化工設(shè)備失效原理與案例分析試題

1、- 只為成功找方法，不為失敗找借口，最成功的人，是最重視找方法的人。- = =可以編輯的WORD 文檔知識成就未來化工設(shè)備失效原理與案例分析填空：1.常見的斷裂分類有：1）根據(jù)斷裂時(shí)變形量的大小，將斷裂失效分為兩大類，即脆性斷裂和延性斷裂。2）按裂紋走向與金相組織的關(guān)系，將斷裂失效分為穿晶斷裂和沿晶斷裂。3）按斷裂機(jī)制與形貌將斷裂失效分為：1）按斷裂機(jī)制進(jìn)行分類，分為微孔型斷裂、解理型（準(zhǔn)解理型）斷裂、沿晶斷裂及疲勞型斷裂等。2）按斷口的宏觀形貌分類，分為纖維狀、結(jié)晶狀、細(xì)瓷狀、貝殼狀及木紋狀，人字形、杯錐狀等。3）按斷口的微觀形貌分類，分為微孔狀、 冰糖狀、河流花樣、臺階、 舌狀、 扇形花樣

2、、蛇形花樣、龜板狀、泥瓦狀及輝紋等。4）按加工工藝或產(chǎn)品類別對斷裂進(jìn)行分類：1）按加工下藝分類，有鑄件斷裂、鍛件斷裂、磨削裂紋、焊接裂紋及淬火裂紋等。2）按產(chǎn)品類別分類，有軸們斷裂齒輪斷裂、連接件斷裂壓力容器斷裂和彈簧斷裂等。2.失效分析可分為：事前分析、事中分析和事后分析。3.腐蝕產(chǎn)物的去除方法有化學(xué)法、電化學(xué)法及干剝法等。4.解理斷裂的微觀形貌特征主要是：河流花樣及解理臺階，除此之外尚有舌狀花樣、魚骨狀花樣、扇形花樣及羽毛花樣等以及珠光體解理。5.典型的疲勞斷口的宏觀形貌結(jié)構(gòu)可分為疲勞核心、疲勞源區(qū)、疲勞裂紋的發(fā)展區(qū)、裂紋的快速擴(kuò)展區(qū)及瞬時(shí)斷裂區(qū)等五個(gè)區(qū)域。二、判斷1.縮孔：由于金屬從液態(tài)

3、至固態(tài)的凝固期間，產(chǎn)生的收縮得不到充分補(bǔ)縮，使鑄件在最后凝固部位形成具有粗糙的或粗晶粒表面的孔洞，一般呈倒錐形。2.點(diǎn)腐蝕：只有在特定的介質(zhì)中才能發(fā)生點(diǎn)腐蝕。當(dāng)介質(zhì)中的氯離子和氧化劑（如溶解氧）同時(shí)存在時(shí)，容易發(fā)生點(diǎn)腐蝕、大部分設(shè)備發(fā)生的點(diǎn)腐蝕失效都是氯化物和氯離子引起的。3.晶間腐蝕：某種材料是否發(fā)生晶間腐蝕取決于材料介質(zhì)體系的特征。在這種體系中，材料的晶界區(qū)域比晶粒本體的溶解速度大，所發(fā)生的腐蝕即為晶間腐蝕。只有那些能使不銹鋼的晶界呈現(xiàn)活化狀態(tài)，而晶粒呈現(xiàn)鈍化狀態(tài)的介質(zhì)環(huán)境，才會發(fā)生晶間腐蝕。金屬發(fā)生晶間腐蝕后，在宏觀上幾乎看不到任何變化，幾何尺寸及表面金屬光澤不變，但其強(qiáng)度及延伸率顯著降

4、低。4.在一般情況下，當(dāng)應(yīng)力較小、腐蝕介質(zhì)較弱時(shí)，應(yīng)力腐蝕裂紋多呈沿晶擴(kuò)展；相反，當(dāng)應(yīng)力較大、腐蝕介質(zhì)較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)力腐蝕裂紋通常是穿晶擴(kuò)展。5.微孔型斷裂的宏觀表現(xiàn)：宏觀塑性的微孔斷裂（提高材料的塑變抗力防止）、宏觀脆性的微孔斷裂（提高材料的斷裂韌度）。6.冷脆金屬低溫脆斷斷口的宏觀特征：結(jié)晶狀，并有明顯的鏡面反光現(xiàn)象。冷脆金屬低溫?cái)嗔褦嗫诘奈⒂^形貌具有典型的解理斷裂特征：河流花樣、臺階、舌狀花樣、魚骨花樣、羽毛狀花樣、扇形花樣等。7.準(zhǔn)解理斷裂：從材料方面考慮，必為淬火加低溫回火的馬氏體組織，回火溫度低，易產(chǎn)生此類斷裂。 為了防止此類斷裂，最有效的辦法就是提高鋼材的抗低溫脆斷的能力，即降低鋼材

