱溫度控制在）高頻淬火時(shí)，加熱溫度控制在86088

23、0，采用，采用10%15%的乳化液冷卻，經(jīng)的乳化液冷卻，經(jīng)180200回火后，硬度為回火后，硬度為5055 HRC；同時(shí)保證硬化層深度達(dá)到技術(shù)條件，從而提；同時(shí)保證硬化層深度達(dá)到技術(shù)條件，從而提高了齒輪表面的塑性變形抗力并減少了齒面間的摩擦系數(shù)，高了齒輪表面的塑性變形抗力并減少了齒面間的摩擦系數(shù)，增強(qiáng)了齒輪抗磨損性能。增強(qiáng)了齒輪抗磨損性能。實(shí)例實(shí)例3 3 齒輪斷齒失效分析齒輪斷齒失效分析 一人字形軸齒輪在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)動(dòng)力輸入側(cè)齒輪上一個(gè)齒一人字形軸齒輪在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)動(dòng)力輸入側(cè)齒輪上一個(gè)齒從齒根處整體斷裂從齒根處整體斷裂,見圖見圖1 。該人字形軸齒輪材質(zhì)為。該人字形軸齒輪材質(zhì)為50SiMnMoV ,

24、共有共有34 根齒。技術(shù)要求為：熱處理工藝，調(diào)質(zhì)根齒。技術(shù)要求為：熱處理工藝，調(diào)質(zhì)處理處理+ 表面淬火表面淬火;調(diào)質(zhì)處理后硬度調(diào)質(zhì)處理后硬度241286HB ,齒部淬火后硬齒部淬火后硬度度4550HRC ;齒面和齒根淬硬層深齒面和齒根淬硬層深24 mm。圖圖1 1 斷裂軸齒輪宏觀照斷裂軸齒輪宏觀照1.軸齒輪斷齒檢測分析軸齒輪斷齒檢測分析1. 1 宏觀分析宏觀分析1. 1. 1 著色滲透探傷著色滲透探傷 對該斷齒軸齒輪表面進(jìn)行著色滲透探傷，發(fā)現(xiàn)有對該斷齒軸齒輪表面進(jìn)行著色滲透探傷，發(fā)現(xiàn)有14 14 根齒根根齒根部出現(xiàn)裂紋，裂紋總數(shù)量為部出現(xiàn)裂紋，裂紋總數(shù)量為1717條，長度條，長度4040300

25、 mm300 mm不等不等; ;并有并有4 4 處齒頂崩落。處齒頂崩落。1. 1. 2 斷口分析斷口分析對斷齒的斷口進(jìn)行宏觀斷口形貌分析對斷齒的斷口進(jìn)行宏觀斷口形貌分析(圖圖2) 。斷口為明。斷口為明顯疲勞明斷口，疲勞源位于齒輪的嚙合面的根部，呈現(xiàn)多顯疲勞明斷口，疲勞源位于齒輪的嚙合面的根部，呈現(xiàn)多源疲勞特征，裂紋擴(kuò)展區(qū)面上有明顯的疲勞貝紋源疲勞特征，裂紋擴(kuò)展區(qū)面上有明顯的疲勞貝紋,最后瞬斷最后瞬斷區(qū)位于齒輪非嚙合面的根部，瞬斷區(qū)的面積占整個(gè)斷面面區(qū)位于齒輪非嚙合面的根部，瞬斷區(qū)的面積占整個(gè)斷面面積約積約20 %。整個(gè)斷面無塑性變形。折斷齒的嚙合面有明顯。整個(gè)斷面無塑性變形。折斷齒的嚙合面有明

26、顯的縱向刀痕的縱向刀痕,在齒輪體上呈凹窩狀。在齒輪體上呈凹窩狀。圖圖2 2 斷齒斷口宏觀形貌斷齒斷口宏觀形貌1. 2 化學(xué)成分分析化學(xué)成分分析該軸齒輪的材質(zhì)為該軸齒輪的材質(zhì)為50SiMnMoV50SiMnMoV，在斷齒上取樣進(jìn)行化學(xué)成分，在斷齒上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表分析，結(jié)果見表1 1?？梢钥闯?。可以看出SiSi、MoMo、V V含量偏低含量偏低, ,其他元素其他元素符合標(biāo)準(zhǔn)要求。符合標(biāo)準(zhǔn)要求。表表1 化學(xué)成分分析結(jié)果化學(xué)成分分析結(jié)果 %裂紋源裂紋源1. 3 硬度測試硬度測試在斷齒上分別對齒的硬化層及心部取樣進(jìn)行硬度測試，在斷齒上分別對齒的硬化層及心部取樣進(jìn)行硬度測試，結(jié)果見表結(jié)果見

