一、失效分析(xi)的定義(yi)
對裝備及其構件(jian)在使用過程(cheng)中(zhong)發生(sheng)各(ge)種形式失(shi)(shi)效(xiao)現象的(de)特征及規律進行分析研究，從中(zhong)找出產生(sheng)失(shi)(shi)效(xiao)的(de)主要原因(yin)及防(fang)止(zhi)失(shi)(shi)效(xiao)的(de)措(cuo)施(shi)，稱為失(shi)(shi)效(xiao)分析。 失(shi)(shi)效(xiao)分類 材料(liao)在各(ge)種工(gong)程(cheng)應(ying)用中(zhong)的(de)失(shi)(shi)效(xiao)模式主要由斷裂(lie)、腐蝕、磨損和變形等，其中(zhong)斷裂(lie)失(shi)(shi)效(xiao)的(de)危害性最大(da)。
1. 彈性變(bian)形失效(xiao)
當應力或溫度引(yin)起材(cai)料可恢(hui)復(fu)的(de)彈(dan)性(xing)變形(xing)大到足以影響裝備正常發揮預定的(de)功能(neng)時，就出現彈(dan)性(xing)變形(xing)失效。
2. 塑性變(bian)形失(shi)效
當(dang)受載荷的材(cai)料產生(sheng)不可恢復(fu)的塑性變形大到足以影響(xiang)裝備正常發揮預定的功能時，就出現塑性變形失效。
3. 韌性斷裂失效
材料在斷裂之前產生顯(xian)著(zhu)的(de)宏觀塑性(xing)變形的(de)斷裂稱為(wei)韌性(xing)斷裂失效。
4. 脆性斷(duan)裂失效
材(cai)料在斷裂(lie)之前(qian)沒有發生或很(hen)少(shao)發生宏(hong)觀可(ke)見(jian)的塑(su)性(xing)變形的斷裂(lie)稱為脆性(xing)斷裂(lie)失效(xiao)。
5. 疲勞斷裂失效
材料(liao)在(zai)交變載荷作用下，經過一定(ding)的周期(qi)后所發生的斷裂稱為疲勞斷裂失效。
6. 腐蝕失效
腐(fu)(fu)(fu)蝕是材(cai)(cai)料表面與(yu)服(fu)役(yi)環(huan)境發(fa)生(sheng)物理或化(hua)學(xue)的(de)(de)反應，使(shi)(shi)材(cai)(cai)料發(fa)生(sheng)損(sun)壞(huai)或變質的(de)(de)現(xian)象，材(cai)(cai)料發(fa)生(sheng)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕使(shi)(shi)其不能發(fa)揮(hui)正常的(de)(de)功能則稱為腐(fu)(fu)(fu)蝕失效。腐(fu)(fu)(fu)蝕有(you)多(duo)種形式，有(you)均(jun)勻遍(bian)及材(cai)(cai)料表面的(de)(de)均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)蝕和只在(zai)局部地方出現(xian)的(de)(de)局部腐(fu)(fu)(fu)蝕，局部腐(fu)(fu)(fu)蝕又分(fen)為點腐(fu)(fu)(fu)蝕、晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕、縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕、應力腐(fu)(fu)(fu)蝕開裂、腐(fu)(fu)(fu)蝕疲勞等。
7. 磨損失效
當材料表(biao)現(xian)相互接觸或材料表(biao)面(mian)與流(liu)體接觸并作相對運動時，由(you)于物理和(he)化學(xue)的(de)作用，材料表(biao)面(mian)的(de)形(xing)狀、尺寸或質量發(fa)生變化的(de)過程，稱為磨(mo)(mo)損(sun)。由(you)磨(mo)(mo)損(sun)而導致構(gou)件功能喪失，稱為磨(mo)(mo)損(sun)失效(xiao)。磨(mo)(mo)損(sun)有多種形(xing)式(shi)，其中常(chang)見粘著磨(mo)(mo)損(sun)、磨(mo)(mo)料磨(mo)(mo)損(sun)、沖擊磨(mo)(mo)損(sun)、微動磨(mo)(mo)損(sun)、腐蝕磨(mo)(mo)損(sun)、疲(pi)勞磨(mo)(mo)損(sun)等。
二、失(shi)效原因分析
1. 設計不合(he)理
