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。當不銹鋼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。


  鐵磁性材料常見的(de)在役過程(cheng)中形成(cheng)(cheng)的(de)缺陷位置及成(cheng)(cheng)因見表(biao)1-4。


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1. 疲勞裂紋


  疲(pi)勞裂紋(wen)是由周期性加載(zai)應(ying)力形成(cheng)的,這(zhe)種應(ying)力值雖(sui)然(ran)低于材料的極限抗拉強度(du),但(dan)還是足以產生裂紋(wen)或使原有的裂紋(wen)擴(kuo)展。


  疲勞裂紋(wen)可以從諸如(ru)機加工痕(hen)跡或刀(dao)痕(hen)處、材料表面或附近的非金屬夾雜物、空隙、孔(kong)、槽等高(gao)應(ying)力區形成,甚至也會在(zai)光滑的表面上產生。


  隨(sui)著承(cheng)受的應(ying)力強度(du)(du)增加,疲(pi)勞裂紋(wen)首先(xian)在裂紋(wen)尖端開始擴展,然后(hou)隨(sui)每(mei)個周(zhou)期(qi)應(ying)力而逐漸增大,其增量正比于應(ying)力強度(du)(du),這(zhe)種過程(cheng)一直持續到(dao)此應(ying)力強度(du)(du)到(dao)達臨(lin)界值(zhi)而發(fa)生斷(duan)裂為止(zhi)。應(ying)力強度(du)(du)臨(lin)界值(zhi)也稱斷(duan)裂韌(ren)度(du)(du),每(mei)種材(cai)料的斷(duan)裂韌(ren)度(du)(du)不(bu)相(xiang)同。


2. 應力腐(fu)蝕裂紋


  應力腐蝕(shi)裂(lie)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(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang),暴露在氨中的銅及其合金,以及暴露在氫氧化鈉中的軟鋼。


  應力腐(fu)(fu)蝕產生的(de)脆性斷裂,可以是晶間的(de),也可以是穿(chuan)晶的(de),這取決于合金的(de)種類(lei)和腐(fu)(fu)蝕環境。在大多數情況下,微細的(de)裂紋往往透入部件的(de)橫截面,而在表面上(shang)只是顯示一(yi)點腐(fu)(fu)蝕痕(hen)跡(ji)。


  為了保持(chi)最小的(de)應(ying)力強度,必須注意(yi)防止(zhi)應(ying)力集中,如刀痕、電弧坑和接近(jin)表面(mian)的(de)大型非金(jin)屬夾雜物。


3. 氫(qing)裂紋


  氫裂紋(wen)或(huo)氫脆是一(yi)種機械斷(duan)裂,是由于部(bu)件在氫介質的腐(fu)蝕環境中使用(yong)并同時加(jia)載應力或(huo)殘余應力而形(xing)成的。氫介質可通過諸如(ru)電(dian)鍍、酸(suan)洗、潮(chao)濕空氣中施焊或(huo)它(ta)自身溶解滲(shen)入材(cai)料(liao)等(deng)過程(cheng)產生,也可能來(lai)自腐(fu)蝕,如(ru)硫化氫、氫氣、水、沼氣或(huo)氨等(deng)。


  如(ru)果材(cai)料表面沒有(you)裂(lie)紋(wen)或(huo)不(bu)存(cun)在(zai)高(gao)應力處,則氫(qing)可以擴散進入金屬,導致(zhi)金屬材(cai)料常在(zai)近表面處開裂(lie),因為此處形成三維應力的(de)空間最大。在(zai)低(di)強度合金中,由此導致(zhi)開裂(lie)的(de)空間,稱為氫(qing)氣泡。


  假(jia)如裂紋(wen)(wen)早已存在(zai),則(ze)可以很容(rong)易地看到氫引起的(de)(de)裂紋(wen)(wen)有一(yi)個共同(tong)的(de)(de)特(te)點,即(ji)在(zai)原裂紋(wen)(wen)尖端開裂擴(kuo)展。


  在(zai)許多實例中(zhong),氫(qing)(qing)早在(zai)部件投入使用之前(qian)就已存在(zai)于金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)內(nei)部,因為(wei)材料開始凝固(gu)和(he)施(shi)焊期間(jian),氫(qing)(qing)很容易被熔化金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)吸收滲入;在(zai)高溫和(he)在(zai)某些(xie)情況下(xia),氫(qing)(qing)的溶解度非常(chang)之高,以致冷(leng)卻時金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)具有的氫(qing)(qing)已呈(cheng)飽和(he)狀態(tai)。


  氫裂(lie)紋沿(yan)晶界分布,很少呈分叉(cha)狀。當這種裂(lie)紋由于氣泡(pao)或靜(jing)態載(zai)荷形成時,它總(zong)是(shi)位于部件表面之下。氫裂(lie)紋還可以出(chu)現(xian)在部件皮下或應力高(gao)的部位。


4. 腐(fu)蝕坑


  應用于石油(you)(you)行業(ye)的不銹(xiu)鋼管(guan)構件(jian),如鉆桿、套管(guan)、輸油(you)(you)管(guan)道等(deng),當輸送石油(you)(you)、鉆井液等(deng)流動腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)時,不銹(xiu)鋼管(guan)會受到腐(fu)蝕(shi)和沖(chong)刷作(zuo)用,并(bing)且部分構件(jian)所受應力復雜,容(rong)易產(chan)生(sheng)腐(fu)蝕(shi)坑,使不銹(xiu)鋼管(guan)管(guan)壁減薄。在某些惡(e)劣的工作(zuo)環境(jing)下(xia),腐(fu)蝕(shi)坑進一(yi)步擴展,可(ke)能產(chan)生(sheng)刺穿(chuan),從而使構件(jian)失效。




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