27、表2 2。按技術(shù)要求。按技術(shù)要求: :齒部淬火后硬度齒部淬火后硬度454550HRC50HRC；調(diào)質(zhì)；調(diào)質(zhì)處理后硬度處理后硬度241241286HB286HB。淬硬層硬度和心部硬度均符合圖紙。淬硬層硬度和心部硬度均符合圖紙要求。要求。表表2 硬度測試結(jié)果硬度測試結(jié)果1. 4 金相檢驗(yàn)金相檢驗(yàn)在斷齒上取斷齒截面做金相檢驗(yàn)。心部的金相組織為：在斷齒上取斷齒截面做金相檢驗(yàn)。心部的金相組織為：回火索氏體；硬化層的金相組織為：淬火馬氏體回火索氏體；硬化層的金相組織為：淬火馬氏體, ,見圖見圖3 3、4 4。圖圖3 3 心部金相組織心部金相組織500500圖圖4 硬化層金相組織硬化層金相組織500 按技術(shù)

28、要求按技術(shù)要求,齒面和齒根淬硬層硬深齒面和齒根淬硬層硬深24mm。對斷齒橫。對斷齒橫截面金相試樣進(jìn)行低倍觀察淬硬層分布，齒面兩側(cè)硬化層截面金相試樣進(jìn)行低倍觀察淬硬層分布，齒面兩側(cè)硬化層分布不均勻分布不均勻,嚙合側(cè)硬化層深度為嚙合側(cè)硬化層深度為24 mm ；非嚙合側(cè)硬化；非嚙合側(cè)硬化層深度只有層深度只有02 mm ； 齒根部未發(fā)現(xiàn)有硬化層，見圖齒根部未發(fā)現(xiàn)有硬化層，見圖5 、圖圖6 。圖圖5 齒面硬化層齒面硬化層圖圖6 齒根硬化層齒根硬化層1 1.5 5 微觀斷口分析微觀斷口分析 對斷齒的斷口進(jìn)行掃描電鏡斷口形貌分析，斷口為準(zhǔn)解對斷齒的斷口進(jìn)行掃描電鏡斷口形貌分析，斷口為準(zhǔn)解理斷口形貌，裂紋起源

29、處有明顯的指向裂紋源的放射性花樣，理斷口形貌，裂紋起源處有明顯的指向裂紋源的放射性花樣，在裂紋擴(kuò)展區(qū)處有疲勞輝紋，見圖在裂紋擴(kuò)展區(qū)處有疲勞輝紋，見圖7 、圖、圖8 。圖圖7 裂紋起源處放射性花樣裂紋起源處放射性花樣圖圖8 8 裂紋擴(kuò)展處疲勞輝紋裂紋擴(kuò)展處疲勞輝紋2 2 分析與討論分析與討論(1) 軸齒輪服役受力如圖軸齒輪服役受力如圖9 所示所示,齒輪通過軸作用在齒根部齒輪通過軸作用在齒根部過渡圓角的最大正應(yīng)力應(yīng)位于齒根部過渡的平分線上過渡圓角的最大正應(yīng)力應(yīng)位于齒根部過渡的平分線上,失效軸失效軸齒輪的裂紋擴(kuò)展面齒輪的裂紋擴(kuò)展面斷口也正位于最大正應(yīng)力面上。因此齒斷口也正位于最大正應(yīng)力面上。因此齒根

30、處承受的彎曲正應(yīng)力最大。軸齒輪要求齒輪的齒根和齒面根處承受的彎曲正應(yīng)力最大。軸齒輪要求齒輪的齒根和齒面進(jìn)行硬化處理進(jìn)行硬化處理,其目的是提高承受最大彎曲正應(yīng)力處且又是應(yīng)其目的是提高承受最大彎曲正應(yīng)力處且又是應(yīng)力集中部位的齒根的表面硬度、提高抗彎曲疲勞強(qiáng)度力集中部位的齒根的表面硬度、提高抗彎曲疲勞強(qiáng)度 。齒面。齒面的硬化處理目的是提高齒面的耐磨性和接觸疲勞性能。的硬化處理目的是提高齒面的耐磨性和接觸疲勞性能。圖圖9 9 軸齒輪工作時(shí)的受力分析軸齒輪工作時(shí)的受力分析(2) (2) 齒輪的斷裂性質(zhì)齒輪斷齒斷口為凹窩蝶狀斷口，有明顯齒輪的斷裂性質(zhì)齒輪斷齒斷口為凹窩蝶狀斷口，有明顯疲勞貝紋，無明顯塑性變