其中(zhong)結(jie)構(gou)或形狀(zhuang)不(bu)合(he)理，材料存在缺口、小圓弧轉角、不(bu)同形狀(zhuang)過渡(du)區等(deng)高(gao)應(ying)力(li)區，未能(neng)恰當設(she)計引起的(de)(de)(de)(de)(de)失(shi)效(xiao)比(bi)較常見。總之(zhi)，設(she)計中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)過載(zai)荷、應(ying)力(li)集中(zhong)、結(jie)構(gou)選擇不(bu)當、安全系數過小(追(zhui)求輕巧和高(gao)速度)及(ji)(ji)(ji)配合(he)不(bu)合(he)適(shi)等(deng)都會(hui)導致構(gou)件(jian)及(ji)(ji)(ji)裝備失(shi)效(xiao)。構(gou)件(jian)及(ji)(ji)(ji)裝備的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計要(yao)有足夠的(de)(de)(de)(de)(de)強度、剛度、穩定性，結(jie)構(gou)設(she)計要(yao)合(he)理。 分析設(she)計原因引起的(de)(de)(de)(de)(de)失(shi)效(xiao)尤其要(yao)注意：對復雜構(gou)件(jian)未作可(ke)靠(kao)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)計算；或對構(gou)件(jian)在服役(yi)中(zhong)所承受的(de)(de)(de)(de)(de)非正常工(gong)作載(zai)荷的(de)(de)(de)(de)(de)類型(xing)及(ji)(ji)(ji)大小未作考慮；甚至(zhi)于(yu)對工(gong)作載(zai)荷確定和應(ying)力(li)分析準確的(de)(de)(de)(de)(de)構(gou)件(jian)來(lai)說，如果只(zhi)考慮拉伸(shen)強度和屈服強度數據的(de)(de)(de)(de)(de)靜載(zai)荷能(neng)力(li)，而忽(hu)視(shi)了脆性斷裂、低(di)循(xun)環疲勞、應(ying)力(li)腐(fu)蝕及(ji)(ji)(ji)腐(fu)蝕疲勞等(deng)機理可(ke)能(neng)引起的(de)(de)(de)(de)(de)失(shi)效(xiao)，都會(hui)在設(she)計上造成嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)錯誤。
2. 選材不當及(ji)材料(liao)缺陷
金屬裝備及(ji)構(gou)件的(de)(de)材(cai)料選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)要遵循(xun)(xun)使(shi)(shi)用(yong)性(xing)(xing)(xing)原(yuan)(yuan)則、加(jia)工工藝性(xing)(xing)(xing)能(neng)原(yuan)(yuan)則及(ji)經濟性(xing)(xing)(xing)原(yuan)(yuan)則，首先(xian)要考慮(lv)遵循(xun)(xun)使(shi)(shi)用(yong)性(xing)(xing)(xing)原(yuan)(yuan)則。使(shi)(shi)在(zai)特定環(huan)境中(zhong)的(de)(de)構(gou)件，對可預見的(de)(de)失(shi)效形式要為其(qi)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)足夠的(de)(de)抵(di)抗失(shi)效的(de)(de)能(neng)力(li)。如對韌性(xing)(xing)(xing)材(cai)料可能(neng)產生的(de)(de)屈服變(bian)形或(huo)斷裂(lie)，應該選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)足夠的(de)(de)拉伸強度(du)和屈服強度(du)；但對可能(neng)產生的(de)(de)脆性(xing)(xing)(xing)斷裂(lie)、疲勞及(ji)應力(li)腐蝕開裂(lie)的(de)(de)環(huan)境條件，高強度(du)的(de)(de)材(cai)料往往適得其(qi)反。在(zai)符合使(shi)(shi)用(yong)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)原(yuan)(yuan)則下選(xuan)(xuan)取的(de)(de)結(jie)構(gou)材(cai)料，對構(gou)件的(de)(de)成(cheng)形要有好的(de)(de)加(jia)工工藝性(xing)(xing)(xing)能(neng)。在(zai)保(bao)證(zheng)構(gou)件使(shi)(shi)用(yong)性(xing)(xing)(xing)能(neng)、加(jia)工工藝性(xing)(xing)(xing)能(neng)要求的(de)(de)前(qian)題(ti)下，經濟性(xing)(xing)(xing)也是必須(xu)考慮(lv)。
3. 制造工藝(yi)不合理
