一、失效分(fen)析的(de)定義(yi) 


  對裝備及(ji)(ji)其構件在使(shi)用(yong)過程(cheng)中(zhong)發生(sheng)各(ge)(ge)種形式失(shi)效(xiao)現(xian)象的特征及(ji)(ji)規律進行(xing)分(fen)析(xi)研(yan)究，從(cong)中(zhong)找出產生(sheng)失(shi)效(xiao)的主(zhu)要原(yuan)因及(ji)(ji)防(fang)止失(shi)效(xiao)的措施，稱為失(shi)效(xiao)分(fen)析(xi)。 失(shi)效(xiao)分(fen)類 材(cai)料(liao)在各(ge)(ge)種工程(cheng)應用(yong)中(zhong)的失(shi)效(xiao)模式主(zhu)要由斷裂(lie)、腐蝕、磨損(sun)和變形等，其中(zhong)斷裂(lie)失(shi)效(xiao)的危(wei)害性(xing)最大。


 1. 彈性變形失效 


  當應力或溫度引起材料可恢復的彈(dan)性變(bian)形大到足(zu)以影響裝備正常(chang)發(fa)揮預定的功(gong)能時(shi)，就出(chu)現彈(dan)性變(bian)形失效。 


 2. 塑(su)性變形失效(xiao) 

 

  當受載荷的(de)材料產(chan)生(sheng)不可恢復的(de)塑性變形(xing)大到足(zu)以影響裝備(bei)正(zheng)常發揮預定的(de)功能時(shi)，就(jiu)出現塑性變形(xing)失(shi)效(xiao)。


 3. 韌性斷裂失效 


  材料在斷(duan)裂之(zhi)前(qian)產生(sheng)顯著的宏觀(guan)塑性(xing)變形的斷(duan)裂稱為韌(ren)性(xing)斷(duan)裂失效。 


 4. 脆性斷(duan)裂失效 


  材(cai)料在(zai)斷(duan)裂之前沒有發生或很(hen)少發生宏觀可見(jian)的塑性變形的斷(duan)裂稱為脆性斷(duan)裂失效(xiao)。 


 5. 疲勞斷裂失效 


  材料在交變載(zai)荷作用下(xia)，經過一定的(de)周期(qi)后所發生的(de)斷(duan)裂(lie)稱為疲勞斷(duan)裂(lie)失效。 


 6. 腐蝕失效 


  腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是材(cai)料(liao)表(biao)面與(yu)服役環境發(fa)生(sheng)物理或(huo)化(hua)學(xue)的(de)反應，使(shi)(shi)材(cai)料(liao)發(fa)生(sheng)損壞或(huo)變(bian)質(zhi)的(de)現(xian)象，材(cai)料(liao)發(fa)生(sheng)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)使(shi)(shi)其(qi)不能發(fa)揮(hui)正常的(de)功能則稱為(wei)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)失(shi)效(xiao)。腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)有多(duo)種形式，有均勻(yun)遍及(ji)材(cai)料(liao)表(biao)面的(de)均勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)和(he)只(zhi)在局部地方出現(xian)的(de)局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)又分為(wei)點腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、晶間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、應力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)開裂、腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)疲勞等。 


 7. 磨(mo)損失效 


  當材料(liao)表(biao)(biao)現相互(hu)接(jie)(jie)觸(chu)或材料(liao)表(biao)(biao)面與流體接(jie)(jie)觸(chu)并(bing)作相對運動(dong)時，由(you)于物(wu)理和化學的作用，材料(liao)表(biao)(biao)面的形狀、尺(chi)寸或質量發生變(bian)化的過程，稱(cheng)為(wei)磨(mo)損(sun)。由(you)磨(mo)損(sun)而導致構件功能喪失(shi)，稱(cheng)為(wei)磨(mo)損(sun)失(shi)效。磨(mo)損(sun)有(you)多種(zhong)形式，其中常見(jian)粘(zhan)著(zhu)磨(mo)損(sun)、磨(mo)料(liao)磨(mo)損(sun)、沖擊磨(mo)損(sun)、微動(dong)磨(mo)損(sun)、腐蝕磨(mo)損(sun)、疲勞(lao)磨(mo)損(sun)等。 