31、形，最后瞬斷區(qū)所占斷口比例較小，疲勞貝紋，無明顯塑性變形，最后瞬斷區(qū)所占斷口比例較小，因此該斷裂非過載所致因此該斷裂非過載所致, ,是疲勞斷裂。疲勞源位于齒輪的嚙合面是疲勞斷裂。疲勞源位于齒輪的嚙合面的根部圓角處的根部圓角處, ,呈多源疲勞特征。呈多源疲勞特征。 (3) 齒輪材質(zhì)該齒輪材料的化學(xué)成分不完全符合齒輪材質(zhì)該齒輪材料的化學(xué)成分不完全符合50SiMnWoV 的化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)要求的化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)要求, Si 、Mo 、V 含量偏低含量偏低,但是但是齒輪心部的硬度達(dá)到了技術(shù)要求齒輪心部的硬度達(dá)到了技術(shù)要求,因此部分元素含量偏低并不是因此部分元素含量偏低并不是造成該齒輪斷裂的主要原因。造成該齒輪

32、斷裂的主要原因。(4) (4) 表面硬化層處理工藝硬化層金相組織為馬氏體，硬化表面硬化層處理工藝硬化層金相組織為馬氏體，硬化層硬度滿足設(shè)計(jì)要求，表明加熱制度及冷卻制度制訂合理，但層硬度滿足設(shè)計(jì)要求，表明加熱制度及冷卻制度制訂合理，但工藝控制不穩(wěn)定工藝控制不穩(wěn)定, ,造成硬化層深度分布不均，其中一側(cè)硬化層造成硬化層深度分布不均，其中一側(cè)硬化層深度不滿足技術(shù)要求，齒根無淬硬層。硬化層深度分布不均、深度不滿足技術(shù)要求，齒根無淬硬層。硬化層深度分布不均、齒根不淬硬均造成齒根的抗彎曲疲勞強(qiáng)度嚴(yán)重不足。同時(shí)齒根齒根不淬硬均造成齒根的抗彎曲疲勞強(qiáng)度嚴(yán)重不足。同時(shí)齒根過渡圓角偏小又有縱向刀痕時(shí)，引起較大的應(yīng)力

33、集中，則在齒過渡圓角偏小又有縱向刀痕時(shí)，引起較大的應(yīng)力集中，則在齒根處形成彎曲疲勞斷裂。根處形成彎曲疲勞斷裂。3 結(jié)論結(jié)論 (1) (1) 該軸齒輪的齒折斷是為彎曲疲勞斷裂的結(jié)果，裂紋該軸齒輪的齒折斷是為彎曲疲勞斷裂的結(jié)果，裂紋起源于齒根處。起源于齒根處。 (2) (2) 齒根處沒有進(jìn)行硬化處理造成齒根處抗疲勞性能不齒根處沒有進(jìn)行硬化處理造成齒根處抗疲勞性能不足是導(dǎo)致軸齒輪疲勞斷裂的主要原因，另外齒根過渡處倒角足是導(dǎo)致軸齒輪疲勞斷裂的主要原因，另外齒根過渡處倒角過小，且存在縱向刀痕引了起較大應(yīng)力集中也會(huì)導(dǎo)致軸齒輪過小，且存在縱向刀痕引了起較大應(yīng)力集中也會(huì)導(dǎo)致軸齒輪疲勞斷裂。疲勞斷裂。 (3)

34、(3) 由于該齒輪承受載荷較高由于該齒輪承受載荷較高, ,對其材質(zhì)、加工工藝、對其材質(zhì)、加工工藝、熱處理工藝應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求熱處理工藝應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求, ,保證加工精度提高嚙合保證加工精度提高嚙合精度精度, ,選擇適當(dāng)?shù)凝X根過渡處倒角尺寸選擇適當(dāng)?shù)凝X根過渡處倒角尺寸, ,確保熱處理到位提高確保熱處理到位提高根部抗疲勞性能。根部抗疲勞性能。實(shí)例實(shí)例4 管道連接頭腐蝕失效分析管道連接頭腐蝕失效分析 不銹鋼管道連接頭是石油化工廠管道系統(tǒng)中的連接件，管不銹鋼管道連接頭是石油化工廠管道系統(tǒng)中的連接件，管道內(nèi)通柴油氣，即烴類氣體道內(nèi)通柴油氣，即烴類氣體, ,含甲烷及氫氣大約為含甲烷及氫氣大約為75