金(jin)屬裝(zhuang)備及(ji)其構件往(wang)(wang)往(wang)(wang)要經過機加工(gong)(gong)（車、銑(xian)、刨、磨、鉆等(deng)）、熱冷變(bian)形(xing)(xing)（沖、壓、卷(juan)、彎等(deng)）、焊(han)(han)(han)接(jie)、裝(zhuang)配等(deng)制(zhi)造工(gong)(gong)藝(yi)過程(cheng)。若工(gong)(gong)藝(yi)規(gui)范(fan)制(zhi)訂不(bu)(bu)(bu)合理(li)，則金(jin)屬設備或(huo)(huo)構件在(zai)這些加工(gong)(gong)成(cheng)形(xing)(xing)過程(cheng)中，往(wang)(wang)往(wang)(wang)會留下(xia)各(ge)(ge)種(zhong)各(ge)(ge)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺(que)(que)(que)(que)陷。如機加工(gong)(gong)常出現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)圓角(jiao)過小、倒角(jiao)尖銳、裂紋、劃痕(hen)；冷熱成(cheng)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)凹凸不(bu)(bu)(bu)平、不(bu)(bu)(bu)直度、不(bu)(bu)(bu)圓度和(he)(he)裂紋；在(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)可能產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫表(biao)面(mian)(mian)缺(que)(que)(que)(que)陷(咬邊、焊(han)(han)(han)縫凹陷、焊(han)(han)(han)縫過高)、焊(han)(han)(han)接(jie)裂紋、焊(han)(han)(han)縫內部缺(que)(que)(que)(que)陷(未焊(han)(han)(han)透、氣孔、夾渣)，焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱影響區(qu)更因在(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)過程(cheng)經受的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度不(bu)(bu)(bu)同(tong)，使其發生組(zu)織轉變(bian)不(bu)(bu)(bu)同(tong)，有(you)可能產生組(zu)織脆化和(he)(he)裂紋等(deng)缺(que)(que)(que)(que)陷；組(zu)裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)錯位、不(bu)(bu)(bu)同(tong)心(xin)度、不(bu)(bu)(bu)對(dui)中及(ji)強行(xing)組(zu)裝(zhuang)留下(xia)較大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內應力等(deng)。所有(you)這些缺(que)(que)(que)(que)陷如超過限度則會導致構件以及(ji)裝(zhuang)備早(zao)期失(shi)(shi)效(xiao)。 使用操作(zuo)(zuo)不(bu)(bu)(bu)當(dang)和(he)(he)維修不(bu)(bu)(bu)當(dang) 使用操作(zuo)(zuo)不(bu)(bu)(bu)當(dang)時(shi)金(jin)屬裝(zhuang)備失(shi)(shi)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要原因之一，如違章(zhang)操作(zuo)(zuo)，超載(zai)、超溫、超速；缺(que)(que)(que)(que)乏經驗、判(pan)斷錯誤；無(wu)知和(he)(he)訓練不(bu)(bu)(bu)夠；主(zhu)觀臆(yi)測、責(ze)任心(xin)不(bu)(bu)(bu)強、粗心(xin)大(da)意(yi)等(deng)都是(shi)不(bu)(bu)(bu)安(an)全的(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)為。某時(shi)期統(tong)計(ji)260 次壓力容(rong)器和(he)(he)鍋爐事故中，操作(zuo)(zuo)事故194 次，占74.5% 。裝(zhuang)備是(shi)要進行(xing)定期維修和(he)(he)保養的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，如對(dui)裝(zhuang)備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)查、檢(jian)修和(he)(he)更換不(bu)(bu)(bu)及(ji)時(shi)或(huo)(huo)沒(mei)有(you)采取適當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)修理(li)、防(fang)護(hu)措施，也會引起(qi)裝(zhuang)備早(zao)期失(shi)(shi)效(xiao)。