5、的脆性轉(zhuǎn)折溫度。- 只為成功找方法，不為失敗找借口，最成功的人，是最重視找方法的人。- = =可以編輯的WORD 文檔知識成就未來三、名詞解釋1.第一類內(nèi)應(yīng)力是指存在于整個(gè)物體或在較大尺寸范圍內(nèi)保持平衡的應(yīng)力，尺寸在0.1mm 以上；第二類內(nèi)應(yīng)力是指在晶粒大小尺寸范圍內(nèi)保持平衡的應(yīng)力，尺寸為10（-1）10（-2)mm; 第三類內(nèi)應(yīng)力是在原子尺度范圍保持平衡的應(yīng)力，尺寸為10（-3） 10（-6)mm. 2.斷口的宏觀分析是指用肉眼或放大倍數(shù)一般不超過30 倍的放大鏡及實(shí)物顯微鏡，對斷口表面進(jìn)行直接觀察和分析的方法。3.應(yīng)力腐蝕開裂是在靜拉應(yīng)力作用下金屬的腐蝕破壞。4.接觸疲勞：材料表面在較高

6、的接觸壓應(yīng)力作用下，經(jīng)過多次應(yīng)力循環(huán)，其接觸面的局部區(qū)域產(chǎn)生小片或小塊金屬剝落，形成麻點(diǎn)或凹坑，最后導(dǎo)致構(gòu)件失效的現(xiàn)象。5.石墨化脆性：含硅高的碳素工具鋼或彈簧鋼，經(jīng)熱處理后，常出現(xiàn)硬度不足，加工表面粗糙度大，或在使用中脆斷。其斷口一般呈黑灰色，無金屬光澤，并可見石墨夾雜物或石墨碳顆粒，這種現(xiàn)象稱石墨化脆性。四、簡答1.失效的來源1）設(shè)計(jì)的問題2）材料選擇上的缺點(diǎn)3）加工制造及裝配中存在的問題4）不合理的服役條件2.斷口處理措施：1）在干燥大氣中斷裂的新鮮斷口，應(yīng)立即放到干燥器內(nèi)或真空室內(nèi)保存，以防止銹蝕，并應(yīng)注意防止手指污染斷口及損傷斷口表面；對于在現(xiàn)場一時(shí)不能取樣的零部件尤其是斷口，應(yīng)采取

7、有效的保護(hù)， 防止零件或斷口的二次污染或銹蝕，盡可能地將斷裂件移到安全的地方，必要時(shí)可采用油脂封涂的辦法保護(hù)斷口。2）對于斷后被油污染的斷口，要進(jìn)行仔細(xì)清洗。先用汽油去除油污，然后再用丙酮、三氯甲烷、 石油醚或苯類等有機(jī)溶劑溶去殘留物，最后用無水乙醇清洗再吹干。如果仍不能去除徹底，可用蒸汽或超聲波法進(jìn)一步去除。3）在潮濕大氣銹蝕的斷口，可先用稀鹽酸水溶液去除銹蝕氧化物，然后用清水沖洗，再用無水酒精沖洗并吹干。4）在腐蝕環(huán)境中斷裂的斷口，在斷口表面通常覆蓋一層腐蝕產(chǎn)物，這層腐蝕產(chǎn)物對分析致斷原因往往是非常重要的，因而不能輕易地將其去掉。但是， 為了觀察斷口的形貌特征而必須去除時(shí)，應(yīng)先對產(chǎn)物的形貌

8、、成分及相結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)的分析后，再予以去除。3.解理致斷原因分析1)從材料方面考慮，通常只有冷脆金屬才能發(fā)生解理斷裂。2)構(gòu)件的工作溫度較低，即處在脆性轉(zhuǎn)折溫度以下。3)只有在平面應(yīng)變狀態(tài)下才能發(fā)生解理斷裂，或者說構(gòu)件的幾何尺寸屬于厚板情況。4）晶粒尺寸粗大。5）宏觀裂紋的存在。除此之外，加載速度大及活性介質(zhì)的吸附作用都促進(jìn)解理斷裂的發(fā)生。4.低溫脆斷的條件及影響因素1）只有冷脆金屬才會發(fā)生低溫脆斷。2）環(huán)境溫度低于脆性轉(zhuǎn)折溫度。3）構(gòu)件幾何尺寸較大，構(gòu)件處于平面應(yīng)變狀態(tài)。五、分析報(bào)告失效分析的步驟1現(xiàn)場調(diào)查- 只為成功找方法，不為失敗找借口，最成功的人，是最重視找方法的人。- = =可以編輯