35、%,75%,， 此外此外還含有硫化氫、水蒸氣等。該系統(tǒng)運(yùn)行還含有硫化氫、水蒸氣等。該系統(tǒng)運(yùn)行4 4 個(gè)月后停止工作個(gè)月后停止工作, ,一一段時(shí)間后對管道連接頭進(jìn)行檢查段時(shí)間后對管道連接頭進(jìn)行檢查, ,發(fā)現(xiàn)其已破裂泄漏。資料表發(fā)現(xiàn)其已破裂泄漏。資料表明該零件由明該零件由0Cr18Ni9Ti0Cr18Ni9Ti不銹鋼制造。圖不銹鋼制造。圖1 1 為管道連接頭實(shí)物照。為管道連接頭實(shí)物照。圖圖1 管道連接頭實(shí)物照管道連接頭實(shí)物照2 理化檢驗(yàn)理化檢驗(yàn)2. 1 宏觀裂紋著色檢查宏觀裂紋著色檢查 管道連接頭焊縫周圍出現(xiàn)銹斑管道連接頭焊縫周圍出現(xiàn)銹斑, ,經(jīng)著色后經(jīng)著色后, ,裂紋分布情裂紋分布情況見圖況見圖

36、2 2 。由圖可見。由圖可見, ,破裂處呈小點(diǎn)狀破裂處呈小點(diǎn)狀, ,數(shù)量不多?？v向剖數(shù)量不多。縱向剖開焊縫開焊縫, , 焊縫邊緣不平整焊縫邊緣不平整, , 有咬邊現(xiàn)象。有咬邊現(xiàn)象。圖圖2 2 焊縫著色后裂紋分布狀況焊縫著色后裂紋分布狀況2. 2 金金相檢驗(yàn)相檢驗(yàn) 在管道連接頭熱影響區(qū)取金相試樣在管道連接頭熱影響區(qū)取金相試樣, ,光學(xué)顯微鏡下觀察光學(xué)顯微鏡下觀察, ,圖圖3a3a為靠焊縫區(qū)邊緣的顯微裂紋形貌為靠焊縫區(qū)邊緣的顯微裂紋形貌, ,沿著晶界發(fā)生了腐蝕。圖沿著晶界發(fā)生了腐蝕。圖3b3b也是焊縫區(qū)邊緣的顯微裂紋形貌也是焊縫區(qū)邊緣的顯微裂紋形貌, ,它的腐蝕路徑呈一種帶狀它的腐蝕路徑呈一種帶狀

37、沿晶腐蝕。焊縫兩側(cè)顯微組織基本為單相奧氏體。沿晶腐蝕。焊縫兩側(cè)顯微組織基本為單相奧氏體。(a) 125 (b) 250 圖圖3 焊縫附近的裂紋形態(tài)和金相組織王水侵蝕焊縫附近的裂紋形態(tài)和金相組織王水侵蝕2. 3 化學(xué)成分分析化學(xué)成分分析 對焊縫及其兩側(cè)基體材料進(jìn)行化學(xué)成分分析對焊縫及其兩側(cè)基體材料進(jìn)行化學(xué)成分分析, ,分析結(jié)果分析結(jié)果表明表明, ,焊條的成分是合格的焊條的成分是合格的, ,而管道連接頭基體材料不是而管道連接頭基體材料不是0Cr18Ni9Ti,0Cr18Ni9Ti,而是而是2Cr18Ni9,2Cr18Ni9,見表見表1 1。表表1 化學(xué)成分分析結(jié)果化學(xué)成分分析結(jié)果w2. 4 腐蝕產(chǎn)

