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(ci)性材料常見的在役過程中形成的缺(que)陷(xian)位置及成因見表1-4。


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1. 疲勞裂(lie)紋(wen)


  疲勞裂紋是(shi)由周期性加載(zai)應力(li)形成的,這(zhe)種應力(li)值雖然低于材(cai)料的極限(xian)抗拉強度,但(dan)還(huan)是(shi)足以產生(sheng)裂紋或使原有的裂紋擴展。


  疲勞(lao)裂紋可(ke)以從(cong)諸如機加工痕跡或(huo)刀痕處、材料表面或(huo)附近(jin)的非(fei)金屬夾雜物(wu)、空隙(xi)、孔、槽等高(gao)應(ying)力(li)區(qu)形成,甚至也會在光滑(hua)的表面上產(chan)生。


  隨著承受(shou)的(de)應力(li)強度(du)增加,疲勞裂紋首先在(zai)裂紋尖端開始擴展,然后(hou)隨每個周期(qi)應力(li)而(er)逐漸增大,其增量正(zheng)比于(yu)應力(li)強度(du),這種過(guo)程一直持(chi)續到此應力(li)強度(du)到達臨界值(zhi)而(er)發(fa)生斷(duan)裂為止(zhi)。應力(li)強度(du)臨界值(zhi)也稱(cheng)斷(duan)裂韌度(du),每種材料(liao)的(de)斷(duan)裂韌度(du)不相同。


2. 應(ying)力腐蝕裂紋


  應(ying)力腐蝕(shi)裂紋是一種機械斷裂,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氏體不(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(li)腐蝕(shi)(shi)產生的(de)(de)脆性斷裂(lie),可(ke)以是晶間的(de)(de),也可(ke)以是穿(chuan)晶的(de)(de),這取決(jue)于(yu)合金的(de)(de)種類和腐蝕(shi)(shi)環境。在(zai)大多(duo)數(shu)情況下,微細(xi)的(de)(de)裂(lie)紋往(wang)往(wang)透(tou)入(ru)部件(jian)的(de)(de)橫截面(mian),而在(zai)表面(mian)上只(zhi)是顯示一點腐蝕(shi)(shi)痕(hen)跡(ji)。


  為了保持最小的應力強度,必須注(zhu)意防(fang)止應力集中(zhong),如(ru)刀痕、電弧坑和接近表面的大(da)型(xing)非金屬夾(jia)雜物。


3. 氫裂(lie)紋


  氫裂(lie)紋或(huo)(huo)氫脆是一(yi)種機械斷裂(lie),是由于部件在氫介質(zhi)的腐蝕環境(jing)中使用并同時(shi)加(jia)載應力或(huo)(huo)殘(can)余應力而形成(cheng)的。氫介質(zhi)可通過諸如電鍍(du)、酸洗(xi)、潮(chao)濕空氣中施焊或(huo)(huo)它自身(shen)溶解(jie)滲入材料等過程產生(sheng),也可能來自腐蝕,如硫化氫、氫氣、水、沼氣或(huo)(huo)氨(an)等。


  如果材料表(biao)面沒有(you)裂紋或不存在(zai)高應力處,則氫可以擴散(san)進入金屬(shu),導致金屬(shu)材料常在(zai)近表(biao)面處開裂,因(yin)為(wei)此(ci)處形成三維應力的空間(jian)(jian)最(zui)大。在(zai)低強度合金中,由此(ci)導致開裂的空間(jian)(jian),稱為(wei)氫氣泡。


  假(jia)如裂(lie)(lie)紋早已存在,則可以很容易(yi)地看到氫引起的裂(lie)(lie)紋有一(yi)個共同的特點(dian),即在原裂(lie)(lie)紋尖端開裂(lie)(lie)擴展(zhan)。


  在(zai)(zai)許多實(shi)例中,氫早(zao)在(zai)(zai)部件(jian)投入使用之前就(jiu)已存在(zai)(zai)于(yu)金屬(shu)內部,因(yin)為材料開(kai)始凝固和施焊期間(jian),氫很容易被熔化(hua)金屬(shu)吸收滲入;在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)和在(zai)(zai)某些(xie)情況下,氫的溶解度非常之高(gao),以致冷卻時(shi)金屬(shu)具有的氫已呈飽和狀態(tai)。


  氫裂(lie)紋(wen)沿晶界分布,很少呈分叉狀。當(dang)這種裂(lie)紋(wen)由(you)于氣泡(pao)或靜態(tai)載(zai)荷形成(cheng)時,它總(zong)是位(wei)于部(bu)件表面之下(xia)。氫裂(lie)紋(wen)還可以出現在(zai)部(bu)件皮下(xia)或應力高(gao)的部(bu)位(wei)。


4. 腐(fu)蝕坑


  應用于石(shi)油行業的不(bu)銹鋼管構件(jian),如鉆桿、套(tao)管、輸(shu)油管道等,當輸(shu)送(song)石(shi)油、鉆井液(ye)等流(liu)動腐蝕介質時(shi),不(bu)銹鋼管會受(shou)到(dao)腐蝕和(he)沖刷作(zuo)用,并且(qie)部分構件(jian)所受(shou)應力復雜,容易(yi)產生(sheng)腐蝕坑,使不(bu)銹鋼管管壁減薄。在某些惡劣的工作(zuo)環(huan)境(jing)下,腐蝕坑進一步擴展,可能產生(sheng)刺穿,從而使構件(jian)失效。




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