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。


  鐵磁性材(cai)料常見的在役過程中形成的缺(que)陷位置及(ji)成因見表1-4。


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1. 疲勞裂紋


  疲勞裂(lie)紋(wen)是(shi)由(you)周期性加載應(ying)力(li)形成的,這種應(ying)力(li)值雖(sui)然(ran)低于(yu)材(cai)料的極(ji)限抗拉強度,但(dan)還是(shi)足(zu)以(yi)產生裂(lie)紋(wen)或使原有(you)的裂(lie)紋(wen)擴展(zhan)。


  疲勞(lao)裂紋可(ke)以從諸如機加(jia)工痕(hen)跡或(huo)刀痕(hen)處、材料表面或(huo)附(fu)近的(de)非金(jin)屬(shu)夾雜物(wu)、空隙、孔、槽(cao)等高應力區形成,甚至也(ye)會在(zai)光滑的(de)表面上(shang)產生。


  隨著承受的(de)應(ying)力強(qiang)度增加(jia),疲(pi)勞裂紋首先在裂紋尖端開始擴展,然(ran)后隨每個周(zhou)期應(ying)力而逐漸增大,其增量正比(bi)于應(ying)力強(qiang)度,這種(zhong)過程(cheng)一(yi)直持續到此應(ying)力強(qiang)度到達臨界值而發生(sheng)斷(duan)裂為止。應(ying)力強(qiang)度臨界值也(ye)稱斷(duan)裂韌度,每種(zhong)材料的(de)斷(duan)裂韌度不相同。


2. 應力腐(fu)蝕(shi)裂紋(wen)


  應力腐蝕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。


  應力腐(fu)蝕(shi)(shi)產生(sheng)的(de)脆性斷(duan)裂,可以是(shi)晶(jing)間的(de),也可以是(shi)穿晶(jing)的(de),這(zhe)取決(jue)于合金的(de)種(zhong)類和腐(fu)蝕(shi)(shi)環境。在(zai)大多數情況下(xia),微細的(de)裂紋往(wang)往(wang)透入部件(jian)的(de)橫截面(mian),而在(zai)表面(mian)上只是(shi)顯示一(yi)點腐(fu)蝕(shi)(shi)痕跡。


  為(wei)了保(bao)持(chi)最小(xiao)的應(ying)力強度,必須注(zhu)意防止應(ying)力集(ji)中,如刀(dao)痕、電弧坑和(he)接近表面的大型非(fei)金屬夾(jia)雜(za)物。


3. 氫(qing)裂紋


  氫(qing)(qing)裂(lie)紋(wen)或(huo)氫(qing)(qing)脆是一(yi)種機械斷裂(lie),是由于部(bu)件在(zai)氫(qing)(qing)介質(zhi)的腐蝕環境(jing)中(zhong)使用并同時加載應力或(huo)殘余(yu)應力而形成(cheng)的。氫(qing)(qing)介質(zhi)可通過諸如電鍍、酸洗、潮濕空氣中(zhong)施焊(han)或(huo)它自身溶解滲入(ru)材料(liao)等過程產生(sheng),也可能(neng)來自腐蝕,如硫化氫(qing)(qing)、氫(qing)(qing)氣、水(shui)、沼氣或(huo)氨等。


  如果材料(liao)表(biao)面沒有裂(lie)紋或(huo)不存(cun)在高應力(li)處,則氫可以擴散進(jin)入(ru)金(jin)屬,導致金(jin)屬材料(liao)常在近表(biao)面處開(kai)裂(lie),因為(wei)此(ci)處形成三維應力(li)的(de)空間最(zui)大。在低強度合金(jin)中,由此(ci)導致開(kai)裂(lie)的(de)空間,稱為(wei)氫氣泡。


  假如裂紋早(zao)已存在,則可以很容(rong)易地看到(dao)氫引起的裂紋有一個共同的特點,即在原裂紋尖端開裂擴展。


  在許多實例中,氫(qing)(qing)早在部件投(tou)入(ru)使用之前就已存在于(yu)金屬(shu)內(nei)部,因為材料開始凝固和(he)施焊期間,氫(qing)(qing)很(hen)容易被熔(rong)化金屬(shu)吸收(shou)滲入(ru);在高(gao)溫和(he)在某些情(qing)況下(xia),氫(qing)(qing)的溶解度非常之高(gao),以致冷卻時(shi)金屬(shu)具有的氫(qing)(qing)已呈飽和(he)狀態。


  氫裂紋(wen)沿晶界分布,很少呈(cheng)分叉狀。當這種裂紋(wen)由于氣泡或靜態載荷形(xing)成時(shi),它總是位于部件(jian)表面之(zhi)下。氫裂紋(wen)還可以出現在部件(jian)皮(pi)下或應(ying)力高(gao)的部位。


4. 腐蝕坑


  應用于石油(you)行業的不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)構(gou)(gou)(gou)件(jian)(jian),如鉆桿、套管(guan)、輸(shu)油(you)管(guan)道(dao)等,當輸(shu)送石油(you)、鉆井液等流動腐(fu)蝕介質時,不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)會受(shou)到(dao)腐(fu)蝕和(he)沖刷作(zuo)用,并且部分構(gou)(gou)(gou)件(jian)(jian)所受(shou)應力復(fu)雜,容易(yi)產(chan)生(sheng)腐(fu)蝕坑,使不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)管(guan)壁減薄(bo)。在某些惡劣的工作(zuo)環境下,腐(fu)蝕坑進一(yi)步擴(kuo)展,可能產(chan)生(sheng)刺(ci)穿,從而使構(gou)(gou)(gou)件(jian)(jian)失效。




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