38、物分析腐蝕產(chǎn)物分析 將管道連接頭內(nèi)壁焊縫周圍粉狀腐蝕產(chǎn)物用鋸條刮下進(jìn)行將管道連接頭內(nèi)壁焊縫周圍粉狀腐蝕產(chǎn)物用鋸條刮下進(jìn)行化學(xué)分析。其中化學(xué)分析。其中ClCl-1-1為為0.08%0.08%，S S-2-2為為1.86% 1.86% 。這表明流入管道。這表明流入管道連接頭內(nèi)的液體介質(zhì)中含有氯化物和硫化物。連接頭內(nèi)的液體介質(zhì)中含有氯化物和硫化物。3 管道連接頭破裂分析管道連接頭破裂分析 圖圖2 2和圖和圖3 3 表明管道連接頭腐蝕破壞是屬于一種點(diǎn)蝕和晶間表明管道連接頭腐蝕破壞是屬于一種點(diǎn)蝕和晶間腐蝕腐蝕, ,但主要起因是點(diǎn)蝕但主要起因是點(diǎn)蝕, ,其產(chǎn)生原因如下其產(chǎn)生原因如下: : (1) (1)

39、用材有誤管道連接頭材料應(yīng)該選用用材有誤管道連接頭材料應(yīng)該選用0Cr18Ni9Ti,0Cr18Ni9Ti,或其或其它超低碳含鉬不銹鋼。而失效管道連接頭材料為它超低碳含鉬不銹鋼。而失效管道連接頭材料為2Cr18Ni9, 2Cr18Ni9, 這這種材料不適合用作焊接結(jié)構(gòu)材料種材料不適合用作焊接結(jié)構(gòu)材料, ,只宜做機(jī)械零件材料。只宜做機(jī)械零件材料。2Cr18Ni92Cr18Ni9不銹鋼含碳量較高為不銹鋼含碳量較高為0.17% 0.17% 。文獻(xiàn)指出。文獻(xiàn)指出, ,碳量過高易產(chǎn)碳量過高易產(chǎn)生點(diǎn)蝕和晶間腐蝕。碳在晶界處和鉻形成鉻的碳化物生點(diǎn)蝕和晶間腐蝕。碳在晶界處和鉻形成鉻的碳化物, ,使晶界貧使晶界貧鉻

40、鉻, ,產(chǎn)生晶間腐蝕產(chǎn)生晶間腐蝕( (見圖見圖3)3)。另外。另外,2Cr18Ni9,2Cr18Ni9鋼不含鈦鋼不含鈦, ,故不耐晶故不耐晶間腐蝕。間腐蝕。 (2) (2) 焊接質(zhì)量欠佳焊接質(zhì)量不好使得焊縫邊緣有咬邊、焊接質(zhì)量欠佳焊接質(zhì)量不好使得焊縫邊緣有咬邊、縫隙等缺陷。焊后在焊區(qū)有氧化物附著物縫隙等缺陷。焊后在焊區(qū)有氧化物附著物, ,附著物與金屬表面構(gòu)附著物與金屬表面構(gòu)成間隙。這些位置有利于液體介質(zhì)滯留成間隙。這些位置有利于液體介質(zhì)滯留, ,易產(chǎn)生點(diǎn)蝕或縫隙腐蝕。易產(chǎn)生點(diǎn)蝕或縫隙腐蝕。 (3) 液體介質(zhì)腐蝕產(chǎn)物分析結(jié)果表明液體介質(zhì)腐蝕產(chǎn)物分析結(jié)果表明,液體介質(zhì)中有氯液體介質(zhì)中有氯離子和硫離

41、子。硫離子是柴油氣體介質(zhì)中的硫化氫溶于冷凝水離子和硫離子。硫離子是柴油氣體介質(zhì)中的硫化氫溶于冷凝水形成的形成的,氯離子可能是原油中混有少量海水而帶入的。而氯離子氯離子可能是原油中混有少量海水而帶入的。而氯離子和硫離子是引起蟲眼狀點(diǎn)狀腐蝕的主要離子和硫離子是引起蟲眼狀點(diǎn)狀腐蝕的主要離子,即使是濃度很低即使是濃度很低,點(diǎn)點(diǎn)狀腐蝕成長速度也很快狀腐蝕成長速度也很快,特別在液流停滯、外界大氣侵入、溫度特別在液流停滯、外界大氣侵入、溫度變化時(shí)極易發(fā)生點(diǎn)蝕破壞。停止運(yùn)行期比正常運(yùn)行時(shí)更容易發(fā)變化時(shí)極易發(fā)生點(diǎn)蝕破壞。停止運(yùn)行期比正常運(yùn)行時(shí)更容易發(fā)生點(diǎn)蝕破壞生點(diǎn)蝕破壞,液流停滯狀態(tài)可使陽極區(qū)保持強(qiáng)酸性溶液液流

