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(xiu)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。


  鐵磁性材料常見(jian)的(de)在役過程中(zhong)形成的(de)缺(que)陷(xian)位置及(ji)成因見(jian)表(biao)1-4。


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1. 疲勞裂紋


  疲勞裂(lie)紋是(shi)由周期性加載應(ying)力(li)形成的(de)(de),這種應(ying)力(li)值雖然低于材料(liao)的(de)(de)極限抗拉強度(du),但還是(shi)足以產生(sheng)裂(lie)紋或使原(yuan)有(you)的(de)(de)裂(lie)紋擴展。


  疲勞裂(lie)紋可以(yi)從諸如機(ji)加工痕(hen)跡(ji)或刀痕(hen)處、材料表(biao)面或附近的(de)非金(jin)屬夾雜物、空(kong)隙、孔、槽等(deng)高應(ying)力區形成,甚至也會(hui)在光(guang)滑的(de)表(biao)面上產生。


  隨著承受的(de)應力(li)強(qiang)度增(zeng)加,疲勞裂紋首先在裂紋尖端開始擴展,然后(hou)隨每(mei)個周期應力(li)而逐漸增(zeng)大,其增(zeng)量正比于應力(li)強(qiang)度,這種過程(cheng)一直持續(xu)到此(ci)應力(li)強(qiang)度到達(da)臨(lin)界(jie)值而發生(sheng)斷裂為止(zhi)。應力(li)強(qiang)度臨(lin)界(jie)值也稱斷裂韌度,每(mei)種材料的(de)斷裂韌度不(bu)相同。


2. 應力腐蝕(shi)裂紋


  應力腐蝕(shi)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。


  應力腐蝕產(chan)生的(de)(de)(de)(de)脆性斷(duan)裂,可以是晶間的(de)(de)(de)(de),也可以是穿晶的(de)(de)(de)(de),這取(qu)決(jue)于(yu)合(he)金的(de)(de)(de)(de)種類和腐蝕環境。在大多數(shu)情況下,微細(xi)的(de)(de)(de)(de)裂紋往往透(tou)入部件的(de)(de)(de)(de)橫截面(mian)(mian),而在表面(mian)(mian)上只(zhi)是顯示(shi)一點腐蝕痕跡。


  為了保持(chi)最小的(de)應力(li)強(qiang)度,必須注意防(fang)止(zhi)應力(li)集中(zhong),如刀(dao)痕、電弧(hu)坑和接近表面的(de)大型非金屬夾雜(za)物(wu)。


3. 氫(qing)裂(lie)紋(wen)


  氫(qing)(qing)(qing)裂(lie)紋或氫(qing)(qing)(qing)脆是(shi)一種機(ji)械斷裂(lie),是(shi)由于部件在氫(qing)(qing)(qing)介質(zhi)(zhi)的腐(fu)蝕環境中使用(yong)并同(tong)時加(jia)載應力或殘(can)余應力而形成(cheng)的。氫(qing)(qing)(qing)介質(zhi)(zhi)可(ke)通過諸如(ru)(ru)電鍍、酸(suan)洗(xi)、潮濕空氣(qi)中施焊或它(ta)自身溶解滲入(ru)材料等過程(cheng)產(chan)生,也可(ke)能來(lai)自腐(fu)蝕,如(ru)(ru)硫化氫(qing)(qing)(qing)、氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)、水、沼氣(qi)或氨(an)等。


  如果材(cai)料表面(mian)沒(mei)有裂(lie)紋或不存在(zai)高應(ying)力處,則氫可以擴散進入金屬,導致金屬材(cai)料常在(zai)近表面(mian)處開裂(lie),因為此處形(xing)成三維(wei)應(ying)力的空間最大。在(zai)低強(qiang)度合金中,由此導致開裂(lie)的空間,稱為氫氣泡。


  假如裂(lie)紋早已存在(zai)(zai),則可(ke)以很容易地看到氫引起的裂(lie)紋有一個共同的特點,即在(zai)(zai)原裂(lie)紋尖端開裂(lie)擴(kuo)展。


  在許多實例(li)中,氫(qing)早在部件投(tou)入使用之(zhi)前就已(yi)(yi)存在于金(jin)屬內部,因為材料開始凝固和(he)施焊期間,氫(qing)很容易被熔(rong)化(hua)金(jin)屬吸收滲入;在高溫和(he)在某(mou)些(xie)情(qing)況下,氫(qing)的溶解(jie)度非(fei)常之(zhi)高,以致冷卻(que)時(shi)金(jin)屬具有的氫(qing)已(yi)(yi)呈飽和(he)狀態。


  氫裂紋(wen)沿(yan)晶界分布,很少(shao)呈(cheng)分叉狀。當這(zhe)種裂紋(wen)由于(yu)氣泡或(huo)靜態載荷(he)形成時,它總是(shi)位于(yu)部件表(biao)面(mian)之(zhi)下(xia)。氫裂紋(wen)還可以出現(xian)在部件皮下(xia)或(huo)應力高的部位。


4. 腐蝕坑


  應用(yong)于石油行業的不銹鋼(gang)管構件(jian),如鉆桿(gan)、套管、輸油管道(dao)等(deng),當(dang)輸送石油、鉆井液等(deng)流動腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介質(zhi)時,不銹鋼(gang)管會受到腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和沖刷作(zuo)用(yong),并且(qie)部分構件(jian)所受應力復雜,容易產生腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)坑(keng),使(shi)不銹鋼(gang)管管壁減(jian)薄。在某些惡劣的工作(zuo)環境下,腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)坑(keng)進一步擴(kuo)展,可(ke)能(neng)產生刺穿,從而使(shi)構件(jian)失(shi)效。




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