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(jian)的在役過(guo)程中形成(cheng)的缺陷位置及成(cheng)因見(jian)表1-4。


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1. 疲勞裂紋


  疲(pi)勞(lao)裂紋(wen)是由周期性加載應力形成(cheng)的,這種應力值雖然低于材料的極(ji)限抗(kang)拉強度,但還是足(zu)以產生裂紋(wen)或使原有的裂紋(wen)擴展。


  疲勞裂紋可以從諸如機(ji)加工痕跡或刀痕處、材料表(biao)面或附近的(de)非(fei)金屬夾雜物、空(kong)隙、孔(kong)、槽等高應(ying)力區形成,甚至也會在(zai)光(guang)滑的(de)表(biao)面上產生。


  隨(sui)著(zhu)承受(shou)的應(ying)力強(qiang)度(du)增(zeng)(zeng)加,疲(pi)勞裂紋首先在裂紋尖端開(kai)始擴展(zhan),然后隨(sui)每(mei)(mei)個周期應(ying)力而逐漸(jian)增(zeng)(zeng)大,其增(zeng)(zeng)量正比于(yu)應(ying)力強(qiang)度(du),這種過程一直持(chi)續到此應(ying)力強(qiang)度(du)到達(da)臨界值而發生斷裂為(wei)止。應(ying)力強(qiang)度(du)臨界值也稱斷裂韌度(du),每(mei)(mei)種材料的斷裂韌度(du)不相同。


2. 應力腐蝕裂紋


  應力腐蝕裂紋(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(ti)不(bu)銹(xiu)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。


  應力腐蝕產生(sheng)的(de)脆(cui)性斷裂,可(ke)以是(shi)(shi)晶(jing)間的(de),也(ye)可(ke)以是(shi)(shi)穿晶(jing)的(de),這(zhe)取決于合金的(de)種類和腐蝕環境。在(zai)大多數(shu)情況(kuang)下(xia),微(wei)細的(de)裂紋(wen)往(wang)(wang)往(wang)(wang)透(tou)入部件的(de)橫截面,而在(zai)表面上(shang)只(zhi)是(shi)(shi)顯(xian)示一點(dian)腐蝕痕跡。


  為了保持(chi)最小的(de)應(ying)力強度,必須注(zhu)意防止應(ying)力集(ji)中,如刀痕(hen)、電弧(hu)坑和接近表面(mian)的(de)大型非金屬夾雜物(wu)。


3. 氫裂(lie)紋(wen)


  氫(qing)(qing)裂紋或(huo)氫(qing)(qing)脆是一種(zhong)機械斷裂,是由于部件在氫(qing)(qing)介質(zhi)的(de)腐(fu)蝕環(huan)境中(zhong)使(shi)用并(bing)同(tong)時加載應(ying)力(li)或(huo)殘余應(ying)力(li)而形(xing)成的(de)。氫(qing)(qing)介質(zhi)可(ke)通過諸如電鍍、酸洗、潮濕空(kong)氣中(zhong)施焊或(huo)它自身溶(rong)解滲入材(cai)料(liao)等(deng)過程產(chan)生,也可(ke)能來自腐(fu)蝕,如硫化氫(qing)(qing)、氫(qing)(qing)氣、水、沼氣或(huo)氨(an)等(deng)。


  如果材(cai)料表(biao)面沒有裂(lie)紋或不存在(zai)(zai)高應力(li)處(chu),則氫(qing)可以擴散進(jin)入金屬(shu),導致金屬(shu)材(cai)料常在(zai)(zai)近表(biao)面處(chu)開裂(lie),因(yin)為此處(chu)形成三維應力(li)的空(kong)間(jian)最大。在(zai)(zai)低強度合金中,由此導致開裂(lie)的空(kong)間(jian),稱為氫(qing)氣泡。


  假如(ru)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)早已存(cun)在(zai),則可(ke)以很容易(yi)地看到氫引起(qi)的裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)有一個共同的特點,即在(zai)原裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)尖(jian)端開(kai)裂(lie)(lie)(lie)擴展。


  在許多實(shi)例中(zhong),氫(qing)(qing)早(zao)在部件投入使用之(zhi)前(qian)就已存在于(yu)金(jin)屬(shu)內部,因為材料(liao)開始凝(ning)固和(he)施焊(han)期間,氫(qing)(qing)很容(rong)易被熔化金(jin)屬(shu)吸(xi)收滲入;在高溫和(he)在某些情況下,氫(qing)(qing)的溶(rong)解(jie)度非常之(zhi)高,以致冷卻時金(jin)屬(shu)具有的氫(qing)(qing)已呈飽和(he)狀態。


  氫裂(lie)紋沿晶界分(fen)(fen)布,很少呈分(fen)(fen)叉(cha)狀。當這(zhe)種裂(lie)紋由于(yu)氣泡或靜態載荷形成(cheng)時(shi),它總是(shi)位于(yu)部件表面之下。氫裂(lie)紋還可以出現(xian)在部件皮下或應力高(gao)的(de)部位。


4. 腐蝕(shi)坑


  應用于(yu)石油行業的不銹(xiu)鋼管(guan)構(gou)件(jian),如鉆桿、套(tao)管(guan)、輸油管(guan)道等,當輸送石油、鉆井液等流動腐(fu)(fu)蝕(shi)介質時,不銹(xiu)鋼管(guan)會(hui)受(shou)到腐(fu)(fu)蝕(shi)和沖刷作(zuo)用,并且(qie)部分構(gou)件(jian)所受(shou)應力復雜(za),容易(yi)產生腐(fu)(fu)蝕(shi)坑(keng),使(shi)不銹(xiu)鋼管(guan)管(guan)壁(bi)減薄。在某些惡劣的工作(zuo)環境(jing)下,腐(fu)(fu)蝕(shi)坑(keng)進一步擴(kuo)展,可能產生刺穿,從而使(shi)構(gou)件(jian)失(shi)效。




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