42、停滯狀態(tài)可使陽極區(qū)保持強(qiáng)酸性溶液,不易同陰不易同陰極區(qū)的整體溶液混和極區(qū)的整體溶液混和,有利于點(diǎn)蝕發(fā)展。反之有利于點(diǎn)蝕發(fā)展。反之,溶液運(yùn)動(dòng)溶液運(yùn)動(dòng)(對流對流) 可可減輕減輕Cl-1 和和S-2 局部濃縮局部濃縮,抑制點(diǎn)蝕發(fā)展。抑制點(diǎn)蝕發(fā)展。 管道連接頭內(nèi)壁焊接區(qū)兩側(cè)存在的咬邊及不光滑區(qū)易滯留管道連接頭內(nèi)壁焊接區(qū)兩側(cè)存在的咬邊及不光滑區(qū)易滯留液體。當(dāng)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)液體。當(dāng)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí),氣體介質(zhì)冷凝為液體介質(zhì)氣體介質(zhì)冷凝為液體介質(zhì),并使液體介并使液體介質(zhì)質(zhì)滯留在某些咬邊處，加上大氣的侵入滯留在某些咬邊處，加上大氣的侵入,Cl-1和和S-2 局部濃縮局部濃縮,使咬使咬邊和不光滑處產(chǎn)生點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕孔洞

43、產(chǎn)生后，濃縮的邊和不光滑處產(chǎn)生點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕孔洞產(chǎn)生后，濃縮的Cl-1和和S-2 繼續(xù)腐蝕基體。由于基體材料含碳量高又不含鈦繼續(xù)腐蝕基體。由于基體材料含碳量高又不含鈦,這種腐蝕就這種腐蝕就沿晶界發(fā)展，產(chǎn)生晶間腐蝕，致使管道連接頭發(fā)生泄漏。沿晶界發(fā)展，產(chǎn)生晶間腐蝕，致使管道連接頭發(fā)生泄漏。4 改進(jìn)措施改進(jìn)措施 根據(jù)管道連接頭的腐蝕破壞分析及工作狀況根據(jù)管道連接頭的腐蝕破壞分析及工作狀況, ,提出如下提出如下改進(jìn)措施。改進(jìn)措施。 (1) (1) 正確選擇材料由于氣體介質(zhì)冷凝后的液體介質(zhì)中正確選擇材料由于氣體介質(zhì)冷凝后的液體介質(zhì)中含有氯化物和硫化物含有氯化物和硫化物, ,易產(chǎn)生點(diǎn)蝕易產(chǎn)生點(diǎn)蝕, ,應(yīng)選用

44、含鉬的奧氏體不應(yīng)選用含鉬的奧氏體不銹鋼和超低碳不銹鋼銹鋼和超低碳不銹鋼, , 如如00Cr25Ni13MoN00Cr25Ni13MoN和和00Cr18Ni24Mo500Cr18Ni24Mo5。 (2) (2) 停止運(yùn)行時(shí)的處理系統(tǒng)停止運(yùn)行后停止運(yùn)行時(shí)的處理系統(tǒng)停止運(yùn)行后, ,應(yīng)把設(shè)備內(nèi)應(yīng)把設(shè)備內(nèi)部冷凝的液體介質(zhì)排凈。用清水清洗部冷凝的液體介質(zhì)排凈。用清水清洗, ,最好用冷凝水清洗最好用冷凝水清洗, ,并使管內(nèi)保持密封、干燥。并使管內(nèi)保持密封、干燥。 (3) (3) 焊接工藝提高焊接水平焊接工藝提高焊接水平, ,使焊區(qū)光滑使焊區(qū)光滑, ,無裂紋、縮無裂紋、縮孔、咬邊等缺陷。焊后對焊縫邊緣氧化物進(jìn)

