一、失效(xiao)分(fen)析的定(ding)義 

  對裝備(bei)及其構(gou)件在使用過程中發生(sheng)各(ge)種形(xing)式失(shi)(shi)效(xiao)現(xian)象的(de)特征及規律進(jin)行分(fen)析研究，從中找出產生(sheng)失(shi)(shi)效(xiao)的(de)主要(yao)原因及防止失(shi)(shi)效(xiao)的(de)措施(shi)，稱為失(shi)(shi)效(xiao)分(fen)析。 失(shi)(shi)效(xiao)分(fen)類 材(cai)料在各(ge)種工程應用中的(de)失(shi)(shi)效(xiao)模式主要(yao)由斷裂、腐蝕、磨(mo)損和(he)變形(xing)等(deng)，其中斷裂失(shi)(shi)效(xiao)的(de)危害性最大。

 1. 彈(dan)性變形失效 

  當(dang)應力或溫度引起(qi)材料(liao)可恢復的彈性變形大到(dao)足(zu)以影響(xiang)裝備正常發揮預(yu)定的功能時，就出現彈性變形失效。 

 2. 塑性變形失效 

  當受載荷(he)的材料產生不可恢復的塑(su)性變(bian)形(xing)大(da)到足以影(ying)響裝備正常發(fa)揮預定的功能時(shi)，就出現塑(su)性變(bian)形(xing)失(shi)效。

 3. 韌性斷裂失效 

  材料在斷(duan)裂(lie)(lie)之前產生(sheng)顯著的(de)宏(hong)觀(guan)塑性(xing)變(bian)形的(de)斷(duan)裂(lie)(lie)稱(cheng)為(wei)韌(ren)性(xing)斷(duan)裂(lie)(lie)失(shi)效。 

 4. 脆性斷(duan)裂失效 

  材料在斷(duan)裂(lie)之前沒有發(fa)生或(huo)很少(shao)發(fa)生宏觀可(ke)見(jian)的(de)塑性變形的(de)斷(duan)裂(lie)稱為脆(cui)性斷(duan)裂(lie)失效。 

 5. 疲(pi)勞斷裂失效 

  材料(liao)在交變載荷作(zuo)用下，經過一(yi)定的(de)周(zhou)期(qi)后所發生的(de)斷(duan)裂(lie)稱為疲勞斷(duan)裂(lie)失效。 

 6. 腐蝕失效 

  腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是材料(liao)表(biao)面與服役環境發(fa)生物(wu)理或化學的(de)(de)(de)反應，使材料(liao)發(fa)生損壞或變質的(de)(de)(de)現象(xiang)，材料(liao)發(fa)生的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)使其不能(neng)發(fa)揮正常的(de)(de)(de)功能(neng)則稱為腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)失效。腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)有多種形式，有均勻(yun)遍(bian)及材料(liao)表(biao)面的(de)(de)(de)均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和只在局部(bu)地方出現的(de)(de)(de)局部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，局部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)又(you)分(fen)為點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)開裂、腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)疲勞等。 

 7. 磨損失效(xiao) 

  當材料(liao)表(biao)現相(xiang)互接觸或(huo)材料(liao)表(biao)面(mian)與流體(ti)接觸并作(zuo)相(xiang)對運動時(shi)，由于物理和化學的作(zuo)用，材料(liao)表(biao)面(mian)的形(xing)狀、尺(chi)寸(cun)或(huo)質量(liang)發(fa)生變化的過程，稱為磨(mo)損(sun)。由磨(mo)損(sun)而導(dao)致構件(jian)功能喪失，稱為磨(mo)損(sun)失效。磨(mo)損(sun)有(you)多種形(xing)式，其中(zhong)常見(jian)粘著磨(mo)損(sun)、磨(mo)料(liao)磨(mo)損(sun)、沖擊磨(mo)損(sun)、微動磨(mo)損(sun)、腐蝕磨(mo)損(sun)、疲(pi)勞(lao)磨(mo)損(sun)等。 

二、失效原因分(fen)析(xi) 

