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失效分析实例蠕变失效—长时超温实例简介某热电厂过热器出口管爆破材质:12Cr1MoV,规格:Φ42×。爆口位于向火面,,。爆口边缘粗糙,爆破处管段壁厚未见明显减薄,管径胀粗不明显,爆口附近管段表面可见沿纵向分布的氧化裂纹。爆破管段内外壁均可见氧化皮。长时超温--过热器出口管金相分析金相分析可见爆口附近组织发生严重球化,球化评级为5级,组织中可观察到沿晶界分布的蠕变裂纹。爆口背面组织球化级别为2-3级。注:12Cr1MoV钢组织球化评级标准:DL/T773-2001《火电厂用12Cr1MoV钢球化评级标准》,将球化等级划分为5级。结论:长时过热。运行过程中长期存在过热现象,使金属管壁高温蠕变加速,导致材料的高温强度和高温韧性降低,在介质压力作用下发生脆性断裂而爆破。?蠕变失效特点宏观特征:断口附近有一定的塑性变形,有时可见宏观裂纹,有氧化的痕迹,断口呈脆性断裂状态。微观特征:显微组织中可见蠕变孔洞和蠕变裂纹、珠光体的球化,碳钢和钼钢的石墨化,碳化物的聚集长大、再结晶、合金元素在固溶体及碳化物之间的重新分配等,这些变化导致材料的高温性能下降。失效案例—疲劳断裂实例简介某电厂的调门门杆断裂。断口附近没有明显的变形,断面面上存在明显的疲劳裂纹扩展,呈现疲劳断裂的特征。疲劳裂纹扩展方向垂直于门杆,裂纹起源于门杆外表面螺纹的根部,并分别呈现单疲劳源或多疲劳源的特征。门杆的外表面未发现明显的加工缺陷。金相分析金相组织为回火索氏体。组织正常。结论:受较大疲劳应力产生的疲劳断裂,疲劳源易在夹杂、气孔或在辉纹的径向处。?疲劳断裂特征疲劳断裂的现象及特征1疲劳负荷是交变负荷2单次加载不足以产生破坏,多次循环才产生破坏3反复拉伸或剪切应力对疲劳裂纹的萌生和发展起作用,疲劳裂纹源一般位于最大拉应力处,纯压缩负荷不会出现疲劳裂纹。4疲劳断裂过程包括疲劳裂纹的萌生、疲劳裂纹的扩展和瞬时断裂三个阶段5即使是塑性良好的合金钢或铝合金,疲劳断裂构件断口附近通常也观察不到宏观的塑性变形。?断口的宏观形貌;?疲劳断裂断口一般能观察到三个区域:疲劳裂纹起源区、疲劳裂纹扩展区和最终断裂区(瞬断区);?断口的微观形貌疲劳辉纹轮胎压痕花样。影响疲劳断裂的因素1、构件表面状态2、缺口效应与应力集中3、残余应力4、材料的成分和组织5、工作条件。腐蚀疲劳实例简介某电厂#1机高调门弹簧断裂断裂部位在弹簧的有效圈部分。断面与弹簧轴向约呈45°。断口附近未有明显的塑性变形。断口上可分辨出裂纹源区、裂纹扩展区和终断区。断口分析断口上具有疲劳裂纹扩展的条纹特征,并呈现脆性疲劳裂纹扩展的特点。裂纹起源于表面的腐蚀坑附近。金相分析金相组织为回火马氏体,断口附近的外表面存在腐蚀坑。结论:断裂具有疲劳裂纹扩展的特征。裂纹起源于腐蚀坑。?腐蚀疲劳的特点1腐蚀促进疲劳裂纹的萌生与扩展,而载荷交变又加速腐蚀使疲劳裂纹更快扩展。2腐蚀疲劳对环境介质没有特定的界限。但交变应力和腐蚀介质必须同时协同作用,才能产生腐蚀疲劳。3腐蚀疲劳不存在疲劳极限。4腐蚀疲劳与交变载荷的特性有密切关系。5腐蚀疲劳断裂的形貌特征。金属材料腐蚀疲劳断裂是一种脆性断裂,没有宏观的塑性变形。腐蚀疲劳裂纹往往是多源的,裂纹扩展分叉不多。脆性断裂实例简介某热电厂#8机高压缸主汽门阀门螺栓和导气管法兰连接螺栓断裂。高压缸主汽门阀门螺栓(规格:M56×4×275,材质25Cr2MoV)于螺纹根部断裂,呈脆性断裂形貌,断口附近没有明显的塑性变形。断口上未发现明显的腐蚀或疲劳裂纹扩展的痕迹。规格为M56×4×275的高压缸主汽门阀门螺栓呈现脆性解离断裂的特征。高压缸主汽门阀门螺栓断口形貌金相分析高压缸主汽门阀门螺栓金相组织为回火索氏体,存在偏析缺陷,流线明显。结论:高压缸主汽门阀门螺栓存在微观偏析缺陷,使部位力学性能存在差异,偏析缺陷是造成螺栓断裂的主要原因。?脆性断裂失效特点1脆性断裂时工作应力是不高的,往往低于材料的屈服点,甚至低于设计时的许用应力。因此,人们把脆性断裂称为“低应力脆性断裂”。2中、低强度钢的脆性断裂一般是在比较低的温度下发生的,因此人们也把脆性断裂叫做“低应力脆性断裂”。体心立方金属随温度的下降,塑性将明显下降,屈服应力升高。3脆性断裂是从金属构件内部存在的裂纹作为裂纹源而开始的。脆性断裂总是突然间发生的,断裂前总的变形量极小,无明显先兆,难以察觉。4脆性断裂通常在体心立方和密排六方金属材料中出现,而面心立方金属材料只有在特定的条件下才会出现脆性断裂。