45、行酸洗清除和鈍孔、咬邊等缺陷。焊后對焊縫邊緣氧化物進(jìn)行酸洗清除和鈍化處理?；幚?。5 結(jié)論結(jié)論 經(jīng)過對管道連接頭腐蝕破壞泄漏檢驗(yàn)與分析經(jīng)過對管道連接頭腐蝕破壞泄漏檢驗(yàn)與分析, ,得出如下得出如下結(jié)論：結(jié)論： (1) (1) 管道連接頭腐蝕破壞泄漏是由點(diǎn)蝕造成的管道連接頭腐蝕破壞泄漏是由點(diǎn)蝕造成的; ;而系統(tǒng)停而系統(tǒng)停止運(yùn)行后，在焊接咬邊、不光滑處滯留的止運(yùn)行后，在焊接咬邊、不光滑處滯留的C C-1-1和和S S-2-2 的液體介的液體介質(zhì)是形成點(diǎn)蝕的主要原因質(zhì)是形成點(diǎn)蝕的主要原因; ; (2) (2) 誤用了不耐點(diǎn)蝕和晶間腐蝕的誤用了不耐點(diǎn)蝕和晶間腐蝕的2Cr18Ni92Cr18Ni9不銹鋼。

46、不銹鋼。例例5 化工廠奧氏體不銹鋼氫氣管道斷裂失效分析化工廠奧氏體不銹鋼氫氣管道斷裂失效分析 某化工廠奧氏體不銹鋼氫氣管道材料為某化工廠奧氏體不銹鋼氫氣管道材料為304不銹不銹鋼鋼(國內(nèi)牌號(hào)國內(nèi)牌號(hào)0Cr18Ni9)，工作壓力小于，工作壓力小于7 Mp，工作溫，工作溫度為常溫，規(guī)格為度為常溫，規(guī)格為18x2. 5 mm，工作介質(zhì)中還伴有少量油。，工作介質(zhì)中還伴有少量油。管道于管道于1997年投入使用年投入使用,工廠技術(shù)人員在工廠技術(shù)人員在2006年例行安全檢查年例行安全檢查中發(fā)現(xiàn)斷裂。中發(fā)現(xiàn)斷裂。 經(jīng)過工廠技術(shù)人員宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)失效部位位于該氫氣管經(jīng)過工廠技術(shù)人員宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)失效部位位于該氫

47、氣管道測壓系統(tǒng)，其斷裂部位在測壓管短節(jié)與管道連接部位，斷道測壓系統(tǒng)，其斷裂部位在測壓管短節(jié)與管道連接部位，斷口位于短節(jié)上，距短節(jié)與管道連接焊縫約口位于短節(jié)上，距短節(jié)與管道連接焊縫約10 mm。其宏觀斷口。其宏觀斷口照片見圖照片見圖1。圖圖1不銹鋼管焊接接頭實(shí)物及其宏觀斷口照片不銹鋼管焊接接頭實(shí)物及其宏觀斷口照片1 氫氣管道斷口形貌分析氫氣管道斷口形貌分析1 .1 氫氣管道宏觀斷口形貌分析氫氣管道宏觀斷口形貌分析 圖圖1是已經(jīng)發(fā)生斷裂的不銹鋼管焊接接頭實(shí)物及其宏觀是已經(jīng)發(fā)生斷裂的不銹鋼管焊接接頭實(shí)物及其宏觀斷口照片，從照片中可以看出，斷裂發(fā)生在焊縫附近熱影響斷口照片，從照片中可以看出，斷裂發(fā)生在

48、焊縫附近熱影響區(qū)部位。從圖中可以看出區(qū)部位。從圖中可以看出,不銹鋼內(nèi)、管內(nèi)、外介質(zhì)對該不銹鋼內(nèi)、管內(nèi)、外介質(zhì)對該不不不銹鋼管均具有腐蝕作用，不過腐蝕程度較輕微，管壁厚度未不銹鋼管均具有腐蝕作用，不過腐蝕程度較輕微，管壁厚度未見明顯腐蝕減薄。從圖中斷口情況來看見明顯腐蝕減薄。從圖中斷口情況來看,斷口表面基本垂直于不斷口表面基本垂直于不銹鋼管軸線，為環(huán)形裂紋斷口，斷口銹鋼管軸線，為環(huán)形裂紋斷口，斷口(斷裂斷裂)位置集中分布于焊位置集中分布于焊縫熔合線附近縫熔合線附近5 mm范圍內(nèi)。從斷口壁厚和管壁厚度基本一致范圍內(nèi)。從斷口壁厚和管壁厚度基本一致以及斷口表面宏觀形貌來看以及斷口表面宏觀形貌來看,該不

