部件的使用壽命與工作環境(機械和化學的)、維修質量和設計有關。由于不銹鋼管構件工作環境復雜,產生缺陷的原因也不盡相同。當不(bu)銹鋼(gang)管部件使用一段時間之后,需要對其進行質量檢測與評價,以預測其使用壽命,之后根據不銹鋼管檢測質量可采取降級使用、維修或報廢處理等措施。


  鐵磁性(xing)材料常見的在(zai)役過(guo)程(cheng)中形(xing)成的缺(que)陷位(wei)置及(ji)成因見表(biao)1-4。


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1. 疲勞裂紋


  疲勞裂(lie)紋(wen)是(shi)由(you)周(zhou)期性加載(zai)應(ying)力形(xing)成的,這種應(ying)力值雖然(ran)低于材料的極限抗拉強(qiang)度(du),但還是(shi)足以產(chan)生裂(lie)紋(wen)或使(shi)原有(you)的裂(lie)紋(wen)擴展。


  疲勞裂(lie)紋可以從諸如機加工痕(hen)跡或刀痕(hen)處、材料表(biao)面(mian)或附(fu)近的(de)非金屬夾雜物、空(kong)隙、孔、槽等(deng)高(gao)應力區形成,甚至(zhi)也會在光滑的(de)表(biao)面(mian)上產生。


  隨著承受的應(ying)力(li)強(qiang)度(du)增(zeng)加,疲勞裂紋首先(xian)在裂紋尖端開(kai)始(shi)擴(kuo)展,然后隨每(mei)個周期應(ying)力(li)而(er)逐漸增(zeng)大,其(qi)增(zeng)量正(zheng)比于應(ying)力(li)強(qiang)度(du),這種過程一直持續到此應(ying)力(li)強(qiang)度(du)到達(da)臨界值而(er)發(fa)生(sheng)斷(duan)(duan)裂為(wei)止。應(ying)力(li)強(qiang)度(du)臨界值也稱斷(duan)(duan)裂韌度(du),每(mei)種材料的斷(duan)(duan)裂韌度(du)不相同。


2. 應力腐蝕裂(lie)紋(wen)


  應力腐蝕裂紋是一種機械斷裂,是拉伸靜載荷與環境腐蝕共同影響的結果。這里所述的應力,既包括實際施加的,也包括殘余應力。之所以產生殘余應力,其中最普遍的一個原因就是焊縫金屬冷卻時收縮所致。


  環境腐蝕對不同材料的作用有所不同,就某些普通材料而言,能被環境腐蝕的有:暴露在咸水中的鋁和奧氏體不銹鋼,暴露在氨中的銅及其合金,以及暴露在氫氧化鈉中的軟鋼。


  應(ying)力腐蝕(shi)(shi)產生的(de)(de)脆性斷(duan)裂,可以(yi)(yi)是晶(jing)(jing)間的(de)(de),也可以(yi)(yi)是穿晶(jing)(jing)的(de)(de),這取決于合金的(de)(de)種(zhong)類(lei)和腐蝕(shi)(shi)環境。在(zai)(zai)大多數情(qing)況下(xia),微細的(de)(de)裂紋往往透入部件的(de)(de)橫(heng)截面(mian)(mian),而在(zai)(zai)表面(mian)(mian)上只是顯示一點腐蝕(shi)(shi)痕(hen)跡。


  為了保持最小(xiao)的應(ying)力(li)強度,必(bi)須注意防止應(ying)力(li)集中,如(ru)刀(dao)痕、電弧坑和接近(jin)表面的大(da)型(xing)非金屬夾(jia)雜物。


3. 氫(qing)裂紋


  氫裂(lie)紋(wen)或(huo)氫脆是一種機(ji)械(xie)斷裂(lie),是由于(yu)部件在(zai)氫介(jie)質的腐蝕環境中使用并同時加載應力(li)或(huo)殘余應力(li)而形成(cheng)的。氫介(jie)質可(ke)通過(guo)諸(zhu)如電鍍、酸洗、潮濕空氣(qi)(qi)中施焊(han)或(huo)它自身溶解(jie)滲入材料等(deng)過(guo)程產生(sheng),也可(ke)能來自腐蝕,如硫化氫、氫氣(qi)(qi)、水(shui)、沼氣(qi)(qi)或(huo)氨等(deng)。


  如果材(cai)料(liao)表面(mian)沒有裂紋或不存(cun)在高應力處,則氫可(ke)以擴散進入(ru)金屬,導致金屬材(cai)料(liao)常在近表面(mian)處開裂,因為此處形成三維應力的(de)空間最大(da)。在低強度合金中(zhong),由(you)此導致開裂的(de)空間,稱(cheng)為氫氣(qi)泡。


  假如裂(lie)紋早已(yi)存在,則可以很容易地看到氫引起的裂(lie)紋有一個(ge)共同(tong)的特點,即在原裂(lie)紋尖(jian)端開裂(lie)擴展(zhan)。


  在許多實例中(zhong),氫(qing)(qing)早在部件投入使用之前就已(yi)存(cun)在于金屬內(nei)部,因為材料開(kai)始凝固和施焊(han)期間,氫(qing)(qing)很容(rong)易(yi)被熔化(hua)金屬吸收滲(shen)入;在高溫和在某些情況下(xia),氫(qing)(qing)的溶解度非常之高,以致冷卻時金屬具有的氫(qing)(qing)已(yi)呈飽和狀態。


  氫裂紋(wen)沿晶界分(fen)布,很少(shao)呈分(fen)叉狀(zhuang)。當這(zhe)種裂紋(wen)由(you)于(yu)氣泡或(huo)靜態載荷形成時,它總是位(wei)(wei)于(yu)部(bu)(bu)件(jian)表面之下。氫裂紋(wen)還可(ke)以出現在部(bu)(bu)件(jian)皮下或(huo)應(ying)力(li)高(gao)的部(bu)(bu)位(wei)(wei)。


4. 腐蝕(shi)坑


  應用(yong)于石(shi)油行業(ye)的(de)(de)不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)(guan)構件,如鉆桿、套管(guan)(guan)(guan)、輸(shu)(shu)油管(guan)(guan)(guan)道等,當輸(shu)(shu)送(song)石(shi)油、鉆井液等流動腐蝕介質(zhi)時(shi),不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)(guan)會受(shou)到腐蝕和(he)沖刷作(zuo)用(yong),并且部分構件所受(shou)應力(li)復雜,容易產生(sheng)(sheng)腐蝕坑,使不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)壁減(jian)薄。在某些惡劣(lie)的(de)(de)工作(zuo)環境下,腐蝕坑進一步擴展,可能產生(sheng)(sheng)刺(ci)穿,從而使構件失效。




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