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(tie)磁性材料(liao)常見(jian)的(de)在役過程中形成的(de)缺(que)陷位置(zhi)及(ji)成因見(jian)表1-4。


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1. 疲勞裂紋


  疲勞裂(lie)紋(wen)是由周期性(xing)加載應力形成的,這種(zhong)應力值雖(sui)然低于材(cai)料的極限抗拉強(qiang)度(du),但還是足以產生裂(lie)紋(wen)或使原有的裂(lie)紋(wen)擴(kuo)展(zhan)。


  疲勞裂紋可(ke)以從諸(zhu)如機加工痕跡或(huo)刀(dao)痕處、材料(liao)表面或(huo)附(fu)近(jin)的(de)非金屬夾雜物、空隙、孔、槽等高應力區(qu)形成(cheng),甚至也(ye)會(hui)在光滑的(de)表面上(shang)產生。


  隨著(zhu)承受的應(ying)力(li)(li)強度(du)(du)增加,疲勞裂紋(wen)首先在裂紋(wen)尖端開始(shi)擴展,然后隨每(mei)個(ge)周(zhou)期應(ying)力(li)(li)而逐漸增大,其增量正比于應(ying)力(li)(li)強度(du)(du),這種過程一直持續到此應(ying)力(li)(li)強度(du)(du)到達臨界(jie)值而發生斷裂為止(zhi)。應(ying)力(li)(li)強度(du)(du)臨界(jie)值也稱斷裂韌(ren)度(du)(du),每(mei)種材料(liao)的斷裂韌(ren)度(du)(du)不相同。


2. 應力腐蝕裂紋


  應力腐蝕裂(lie)紋(wen)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(shi)體不(bu)銹鋼(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)蝕產生的脆性(xing)斷裂(lie),可以是(shi)(shi)晶(jing)間的,也可以是(shi)(shi)穿晶(jing)的,這(zhe)取決于合金的種類和腐(fu)蝕環境(jing)。在(zai)大多(duo)數情況下,微細的裂(lie)紋往(wang)往(wang)透入部件的橫截面(mian),而在(zai)表(biao)面(mian)上只(zhi)是(shi)(shi)顯(xian)示一點腐(fu)蝕痕跡。


  為了(le)保持最小的(de)應力(li)強度,必須注意防(fang)止應力(li)集中(zhong),如刀痕、電弧坑和接近表面的(de)大型(xing)非金屬夾雜物。


3. 氫裂(lie)紋


  氫(qing)(qing)(qing)(qing)裂(lie)紋或(huo)(huo)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)是一種機械斷裂(lie),是由于(yu)部(bu)件在氫(qing)(qing)(qing)(qing)介質的腐(fu)蝕環境(jing)中使用并同(tong)時加載(zai)應力或(huo)(huo)殘余應力而形成的。氫(qing)(qing)(qing)(qing)介質可(ke)通過諸如電鍍、酸(suan)洗、潮(chao)濕(shi)空(kong)氣(qi)(qi)中施(shi)焊(han)或(huo)(huo)它(ta)自身溶解(jie)滲入材料等(deng)過程產生,也可(ke)能來自腐(fu)蝕,如硫化氫(qing)(qing)(qing)(qing)、氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)、水、沼氣(qi)(qi)或(huo)(huo)氨等(deng)。


  如果材料(liao)表(biao)面沒有(you)裂(lie)紋或不(bu)存在高應(ying)力處,則氫可以擴散進(jin)入金(jin)(jin)屬,導致(zhi)(zhi)金(jin)(jin)屬材料(liao)常在近表(biao)面處開裂(lie),因(yin)為此處形成三維應(ying)力的空間最大。在低強(qiang)度合(he)金(jin)(jin)中,由此導致(zhi)(zhi)開裂(lie)的空間,稱為氫氣泡。


  假如裂紋早已存在,則(ze)可以(yi)很容易地(di)看到氫引起的裂紋有一(yi)個共同(tong)的特(te)點(dian),即在原裂紋尖端開裂擴(kuo)展。


  在(zai)許多實例中,氫早在(zai)部件投(tou)入(ru)使用(yong)之前就已(yi)存在(zai)于金屬內(nei)部,因(yin)為材料開始凝固和(he)(he)施焊期間(jian),氫很容易(yi)被熔化金屬吸收滲入(ru);在(zai)高溫和(he)(he)在(zai)某些情況下(xia),氫的溶解度非常之高,以(yi)致(zhi)冷卻時金屬具有的氫已(yi)呈飽和(he)(he)狀態。


  氫裂(lie)紋(wen)沿(yan)晶界分布,很(hen)少呈分叉狀。當這種裂(lie)紋(wen)由于氣泡(pao)或靜態載荷形(xing)成時,它總(zong)是位(wei)于部件(jian)(jian)表面之下。氫裂(lie)紋(wen)還可以出現在(zai)部件(jian)(jian)皮下或應力高的部位(wei)。


4. 腐(fu)蝕坑


  應用于石(shi)油(you)行(xing)業的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)構(gou)件,如鉆桿、套管(guan)、輸油(you)管(guan)道等,當輸送(song)石(shi)油(you)、鉆井液等流動腐(fu)(fu)蝕(shi)介質時(shi),不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)會受(shou)到(dao)腐(fu)(fu)蝕(shi)和沖刷作(zuo)用,并(bing)且(qie)部(bu)分構(gou)件所受(shou)應力復(fu)雜,容易產生腐(fu)(fu)蝕(shi)坑,使不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)管(guan)壁減(jian)薄(bo)。在某(mou)些(xie)惡劣的工(gong)作(zuo)環境(jing)下,腐(fu)(fu)蝕(shi)坑進一步(bu)擴(kuo)展,可能產生刺穿,從而使構(gou)件失效(xiao)。




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