49、銹鋼管斷口基本沒有塑性變形該不銹鋼管斷口基本沒有塑性變形特征特征,屬于脆性斷口。由于斷口位置靠近焊縫屬于脆性斷口。由于斷口位置靠近焊縫(5 mm) ,而該部而該部位處于焊接熱影響區(qū)位處于焊接熱影響區(qū),很可能已經(jīng)發(fā)生敏化很可能已經(jīng)發(fā)生敏化(碳化物在不銹鋼晶碳化物在不銹鋼晶界上的析出而導(dǎo)致晶間貧鉻界上的析出而導(dǎo)致晶間貧鉻) ,考慮到管內(nèi)外介質(zhì)亦具有一定的考慮到管內(nèi)外介質(zhì)亦具有一定的腐蝕性腐蝕性,因此可以初步判斷該不銹鋼管的斷裂是由晶間腐蝕造成因此可以初步判斷該不銹鋼管的斷裂是由晶間腐蝕造成的。的。1 .2 氫氣管道微觀斷口形貌分析和內(nèi)外表面氫氣管道微觀斷口形貌分析和內(nèi)外表面EDS成分分析成分分析

50、不銹鋼管焊接接頭的掃描電鏡不銹鋼管焊接接頭的掃描電鏡( SEM)( SEM)微觀斷口形貌照片微觀斷口形貌照片見圖見圖2 2，從照片中可以看出，從照片中可以看出, ,斷口具有典型的沿晶斷口形貌斷口具有典型的沿晶斷口形貌特征特征, ,并分布著大量的顆粒狀腐蝕產(chǎn)物并分布著大量的顆粒狀腐蝕產(chǎn)物, ,晶粒大小約晶粒大小約3030微米微米左右。從高倍左右。從高倍( (3000)3000)斷口微觀形貌斷口微觀形貌SEMSEM照片照片( (見圖見圖3)3)。還還可清晰觀察到斷口晶粒表面貧鉻區(qū)微觀腐蝕形貌特征可清晰觀察到斷口晶粒表面貧鉻區(qū)微觀腐蝕形貌特征,即斷即斷口區(qū)晶粒表面貧鉻區(qū)的腐蝕也并不均勻，腐蝕優(yōu)先在應(yīng)

51、變能比口區(qū)晶粒表面貧鉻區(qū)的腐蝕也并不均勻，腐蝕優(yōu)先在應(yīng)變能比較高的孿晶區(qū)（微觀塑性變形區(qū)，屬于不銹鋼典型塑性變形方較高的孿晶區(qū)（微觀塑性變形區(qū)，屬于不銹鋼典型塑性變形方式之一）進(jìn)行，最終形成典型的魚骨狀微觀斷口形貌特征。式之一）進(jìn)行，最終形成典型的魚骨狀微觀斷口形貌特征。圖圖2 2 不銹鋼管焊接接頭微觀斷口形貌不銹鋼管焊接接頭微觀斷口形貌SEM照片照片 圖圖3 3斷口晶粒表面貧鉻區(qū)微觀腐蝕形貌斷口晶粒表面貧鉻區(qū)微觀腐蝕形貌SEM照片照片1 .3氫氣管道內(nèi)外表面腐蝕產(chǎn)物分析氫氣管道內(nèi)外表面腐蝕產(chǎn)物分析不銹鋼內(nèi)外表面腐蝕產(chǎn)物分析見表1。從分件結(jié)果看,氫氣管道外表面腐蝕成分中含有大量Cl- 和K+ ,且硫(S)元素含量均明顯高于管內(nèi)腐蝕產(chǎn)物,此不銹鋼管接頭是受到外部介質(zhì)腐蝕作用而發(fā)生斷裂的。 表表1不銹鋼管內(nèi)表面腐蝕產(chǎn)物與不銹鋼外表面腐蝕產(chǎn)物分析結(jié)果不銹鋼管內(nèi)表面腐蝕產(chǎn)物與不銹鋼外表面腐蝕產(chǎn)物分析結(jié)果%2 氫氣管道管金相顯微組織分析和顯微硬度測試氫氣管道管金相顯微組織分析和顯微硬度測試不銹鋼管焊接接頭金相顯微組織見圖4。(a) 焊縫區(qū)金相組織照片焊縫區(qū)金相組織照片(b) 熔合區(qū)金相組織照片熔合區(qū)金相組織照片(c) 熱影響區(qū)金相組織照片熱影響區(qū)金相組織照片圖圖4不銹鋼管焊接接頭金相顯微組織照片不銹鋼管焊接接頭金相顯