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(ci)性(xing)材料常(chang)見的在役過程中形成的缺陷位置及成因見表1-4。


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1. 疲勞(lao)裂紋


  疲勞裂(lie)紋是(shi)(shi)由周期性加(jia)載應(ying)力形成的(de),這(zhe)種(zhong)應(ying)力值雖然低于(yu)材(cai)料的(de)極限抗(kang)拉(la)強度,但(dan)還(huan)是(shi)(shi)足以產生裂(lie)紋或使原有的(de)裂(lie)紋擴展(zhan)。


  疲勞(lao)裂(lie)紋可以從(cong)諸(zhu)如機加(jia)工痕(hen)跡或刀痕(hen)處、材料表面或附近的(de)非金屬夾雜物、空(kong)隙、孔、槽等高應力區形成(cheng),甚至也會在(zai)光滑的(de)表面上產生。


  隨著承(cheng)受的應(ying)力(li)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)增加,疲(pi)勞裂(lie)(lie)(lie)紋首先在裂(lie)(lie)(lie)紋尖端開始擴(kuo)展,然后隨每(mei)個周期應(ying)力(li)而(er)逐漸增大(da),其(qi)增量正比于應(ying)力(li)強(qiang)度(du)(du)(du)(du),這(zhe)種(zhong)過程一直持續到此應(ying)力(li)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)到達臨界(jie)值而(er)發生斷裂(lie)(lie)(lie)為止。應(ying)力(li)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)臨界(jie)值也稱斷裂(lie)(lie)(lie)韌度(du)(du)(du)(du),每(mei)種(zhong)材料(liao)的斷裂(lie)(lie)(lie)韌度(du)(du)(du)(du)不(bu)相(xiang)同。


2. 應力腐蝕裂紋


  應力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(shi)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(li)腐(fu)蝕(shi)產(chan)生的(de)脆性斷裂,可以是晶間的(de),也可以是穿晶的(de),這取決于合金的(de)種(zhong)類(lei)和腐(fu)蝕(shi)環境。在大多數情況(kuang)下(xia),微(wei)細的(de)裂紋往往透入(ru)部件的(de)橫(heng)截面,而(er)在表面上只(zhi)是顯示一點(dian)腐(fu)蝕(shi)痕跡。


  為了保持最小的(de)應力(li)強度,必須注(zhu)意(yi)防止應力(li)集中(zhong),如(ru)刀痕、電弧坑和(he)接近表面的(de)大型非金屬夾(jia)雜物。


3. 氫(qing)裂紋(wen)


  氫(qing)裂(lie)紋或氫(qing)脆(cui)是一種機械斷裂(lie),是由于部件在(zai)氫(qing)介質(zhi)的腐蝕(shi)環境(jing)中使用并(bing)同(tong)時加載應(ying)力或殘(can)余應(ying)力而(er)形成(cheng)的。氫(qing)介質(zhi)可通過諸(zhu)如(ru)電(dian)鍍、酸洗、潮濕空(kong)氣中施焊(han)或它自身溶解滲入材料(liao)等過程產(chan)生,也可能來自腐蝕(shi),如(ru)硫化氫(qing)、氫(qing)氣、水、沼氣或氨等。


  如果材料表(biao)面(mian)沒有(you)裂紋(wen)或不存在高應(ying)(ying)力處,則(ze)氫可以擴(kuo)散進入金(jin)屬,導致(zhi)金(jin)屬材料常在近表(biao)面(mian)處開裂,因為此處形(xing)成(cheng)三維應(ying)(ying)力的空間(jian)最大。在低強度合(he)金(jin)中,由此導致(zhi)開裂的空間(jian),稱為氫氣泡。


  假如裂(lie)紋早已存在,則可以很容易地看到(dao)氫引起的(de)裂(lie)紋有(you)一個(ge)共同的(de)特點,即在原(yuan)裂(lie)紋尖端開(kai)裂(lie)擴(kuo)展。


  在(zai)(zai)許(xu)多實例中,氫(qing)(qing)早在(zai)(zai)部件(jian)投入(ru)使用之(zhi)前就已存在(zai)(zai)于金(jin)屬(shu)內部,因為材料開始凝(ning)固和施焊期間,氫(qing)(qing)很(hen)容(rong)易被熔化金(jin)屬(shu)吸收滲入(ru);在(zai)(zai)高溫和在(zai)(zai)某(mou)些情況(kuang)下,氫(qing)(qing)的溶解度非常之(zhi)高,以致冷卻時金(jin)屬(shu)具有的氫(qing)(qing)已呈飽和狀態。


  氫(qing)裂(lie)紋沿晶界分(fen)布,很(hen)少呈(cheng)分(fen)叉狀。當這種裂(lie)紋由(you)于(yu)氣(qi)泡或(huo)靜態載荷形成時(shi),它總是位(wei)于(yu)部件表面之下。氫(qing)裂(lie)紋還可(ke)以出現(xian)在部件皮下或(huo)應(ying)力高的部位(wei)。


4. 腐(fu)蝕坑


  應(ying)用于石(shi)油(you)行業的不銹(xiu)鋼管(guan)構(gou)件,如鉆(zhan)(zhan)桿、套管(guan)、輸油(you)管(guan)道等(deng),當輸送(song)石(shi)油(you)、鉆(zhan)(zhan)井液等(deng)流動腐(fu)(fu)蝕介質時(shi),不銹(xiu)鋼管(guan)會受到腐(fu)(fu)蝕和沖刷作(zuo)用,并且部分(fen)構(gou)件所受應(ying)力復雜,容易(yi)產(chan)(chan)生腐(fu)(fu)蝕坑,使(shi)不銹(xiu)鋼管(guan)管(guan)壁減薄(bo)。在某(mou)些(xie)惡(e)劣的工作(zuo)環境下,腐(fu)(fu)蝕坑進(jin)一步擴(kuo)展,可能產(chan)(chan)生刺(ci)穿(chuan),從而使(shi)構(gou)件失效(xiao)。




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