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(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。


  鐵磁性材料常見(jian)的在役(yi)過程中形成(cheng)的缺(que)陷位置及成(cheng)因見(jian)表1-4。


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1. 疲勞裂紋


  疲勞裂紋是由周期性加載應(ying)(ying)力形(xing)成的(de),這種(zhong)應(ying)(ying)力值雖然低于材料的(de)極限抗拉(la)強(qiang)度,但還是足以(yi)產生裂紋或使(shi)原有的(de)裂紋擴展。


  疲勞裂紋可以從(cong)諸如機加工(gong)痕(hen)跡或(huo)刀(dao)痕(hen)處、材料(liao)表(biao)面或(huo)附近的非金(jin)屬夾雜(za)物、空隙(xi)、孔、槽等高應力區(qu)形(xing)成,甚至(zhi)也會在光滑(hua)的表(biao)面上產生。


  隨(sui)著(zhu)承(cheng)受的(de)應(ying)(ying)力強(qiang)度增(zeng)加,疲勞裂(lie)(lie)(lie)紋首先(xian)在(zai)裂(lie)(lie)(lie)紋尖端開始擴(kuo)展(zhan),然后(hou)隨(sui)每個(ge)周期應(ying)(ying)力而(er)逐(zhu)漸增(zeng)大,其增(zeng)量正(zheng)比于應(ying)(ying)力強(qiang)度,這種過程一直持續到(dao)此應(ying)(ying)力強(qiang)度到(dao)達臨界值(zhi)而(er)發生斷裂(lie)(lie)(lie)為止。應(ying)(ying)力強(qiang)度臨界值(zhi)也稱斷裂(lie)(lie)(lie)韌度,每種材料的(de)斷裂(lie)(lie)(lie)韌度不相同。


2. 應(ying)力腐蝕裂紋


  應力腐(fu)蝕裂紋(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(li)腐蝕產生的(de)(de)脆(cui)性斷裂,可以(yi)是晶間的(de)(de),也(ye)可以(yi)是穿(chuan)晶的(de)(de),這取(qu)決于合金的(de)(de)種類(lei)和腐蝕環(huan)境。在大多數情況(kuang)下,微(wei)細的(de)(de)裂紋(wen)往往透入部件的(de)(de)橫截(jie)面(mian),而(er)在表面(mian)上只是顯示(shi)一點腐蝕痕跡。


  為了(le)保持最小的應(ying)力(li)強度,必(bi)須注意防止應(ying)力(li)集中,如刀痕、電(dian)弧(hu)坑和接近表面的大型非金屬(shu)夾雜物。


3. 氫(qing)裂紋


  氫(qing)裂紋或(huo)(huo)(huo)氫(qing)脆是(shi)一種機(ji)械斷裂,是(shi)由于(yu)部件在氫(qing)介(jie)質(zhi)的腐(fu)蝕(shi)環境中(zhong)使用并同時(shi)加載應力或(huo)(huo)(huo)殘余(yu)應力而形成的。氫(qing)介(jie)質(zhi)可通(tong)過(guo)諸如(ru)電鍍、酸洗、潮(chao)濕空(kong)氣(qi)中(zhong)施(shi)焊或(huo)(huo)(huo)它自身溶解滲入材料等過(guo)程產生,也可能來自腐(fu)蝕(shi),如(ru)硫化氫(qing)、氫(qing)氣(qi)、水、沼(zhao)氣(qi)或(huo)(huo)(huo)氨等。


  如果材料表面(mian)沒有裂紋(wen)或不存在高應力處,則氫可以擴散進入金(jin)(jin)屬(shu),導(dao)致金(jin)(jin)屬(shu)材料常在近表面(mian)處開(kai)裂,因為此(ci)(ci)處形成三維應力的空間最大。在低強度合金(jin)(jin)中,由(you)此(ci)(ci)導(dao)致開(kai)裂的空間,稱為氫氣泡。


  假如裂(lie)(lie)紋早已存在(zai),則可(ke)以很容易地看到氫引起(qi)的裂(lie)(lie)紋有(you)一個共同的特點,即在(zai)原裂(lie)(lie)紋尖端(duan)開裂(lie)(lie)擴(kuo)展(zhan)。


  在許(xu)多實例(li)中,氫(qing)早(zao)在部(bu)件投入(ru)使(shi)用之前(qian)就已存在于金(jin)屬(shu)內(nei)部(bu),因為材(cai)料開始凝(ning)固和施(shi)焊期間(jian),氫(qing)很容易(yi)被熔化金(jin)屬(shu)吸收滲(shen)入(ru);在高(gao)(gao)溫(wen)和在某些情況下,氫(qing)的(de)溶解度(du)非(fei)常之高(gao)(gao),以致(zhi)冷(leng)卻時金(jin)屬(shu)具有的(de)氫(qing)已呈飽和狀態(tai)。


  氫裂紋沿晶界分布,很少(shao)呈分叉狀(zhuang)。當(dang)這(zhe)種裂紋由于(yu)氣泡或(huo)靜態載荷形成時,它總是(shi)位(wei)于(yu)部件表面之下。氫裂紋還可以出現在部件皮下或(huo)應力高的部位(wei)。


4. 腐蝕坑


  應(ying)用于石油(you)行(xing)業的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)構(gou)件,如鉆(zhan)桿、套(tao)管(guan)、輸(shu)油(you)管(guan)道等,當(dang)輸(shu)送石油(you)、鉆(zhan)井液等流動腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質(zhi)時,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)會受到腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和沖刷作用,并且部分構(gou)件所受應(ying)力(li)復雜,容易產(chan)生(sheng)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)坑(keng),使不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)管(guan)壁減薄。在某(mou)些惡劣的工作環境(jing)下(xia),腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)坑(keng)進一步擴展,可(ke)能產(chan)生(sheng)刺(ci)穿,從而使構(gou)件失效。




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