二、失(shi)效原因分(fen)析(xi) 


 1. 設(she)計不合理 


  其(qi)中(zhong)結構(gou)或形狀(zhuang)不合理(li)，材料存(cun)在缺口、小圓弧(hu)轉角、不同形狀(zhuang)過(guo)渡區等高應(ying)力區，未(wei)能恰當設(she)計引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)失效比較常見。總(zong)之，設(she)計中(zhong)的(de)(de)(de)(de)過(guo)載(zai)荷、應(ying)力集中(zhong)、結構(gou)選(xuan)擇不當、安全系(xi)數(shu)過(guo)小(追求輕巧和(he)高速度(du)(du))及(ji)配(pei)合不合適(shi)等都會導致構(gou)件(jian)(jian)及(ji)裝備(bei)失效。構(gou)件(jian)(jian)及(ji)裝備(bei)的(de)(de)(de)(de)設(she)計要有足夠的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)、剛度(du)(du)、穩定性，結構(gou)設(she)計要合理(li)。 分析設(she)計原因引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)失效尤(you)其(qi)要注意：對(dui)復雜構(gou)件(jian)(jian)未(wei)作可(ke)靠的(de)(de)(de)(de)應(ying)力計算；或對(dui)構(gou)件(jian)(jian)在服役中(zhong)所承受的(de)(de)(de)(de)非(fei)正(zheng)常工(gong)作載(zai)荷的(de)(de)(de)(de)類型及(ji)大小未(wei)作考慮(lv)；甚(shen)至于(yu)對(dui)工(gong)作載(zai)荷確(que)定和(he)應(ying)力分析準確(que)的(de)(de)(de)(de)構(gou)件(jian)(jian)來說，如果只考慮(lv)拉伸強(qiang)度(du)(du)和(he)屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)數(shu)據的(de)(de)(de)(de)靜載(zai)荷能力，而忽視了脆性斷裂、低(di)循環疲勞、應(ying)力腐(fu)蝕及(ji)腐(fu)蝕疲勞等機理(li)可(ke)能引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)失效，都會在設(she)計上(shang)造成(cheng)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)錯誤。 


 2. 選材(cai)不當(dang)及材(cai)料缺(que)陷 


  金屬裝(zhuang)備及(ji)構件的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)選(xuan)擇要(yao)遵(zun)循(xun)使(shi)用性(xing)(xing)(xing)原(yuan)則(ze)(ze)、加工工藝(yi)(yi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)原(yuan)則(ze)(ze)及(ji)經濟性(xing)(xing)(xing)原(yuan)則(ze)(ze)，首先要(yao)考慮(lv)遵(zun)循(xun)使(shi)用性(xing)(xing)(xing)原(yuan)則(ze)(ze)。使(shi)在特定(ding)環境中的(de)構件，對(dui)可預見的(de)失效(xiao)形式要(yao)為其選(xuan)擇足(zu)夠的(de)抵抗失效(xiao)的(de)能(neng)力(li)。如對(dui)韌性(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)可能(neng)產生的(de)屈服(fu)變形或(huo)斷(duan)裂(lie)，應該選(xuan)擇足(zu)夠的(de)拉(la)伸強(qiang)度和(he)屈服(fu)強(qiang)度；但對(dui)可能(neng)產生的(de)脆性(xing)(xing)(xing)斷(duan)裂(lie)、疲勞及(ji)應力(li)腐蝕開(kai)裂(lie)的(de)環境條件，高強(qiang)度的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)往往適得其反。在符合(he)使(shi)用性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)原(yuan)則(ze)(ze)下選(xuan)取的(de)結構材(cai)(cai)料(liao)(liao)，對(dui)構件的(de)成形要(yao)有好的(de)加工工藝(yi)(yi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。在保證(zheng)構件使(shi)用性(xing)(xing)(xing)能(neng)、加工工藝(yi)(yi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)要(yao)求的(de)前題下，經濟性(xing)(xing)(xing)也是必須考慮(lv)。