 1. 設(she)計不合理 

  其(qi)(qi)中結(jie)構(gou)或形狀不(bu)合(he)理(li)(li)，材料存在缺口、小(xiao)圓弧轉角、不(bu)同形狀過(guo)(guo)渡區等(deng)高(gao)應力區，未(wei)(wei)(wei)能(neng)恰當設計(ji)引(yin)起(qi)的(de)失(shi)效(xiao)(xiao)比較(jiao)常見(jian)。總之，設計(ji)中的(de)過(guo)(guo)載(zai)(zai)荷(he)(he)、應力集中、結(jie)構(gou)選擇不(bu)當、安全系數過(guo)(guo)小(xiao)(追求輕(qing)巧和高(gao)速度(du)(du))及配合(he)不(bu)合(he)適等(deng)都(dou)會導致構(gou)件(jian)(jian)(jian)及裝備(bei)失(shi)效(xiao)(xiao)。構(gou)件(jian)(jian)(jian)及裝備(bei)的(de)設計(ji)要(yao)有足夠的(de)強(qiang)度(du)(du)、剛度(du)(du)、穩定(ding)性，結(jie)構(gou)設計(ji)要(yao)合(he)理(li)(li)。 分(fen)析(xi)設計(ji)原因引(yin)起(qi)的(de)失(shi)效(xiao)(xiao)尤其(qi)(qi)要(yao)注(zhu)意：對復(fu)雜構(gou)件(jian)(jian)(jian)未(wei)(wei)(wei)作(zuo)可靠的(de)應力計(ji)算；或對構(gou)件(jian)(jian)(jian)在服役中所承受的(de)非正常工作(zuo)載(zai)(zai)荷(he)(he)的(de)類(lei)型(xing)及大(da)小(xiao)未(wei)(wei)(wei)作(zuo)考(kao)慮；甚至于對工作(zuo)載(zai)(zai)荷(he)(he)確定(ding)和應力分(fen)析(xi)準確的(de)構(gou)件(jian)(jian)(jian)來說，如果只考(kao)慮拉伸強(qiang)度(du)(du)和屈服強(qiang)度(du)(du)數據的(de)靜載(zai)(zai)荷(he)(he)能(neng)力，而忽(hu)視了脆性斷裂、低循環疲勞、應力腐蝕及腐蝕疲勞等(deng)機理(li)(li)可能(neng)引(yin)起(qi)的(de)失(shi)效(xiao)(xiao)，都(dou)會在設計(ji)上造成嚴重的(de)錯誤。 

 2. 選材不當及材料缺陷 

  金(jin)屬裝備及構(gou)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)選擇要(yao)遵循使(shi)用(yong)性(xing)(xing)(xing)原(yuan)(yuan)則(ze)(ze)、加工(gong)工(gong)藝(yi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)原(yuan)(yuan)則(ze)(ze)及經濟性(xing)(xing)(xing)原(yuan)(yuan)則(ze)(ze)，首先(xian)要(yao)考慮(lv)遵循使(shi)用(yong)性(xing)(xing)(xing)原(yuan)(yuan)則(ze)(ze)。使(shi)在特定環境(jing)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)構(gou)件(jian)(jian)，對(dui)可(ke)預見的(de)(de)(de)(de)(de)失效形(xing)式要(yao)為(wei)其(qi)選擇足夠的(de)(de)(de)(de)(de)抵抗失效的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)力。如對(dui)韌性(xing)(xing)(xing)材(cai)料(liao)可(ke)能(neng)(neng)(neng)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)屈服(fu)變形(xing)或斷裂(lie)，應(ying)該選擇足夠的(de)(de)(de)(de)(de)拉伸強度(du)和屈服(fu)強度(du)；但(dan)對(dui)可(ke)能(neng)(neng)(neng)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)脆性(xing)(xing)(xing)斷裂(lie)、疲勞及應(ying)力腐蝕開裂(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)環境(jing)條(tiao)件(jian)(jian)，高強度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)往(wang)往(wang)適得其(qi)反。在符合使(shi)用(yong)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)則(ze)(ze)下選取的(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)材(cai)料(liao)，對(dui)構(gou)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)成形(xing)要(yao)有好的(de)(de)(de)(de)(de)加工(gong)工(gong)藝(yi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。在保證(zheng)構(gou)件(jian)(jian)使(shi)用(yong)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)、加工(gong)工(gong)藝(yi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)前題下，經濟性(xing)(xing)(xing)也(ye)是必須考慮(lv)。

