(2.92)--材料金属构件失效分析.ppt

IloveyoumorethanIveeverlovedanywoman.AndIvewaitedlongerforyouthanIvewaitedforanywoman.IloveyoumorethanIveeverlovedanywoman.失 效 分 析【案例展示案例展示】01失效分析步骤失效分析步骤02案例分析案例分析03结论结论目目录录01失效分析失效分析步骤步骤1.1.现场调查现场调查保护现场;查明事故发生的时间、地点及失效过程;收集残骸碎片，标出相对位置，保护好断口;选取进一.步分析的试样，并标明位置及取样方法;询问募集者及其他有关人员，了解有关情况;写出现场调查报告2.2.收集背景资料收集背景资料设备的自然情况，包括设备名称，出厂及使用日期，设计参数等;设备的运行记录;维修历史;失效历史;选材依据等3.3.技术参量复检技术参量复检化学成分；金相组织和硬度及其分布；常规力学性能；主要部件几何参量及装备问题。失效分析步骤失效分析步骤014.4.深入分析深入分析失效分析的直观检查(变形、损伤情况，裂纹扩展，断裂源);断口宏观分析及微观形貌分析;无损检测(涡流、着色、磁粉、x射线、超声波等);表面及界面成分分析;局部及微区成分分析;相结构分析;断裂韧度检查，强度，韧性及刚度校核。5.5.综合分析归纳综合分析归纳推理判断提出初步结论6.撰写失效分析报告失效分析步骤失效分析步骤0102案例分析案例分析化工厂奥氏体不锈钢氢气管道断化工厂奥氏体不锈钢氢气管道断裂裂案例分析案例分析02某化工厂奥氏体不锈钢氢气管道材料为304不锈钢(国内牌号0Cr18Ni9)，工作压力小于7Mp,工作温度为常温，规格为18x2.5mm,工作介质中还伴有少量油。管道于1997年投入使用，工厂技术人员在2006年例行安全检查中发现断裂。经过工厂技术人员宏观检查，发现失效部位位于该氢气管道测压系统，其断裂部位在测压管短节与管道连接部位，断口位于短节上，距短节与管道连接焊缝约10mm。其宏观断口照片见图1。案例分析案例分析021氢气管道断口形貌分析1.1氢气管道宏观断口形貌分析图1是已经发生断裂的不锈钢管焊接接头实物及其宏观断口照片，从照片中可以看出，断裂发生在焊缝附近热影响区部位。从图中可以看出，不锈钢内、管内、外介质对该不不锈钢管均具有腐蚀作用，不过腐蚀程度较轻微，管型厚见明显腐蚀减薄。从图中断口情况来看断口表面基本垂直锈钢管轴线，为环形裂纹断口，断口(断裂)位置集中分布于熔合线附近5mm范围内。从断口壁厚和管壁厚度基本-致断口表面宏观形貌来看，该不锈钢管断口基本没有塑性变形属于脆性断口。由于断口位置靠近焊缝(5mm),而该部位处于热影响区，很可能已经发生敏化(碳化物在不锈钢晶界上的析导致晶间贫铬)，考虑到管内外介质亦具有-定的腐蚀性，因以初步判断该不锈钢管的断裂是由晶间腐蚀造成的。案例分析案例分析021.2氢气管道微观断口形貌分析和内外表面EDS成分分析不锈钢管焊接接头的扫描电镜(SEM)微观断口形貌照片见图2，从照片中可以看出，断口具有典型的沿晶断口形貌特征，并分布着大量的颗粒状腐蚀产物，晶粒大小约30微米左右。从高倍(X3000)断口微观形貌SEM照片(见图然福检测可清晰观察到断口晶粒表面贫铬区微观腐蚀形貌特征即断口区晶粒表面贫铬区的腐蚀也并不均匀，腐蚀优先在应变能比较高的孪晶区(微观塑性变形区，属于不锈钢典型塑性变形方式之一)进行，最终形成典型的鱼骨状微观断口形貌特征。氢气管道内外表面腐蚀产物分析氢气管道内外表面腐蚀产物分析案例分析案例分析02不锈钢内外表面腐蚀产物分析见表1。从分件结果看，氢气管道外表面腐蚀成分中含有大量C1-和K+，且硫(S)元素含量均明显高于管内腐蚀产物，此不锈钢管接头是受到外部介质腐蚀作用而发生断裂的。金相显微组织分析和显微硬度测试金相显微组织分析和显微硬度测试案例分析案例分析02焊缝区(见图4a)为均匀的树枝晶铸态组织，未见任何微裂纹、气孔等焊接缺陷存在。熔合区(见图4b)焊接结合良好,未见任何未熔合微区存在。热影响区(见图4c)按照晶粒大小程度可分为粗晶区(晶粒度约4级、范围约0.4mm)和细晶区(晶粒度约8级)两个部分,粗晶区靠近熔合线,此处(属于过热区)晶粒虽然比较粗大,但是由于此处所经历的焊接温度较高(900C),该区不锈钢处于固溶状态，没有发生碳化物的晶界析出,因而没有晶界贫铬区的形成，故不锈钢管并未在此处发生断裂;而细晶区相对远离熔合线,此处晶粒虽然比较细小(基本保持原始母材不锈钢的晶粒度),但是由于此处所经历的焊接温度较低(600900C)，该区不锈钢处于敏化状态，发生碳化物的晶界析出，因而有晶界贫铬区的形成，故不锈钢管在此处发生晶间腐蚀断裂3。另外,从图4c中还可以看出,细晶区晶粒在金相制样浸蚀过程中即发生大量晶粒脱落表明细晶区不锈钢敏化已经非常严重,在此处发生晶间腐蚀断裂已属必然。硬度测试结果硬度测试结果案例分析案例分析02从各显微硬度值来看，各部位硬度基本均匀。不锈钢管焊接接头粗晶区显微硬度较高的原因可能是充分固溶后的固溶强化所致，而细晶区硬度较低的原因可能是碳、铬等合金元素脱溶后(沿晶界析出)弱化所致03结论结论(1)综合考虑断口形貌、腐蚀产物分析以及压力水平，判断氢气管道焊接接头的断裂属于应力腐蚀断裂。(3)考虑到不锈钢管道与管接头不是同一批材料，可能出现材料性能差异。(4)周围空气中有腐蚀性介质，应考虑避免腐蚀性介质气体对不锈钢管道的腐蚀。(2)焊接热影响区对氢气管道的敏化作用是导致应力腐蚀断裂的重要原因之一，建议氢气管道在焊接后进行固溶处理以消除其敏化作用。01020304结论结论03【谢谢倾听谢谢倾听】