 3. 制造工藝不合(he)理 


  金(jin)屬(shu)裝備(bei)(bei)及其構(gou)(gou)件往(wang)往(wang)要(yao)(yao)經(jing)過(guo)機加工(gong)(gong)（車、銑(xian)、刨(bao)、磨、鉆等(deng)(deng)(deng)）、熱(re)冷變形(xing)(xing)（沖、壓、卷(juan)、彎等(deng)(deng)(deng)）、焊(han)接(jie)、裝配等(deng)(deng)(deng)制造工(gong)(gong)藝過(guo)程。若工(gong)(gong)藝規范制訂不(bu)(bu)合理，則(ze)金(jin)屬(shu)設(she)備(bei)(bei)或構(gou)(gou)件在這些加工(gong)(gong)成形(xing)(xing)過(guo)程中，往(wang)往(wang)會(hui)(hui)留下各種(zhong)各樣的(de)缺陷(xian)。如機加工(gong)(gong)常出現的(de)圓(yuan)角(jiao)過(guo)小、倒角(jiao)尖銳(rui)、裂紋(wen)、劃痕；冷熱(re)成形(xing)(xing)的(de)表面(mian)(mian)凹凸不(bu)(bu)平、不(bu)(bu)直度、不(bu)(bu)圓(yuan)度和(he)裂紋(wen)；在焊(han)接(jie)時可能(neng)產生的(de)焊(han)縫表面(mian)(mian)缺陷(xian)(咬邊、焊(han)縫凹陷(xian)、焊(han)縫過(guo)高)、焊(han)接(jie)裂紋(wen)、焊(han)縫內部(bu)缺陷(xian)(未焊(han)透(tou)、氣孔(kong)、夾(jia)渣(zha))，焊(han)接(jie)的(de)熱(re)影(ying)響(xiang)區更因在焊(han)接(jie)過(guo)程經(jing)受(shou)的(de)溫(wen)度不(bu)(bu)同，使(shi)其發生組織(zhi)轉變不(bu)(bu)同，有可能(neng)產生組織(zhi)脆化和(he)裂紋(wen)等(deng)(deng)(deng)缺陷(xian)；組裝的(de)錯位、不(bu)(bu)同心度、不(bu)(bu)對(dui)中及強(qiang)行組裝留下較大(da)的(de)內應力等(deng)(deng)(deng)。所有這些缺陷(xian)如超(chao)過(guo)限度則(ze)會(hui)(hui)導致構(gou)(gou)件以及裝備(bei)(bei)早期(qi)失(shi)效(xiao)(xiao)。 使(shi)用操作(zuo)(zuo)(zuo)不(bu)(bu)當(dang)和(he)維(wei)修不(bu)(bu)當(dang) 使(shi)用操作(zuo)(zuo)(zuo)不(bu)(bu)當(dang)時金(jin)屬(shu)裝備(bei)(bei)失(shi)效(xiao)(xiao)的(de)重要(yao)(yao)原因之一，如違(wei)章操作(zuo)(zuo)(zuo)，超(chao)載、超(chao)溫(wen)、超(chao)速；缺乏經(jing)驗、判(pan)斷錯誤；無知和(he)訓練不(bu)(bu)夠；主觀臆測、責任心不(bu)(bu)強(qiang)、粗心大(da)意等(deng)(deng)(deng)都是不(bu)(bu)安(an)全的(de)行為(wei)。某時期(qi)統計260 次壓力容器和(he)鍋爐事(shi)故中，操作(zuo)(zuo)(zuo)事(shi)故194 次，占(zhan)74.5% 。裝備(bei)(bei)是要(yao)(yao)進行定期(qi)維(wei)修和(he)保(bao)養的(de)，如對(dui)裝備(bei)(bei)的(de)檢查、檢修和(he)更換(huan)不(bu)(bu)及時或沒有采取適(shi)當(dang)的(de)修理、防護(hu)措(cuo)施，也會(hui)(hui)引起裝備(bei)(bei)早期(qi)失(shi)效(xiao)(xiao)。