 3. 制造工藝不合理(li) 

  金屬(shu)裝(zhuang)備(bei)及其構(gou)件(jian)往(wang)往(wang)要(yao)經過(guo)(guo)(guo)機加工(gong)(gong)(gong)（車、銑、刨、磨、鉆等(deng)）、熱冷變形(xing)（沖(chong)、壓(ya)、卷、彎(wan)等(deng)）、焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)、裝(zhuang)配等(deng)制(zhi)造工(gong)(gong)(gong)藝(yi)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)。若工(gong)(gong)(gong)藝(yi)規范制(zhi)訂不(bu)合(he)理，則金屬(shu)設(she)備(bei)或(huo)構(gou)件(jian)在這(zhe)些加工(gong)(gong)(gong)成(cheng)形(xing)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中，往(wang)往(wang)會(hui)留下各種各樣的(de)(de)(de)缺陷。如機加工(gong)(gong)(gong)常出現的(de)(de)(de)圓角(jiao)過(guo)(guo)(guo)小、倒(dao)角(jiao)尖銳、裂(lie)紋(wen)、劃痕；冷熱成(cheng)形(xing)的(de)(de)(de)表面(mian)凹凸不(bu)平、不(bu)直度、不(bu)圓度和(he)裂(lie)紋(wen)；在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)可(ke)能產(chan)生的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)表面(mian)缺陷(咬邊、焊(han)(han)(han)縫(feng)凹陷、焊(han)(han)(han)縫(feng)過(guo)(guo)(guo)高)、焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)裂(lie)紋(wen)、焊(han)(han)(han)縫(feng)內部缺陷(未焊(han)(han)(han)透、氣孔、夾渣)，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)熱影響區更因在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)經受(shou)的(de)(de)(de)溫(wen)度不(bu)同(tong)(tong)，使其發(fa)生組織(zhi)轉變不(bu)同(tong)(tong)，有可(ke)能產(chan)生組織(zhi)脆(cui)化和(he)裂(lie)紋(wen)等(deng)缺陷；組裝(zhuang)的(de)(de)(de)錯位、不(bu)同(tong)(tong)心度、不(bu)對中及強(qiang)行(xing)組裝(zhuang)留下較(jiao)大的(de)(de)(de)內應力等(deng)。所(suo)有這(zhe)些缺陷如超(chao)過(guo)(guo)(guo)限(xian)度則會(hui)導致構(gou)件(jian)以(yi)及裝(zhuang)備(bei)早期(qi)失效(xiao)。 使用操(cao)作(zuo)不(bu)當(dang)(dang)和(he)維(wei)(wei)修(xiu)不(bu)當(dang)(dang) 使用操(cao)作(zuo)不(bu)當(dang)(dang)時(shi)金屬(shu)裝(zhuang)備(bei)失效(xiao)的(de)(de)(de)重要(yao)原(yuan)因之一，如違章操(cao)作(zuo)，超(chao)載、超(chao)溫(wen)、超(chao)速；缺乏經驗、判斷(duan)錯誤；無知和(he)訓練(lian)不(bu)夠；主觀臆測、責任心不(bu)強(qiang)、粗心大意等(deng)都是不(bu)安全(quan)的(de)(de)(de)行(xing)為(wei)。某時(shi)期(qi)統計260 次壓(ya)力容器和(he)鍋爐事故中，操(cao)作(zuo)事故194 次，占(zhan)74.5% 。裝(zhuang)備(bei)是要(yao)進(jin)行(xing)定期(qi)維(wei)(wei)修(xiu)和(he)保養的(de)(de)(de)，如對裝(zhuang)備(bei)的(de)(de)(de)檢查、檢修(xiu)和(he)更換(huan)不(bu)及時(shi)或(huo)沒有采取適(shi)當(dang)(dang)的(de)(de)(de)修(xiu)理、防護措施，也會(hui)引起(qi)裝(zhuang)備(bei)早期(qi)失效(xiao)。