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。
鐵磁性材料常見的在役(yi)過程(cheng)中形成的缺陷位置及成因見表1-4。
1. 疲(pi)勞裂紋
疲勞(lao)裂(lie)紋是(shi)由(you)周(zhou)期性加載應力(li)形成的(de),這種應力(li)值雖然低于材料的(de)極限抗拉強度(du),但還是(shi)足以產生(sheng)裂(lie)紋或使原(yuan)有的(de)裂(lie)紋擴(kuo)展(zhan)。
疲(pi)勞(lao)裂紋可以(yi)從諸如機(ji)加工痕跡或刀痕處、材料表面或附近的(de)非(fei)金屬夾(jia)雜物(wu)、空隙(xi)、孔、槽等高應力區形成,甚(shen)至也會在光滑(hua)的(de)表面上產生。
隨(sui)著承(cheng)受的應力(li)(li)強(qiang)度增(zeng)加,疲(pi)勞裂(lie)(lie)紋(wen)首先在裂(lie)(lie)紋(wen)尖端開始擴展,然后(hou)隨(sui)每(mei)個周(zhou)期應力(li)(li)而逐(zhu)漸增(zeng)大,其增(zeng)量正比于應力(li)(li)強(qiang)度,這種過程(cheng)一(yi)直持(chi)續到此應力(li)(li)強(qiang)度到達(da)臨界(jie)(jie)值(zhi)而發生斷(duan)裂(lie)(lie)為(wei)止(zhi)。應力(li)(li)強(qiang)度臨界(jie)(jie)值(zhi)也稱(cheng)斷(duan)裂(lie)(lie)韌度,每(mei)種材料的斷(duan)裂(lie)(lie)韌度不相同。
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不(bu)銹鋼(gang),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(fu)蝕產(chan)生的脆性斷裂,可以是(shi)晶(jing)(jing)間的,也可以是(shi)穿(chuan)晶(jing)(jing)的,這取決于合金的種類(lei)和(he)腐(fu)蝕環境。在大多(duo)數情況(kuang)下(xia),微細的裂紋往往透入部(bu)件的橫截面(mian),而在表面(mian)上只是(shi)顯示(shi)一點腐(fu)蝕痕跡。
為了保(bao)持最小的(de)應力(li)強度,必須注(zhu)意(yi)防止應力(li)集(ji)中,如刀(dao)痕、電弧坑和接近表面的(de)大(da)型非金屬(shu)夾(jia)雜(za)物。
3. 氫裂紋
氫(qing)(qing)(qing)裂紋或(huo)氫(qing)(qing)(qing)脆是(shi)一種機械斷(duan)裂,是(shi)由于部件在氫(qing)(qing)(qing)介質的腐蝕環境(jing)中(zhong)(zhong)使用并同時加載應力(li)或(huo)殘余(yu)應力(li)而(er)形成的。氫(qing)(qing)(qing)介質可通(tong)過諸(zhu)如(ru)電(dian)鍍、酸(suan)洗、潮(chao)濕空氣(qi)中(zhong)(zhong)施焊或(huo)它自身溶解滲(shen)入材料等過程產(chan)生,也可能來自腐蝕,如(ru)硫化氫(qing)(qing)(qing)、氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)、水、沼氣(qi)或(huo)氨等。
如果材(cai)料(liao)表面沒(mei)有裂(lie)紋或不存在(zai)高應力(li)處(chu),則(ze)氫可(ke)以擴散進入金(jin)(jin)屬,導致金(jin)(jin)屬材(cai)料(liao)常在(zai)近(jin)表面處(chu)開裂(lie),因為(wei)此(ci)處(chu)形成三維應力(li)的空間最大。在(zai)低強(qiang)度合金(jin)(jin)中,由此(ci)導致開裂(lie)的空間,稱為(wei)氫氣泡。
假如裂紋早已(yi)存在,則可以很(hen)容易(yi)地看(kan)到氫引(yin)起的裂紋有一個共同的特(te)點,即(ji)在原裂紋尖端(duan)開裂擴展。
在(zai)(zai)許(xu)多實例(li)中,氫(qing)(qing)早(zao)在(zai)(zai)部(bu)件投入使(shi)用之前就已存在(zai)(zai)于金屬內部(bu),因為材料開(kai)始凝固和(he)(he)施焊期間,氫(qing)(qing)很(hen)容易被熔化(hua)金屬吸收滲入;在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)和(he)(he)在(zai)(zai)某些情(qing)況下,氫(qing)(qing)的溶解度(du)非常之高(gao),以致冷卻時金屬具(ju)有的氫(qing)(qing)已呈飽和(he)(he)狀(zhuang)態。
氫裂紋沿晶界分(fen)布,很少呈(cheng)分(fen)叉狀。當這(zhe)種裂紋由于(yu)氣(qi)泡或(huo)靜態載荷形成時,它總(zong)是位于(yu)部件表面之(zhi)下(xia)。氫裂紋還可以出現(xian)在(zai)部件皮下(xia)或(huo)應力高的部位。
4. 腐蝕(shi)坑(keng)
應用(yong)于石(shi)油行業的不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)構(gou)件,如鉆桿、套管(guan)、輸油管(guan)道等(deng),當輸送石(shi)油、鉆井(jing)液等(deng)流動(dong)腐(fu)蝕(shi)介質時,不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)會受到腐(fu)蝕(shi)和(he)沖刷作用(yong),并且部分構(gou)件所(suo)受應力復雜,容易產生(sheng)腐(fu)蝕(shi)坑,使不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)管(guan)壁減薄。在某些(xie)惡(e)劣的工作環境下,腐(fu)蝕(shi)坑進(jin)一(yi)步擴展,可能產生(sheng)刺穿,從而使構(gou)件失效。