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(guan)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(chang)見的在役過(guo)程(cheng)中形成(cheng)的缺陷位置及成(cheng)因見表1-4。

1. 疲勞裂(lie)紋
疲(pi)勞裂紋是(shi)由周(zhou)期(qi)性加載應力(li)(li)形成的(de),這種應力(li)(li)值(zhi)雖然(ran)低于材料的(de)極限抗(kang)拉強度,但(dan)還是(shi)足(zu)以產生裂紋或使原有的(de)裂紋擴展。
疲(pi)勞裂紋可以從諸如機(ji)加工痕跡或刀痕處、材料表(biao)面或附近的非金屬夾雜(za)物、空(kong)隙、孔(kong)、槽等高應力區形(xing)成,甚至(zhi)也會在光滑的表(biao)面上產生。
隨著(zhu)承(cheng)受的應(ying)力(li)強度(du)增(zeng)加,疲勞裂紋(wen)首先在(zai)裂紋(wen)尖端開始擴展,然后(hou)隨每(mei)(mei)個周期應(ying)力(li)而(er)逐漸增(zeng)大,其(qi)增(zeng)量正(zheng)比于(yu)應(ying)力(li)強度(du),這種過程一(yi)直持續到此(ci)應(ying)力(li)強度(du)到達臨界值而(er)發生斷裂為止。應(ying)力(li)強度(du)臨界值也稱斷裂韌度(du),每(mei)(mei)種材(cai)料(liao)的斷裂韌度(du)不相(xiang)同(tong)。
2. 應力腐蝕裂紋
應(ying)力(li)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(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(shi)產生的(de)(de)脆性斷(duan)裂(lie),可以是(shi)(shi)晶間的(de)(de),也可以是(shi)(shi)穿晶的(de)(de),這取決于合(he)金(jin)的(de)(de)種(zhong)類(lei)和腐蝕(shi)環境。在(zai)大多數情況下(xia),微細(xi)的(de)(de)裂(lie)紋往(wang)往(wang)透入部件的(de)(de)橫截面(mian),而在(zai)表面(mian)上只(zhi)是(shi)(shi)顯(xian)示一點腐蝕(shi)痕跡。
為了保持(chi)最小的應力強度,必須注(zhu)意防止應力集中(zhong),如刀(dao)痕、電弧坑和接近表面的大型非(fei)金屬夾雜物。
3. 氫裂(lie)紋
氫(qing)裂紋或(huo)氫(qing)脆是(shi)一(yi)種機械斷裂,是(shi)由(you)于部件(jian)在氫(qing)介質(zhi)的(de)腐蝕環境(jing)中(zhong)使(shi)用并(bing)同(tong)時加載應力或(huo)殘余應力而(er)形成的(de)。氫(qing)介質(zhi)可通過諸如(ru)電鍍(du)、酸(suan)洗、潮濕空(kong)氣中(zhong)施(shi)焊或(huo)它自身溶解滲入(ru)材(cai)料等(deng)過程產(chan)生,也可能來自腐蝕,如(ru)硫(liu)化氫(qing)、氫(qing)氣、水、沼(zhao)氣或(huo)氨(an)等(deng)。
如果材料表面沒有裂紋或不(bu)存在(zai)高(gao)應力處(chu),則氫可(ke)以擴(kuo)散進入金屬,導致(zhi)金屬材料常在(zai)近(jin)表面處(chu)開(kai)裂,因為(wei)此(ci)處(chu)形成三維應力的空(kong)間最大。在(zai)低強度合(he)金中,由此(ci)導致(zhi)開(kai)裂的空(kong)間,稱為(wei)氫氣泡。
假(jia)如(ru)裂(lie)(lie)紋早已存(cun)在(zai),則(ze)可以很容易(yi)地看(kan)到氫引起的裂(lie)(lie)紋有(you)一個共同的特點,即在(zai)原裂(lie)(lie)紋尖端開裂(lie)(lie)擴展(zhan)。
在(zai)(zai)許(xu)多實例中,氫(qing)早在(zai)(zai)部(bu)件投入(ru)使用(yong)之前就已存在(zai)(zai)于金(jin)屬內部(bu),因(yin)為材料開(kai)始凝固(gu)和(he)施焊期間,氫(qing)很容易(yi)被熔化(hua)金(jin)屬吸(xi)收滲入(ru);在(zai)(zai)高溫和(he)在(zai)(zai)某(mou)些情況下,氫(qing)的溶解(jie)度非常之高,以(yi)致冷(leng)卻時金(jin)屬具有的氫(qing)已呈飽和(he)狀態。
氫裂(lie)紋沿晶界(jie)分布,很少呈分叉狀。當(dang)這種裂(lie)紋由(you)于氣泡或(huo)靜態載荷形成(cheng)時,它總是位于部件表面之下。氫裂(lie)紋還可以出現在部件皮下或(huo)應力高的部位。
4. 腐蝕坑(keng)
應用于石(shi)油(you)行業的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管構件,如鉆桿、套管、輸油(you)管道(dao)等,當輸送(song)石(shi)油(you)、鉆井液等流動(dong)腐(fu)(fu)蝕介(jie)質時(shi),不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管會受到腐(fu)(fu)蝕和沖(chong)刷作用,并(bing)且部分構件所受應力復(fu)雜,容易產(chan)生(sheng)腐(fu)(fu)蝕坑,使不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管管壁減薄。在某些惡劣的工作環(huan)境下,腐(fu)(fu)蝕坑進(jin)一步擴展,可能(neng)產(chan)生(sheng)刺穿(chuan),從而使構件失效(xiao)。