9、的WORD 文檔知識成就未來（l）保護(hù)現(xiàn)場。在防止事故進(jìn)一步擴(kuò)展的前題下，應(yīng)力求保護(hù)現(xiàn)場不被破壞，如果必須改變某些零件的位置，應(yīng)先拍照或做出標(biāo)記。（2） 查明事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)及失效過程 （ 3）收集殘骸碎片，標(biāo)出相對位置，保護(hù)好斷口。(4）選取進(jìn)一步分析的試樣，并注明位置及取樣方法。（ 5）詢問目擊者及其他有關(guān)人員，了解有關(guān)情況。( 6 ）寫出現(xiàn)場調(diào)查報(bào)告。2收集背景材料（1）設(shè)備的自然情況，包括設(shè)備名稱，出廠及使用日期，設(shè)計(jì)參數(shù)及功能要求等。(2）設(shè)備的運(yùn)行記錄，要特別注意載荷及其波動，溫度變化，腐蝕介質(zhì)等。(3）設(shè)備的維修歷史情況。(4）設(shè)備的失效歷史情況。 （5)設(shè)計(jì)圖樣及說明書、裝

10、配程序說明書、使用維護(hù)說明書等。(6）材料選擇及其依據(jù)。(7)設(shè)備主要零部件的生產(chǎn)流程。(8）設(shè)備服役前的經(jīng)歷，包括裝配、包裝、運(yùn)輸、儲存、安裝和調(diào)試等階段(9）質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告及有關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行一項(xiàng)失效分析工作時(shí)，現(xiàn)場調(diào)查和收集背景材料是至關(guān)重要的，可以說是前提和根本。通過現(xiàn)場調(diào)查和背景材料的分析、歸納才能正確地制定下步的分析程序。因此，作為失效分析工作，必須重視和學(xué)會掌握失效設(shè)備（構(gòu)件）相關(guān)的各種材料。有時(shí)由于各種原因，分析人員難以到失效現(xiàn)場去，這樣就必須明確地制定需要收集材料的內(nèi)容，由現(xiàn)場工作人員收集。收集背景材料時(shí)應(yīng)遵循實(shí)用性、時(shí)效性、客觀性以及盡可能豐富和完整等原則。3.技術(shù)參里

11、復(fù)驗(yàn)1）材料的化學(xué)成分。(2）材料的金相組織和硬度及其分布。(3）常規(guī)力學(xué)性能。(4）主要零部件的幾何參量及裝配間隙。4.深入分析研究（1）失效產(chǎn)品的直觀檢查（變形、損傷情況，裂紋擴(kuò)展，斷裂源）。 (2）斷口的宏觀分析及微觀形貌分析 （常用掃描電子顯微鏡）(3）無損探傷檢查（渦流、著色、磁粉、同位素、x 射線、超聲波等） 。 (4）表面及界面成分分析（俄歇能譜等）。 (5）局部或微區(qū)成分分析（輝光光譜、能譜、電子探針等）。 (6）相結(jié)構(gòu)分析（X 射線衍射法） 。(7）斷裂韌度檢查，強(qiáng)度、韌性及剛度校核。5.綜合分析歸納，推理判斷提出初步結(jié)論。根據(jù)失效現(xiàn)場獲得的信息、背景材料及各種實(shí)測數(shù)據(jù)，運(yùn)用

12、材料學(xué)、機(jī)械學(xué)、管理學(xué)及統(tǒng)計(jì)學(xué)等方面的知識，進(jìn)行綜合歸納、推理判斷，去偽存真、由表及里地分析后，初步確定失效模式，并提出失效原因的初步意見和預(yù)防措施。6.重現(xiàn)性試驗(yàn)或證明試驗(yàn)。為了驗(yàn)證所得結(jié)論的可靠性，對于重大事件， 在條件允許的情況下，應(yīng)進(jìn)行重現(xiàn)性試驗(yàn)或?qū)ζ渲械哪承╆P(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行證明試驗(yàn)。如果試驗(yàn)結(jié)果同預(yù)期的結(jié)果一致，則說明所得結(jié)論是正確的，預(yù)防措施是可行的。否則，尚需做進(jìn)一步分析。應(yīng)該注意， 在進(jìn)行重現(xiàn)性試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)條件應(yīng)盡量與實(shí)際相一致。快速試驗(yàn)得出的結(jié)果在與實(shí)際對比時(shí)，應(yīng)進(jìn)行合理的數(shù)學(xué)處理，而不應(yīng)簡單放大或直接應(yīng)用。重點(diǎn)： 7.撰寫失效分析報(bào)告機(jī)械產(chǎn)品的失效分析報(bào)告通常應(yīng)包括如下內(nèi)容：(l）概述。首先介紹失效事件的自然情況：事件發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)，失效造成的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡情況； 受何部門或單位的委托；分析的目的及要求；參加分析人員情況；起比時(shí)間等。(2）失效事件的調(diào)查結(jié)果。簡明扼要地介紹失效部件的損壞情況，當(dāng)時(shí)的環(huán)境條件及工況條件；當(dāng)事人和目擊者對失效事件的看法；失效零部件的服役史、制造史及有關(guān)的技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)。- 只為成功找方法，不為失敗找借口，最成功的人，是最重視找方法的人。- = =可以編輯的WORD 文檔知識成就未來(3）分析結(jié)果。為了尋找失效原因，采用何種方法和手段，做了哪些分析工作，有何發(fā)現(xiàn)，按照認(rèn)識的自然過程一步步