硫化氫吸收塔的疲勞失效分析

失效模式的判別

壓力容器失效過(guò)程信息是指由內(nèi)部誘發(fā)因素推斷的物理、化學(xué)過(guò)程信息，具體包含各類(lèi)規(guī)則、機(jī)制、模型等，它通過(guò)樹(shù)結(jié)構(gòu)方式，利用科學(xué)的搜索對(duì)策，采取一定的解釋程序進(jìn)一步推理失效過(guò)程。

壓力容器失效機(jī)理分析

1)韌性斷裂失效機(jī)理

構(gòu)件斷裂之前出現(xiàn)的顯著宏觀塑性變形稱為韌性斷裂，它是金屬材料失效破壞的方式之一。對(duì)于韌性良好的材料而言。當(dāng)材料所承受的壓力載荷大于材料自身的強(qiáng)度極限時(shí)，容易造成韌性斷裂。韌性斷裂的失效特點(diǎn)為:材料的斷口周?chē)霈F(xiàn)了明顯的宏觀塑性變形;且拉伸斷口呈現(xiàn)杯錐狀，斷口方向與主應(yīng)力垂直，錐面方向和zui大切應(yīng)力平行，但有時(shí)整個(gè)宏觀斷口方向和zui大切應(yīng)力平行，且會(huì)產(chǎn)生 45°的剪切斷口;斷口的顏色為灰暗色，表面呈纖維狀。

2)脆性斷裂失效機(jī)理

脆性斷裂失效是指構(gòu)件的裂紋在穩(wěn)定的擴(kuò)展過(guò)程中，并未出現(xiàn)明顯的塑性變形而造成的斷裂失效模式。實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，脆性斷裂是十分危險(xiǎn)的一種失效模式。脆性斷裂的失效特點(diǎn)為:在斷裂之前沒(méi)發(fā)現(xiàn)明顯的塑性變形，但實(shí)際分析案例中發(fā)現(xiàn)，通常其斷口垂直于正應(yīng)力，且斷口表面齊平;但往往其邊緣會(huì)缺少剪切唇口，或者斷口的剪切唇口較小。構(gòu)件脆性斷裂的斷口顏色呈現(xiàn)光亮或偏暗的情況。有時(shí)脆性斷裂的光亮斷口宏觀浮雕在迅速擴(kuò)展裂紋過(guò)程中，產(chǎn)生了發(fā)射性的線條，當(dāng)脆性斷口發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)反光的小平面;而對(duì)于脆性偏暗的斷口;其宏觀狀態(tài)則形成粗糙且未定型的表面，偶爾其斷口的外形也會(huì)出現(xiàn)晶粒。

3)疲勞斷裂失效機(jī)理

在交變載荷與應(yīng)變長(zhǎng)時(shí)間作用下的金屬材料或者零件，其損傷因不斷積累而造成的斷裂形成疲勞斷裂失效。疲勞裂紋的具體過(guò)程是疲勞裂縫發(fā)生、損傷擴(kuò)展為疲勞裂縫亞臨界狀態(tài)、zui后擴(kuò)展為疲勞裂縫失穩(wěn)。其失效特點(diǎn)為:在交變載荷作用下，經(jīng)過(guò)一定量的周次循環(huán)而產(chǎn)生的斷裂問(wèn)題;疲勞斷裂的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)低應(yīng)力脆斷突發(fā)特點(diǎn);疲勞斷裂失效過(guò)程體現(xiàn)為局部區(qū)域性;在交變載荷作用下，金屬構(gòu)件的失效斷口周?chē)鷽](méi)有出現(xiàn)宏觀的塑性變形特點(diǎn)，斷口呈現(xiàn)出明顯的貝殼紋花樣。

4)蠕變斷裂失效機(jī)理

恒溫恒應(yīng)力長(zhǎng)期作用于金屬材料而形成緩慢塑性變形即為金屬蠕變。其失效特點(diǎn)為:工作條件為恒溫、恒力與長(zhǎng)期作用，緩慢的長(zhǎng)久變形速度;宏觀斷口存在顯著的氧化色或者黑色;微觀斷口一般是沿晶斷裂，不會(huì)產(chǎn)生疲勞條痕特點(diǎn)。

5)均勻腐蝕失效機(jī)理

金屬整個(gè)表面均勻地出現(xiàn)腐蝕作用，其失效特點(diǎn)為:受腐蝕的金屬構(gòu)件化學(xué)成分均勻的以及顯微組織的表面平均，均勻地腐蝕環(huán)境不受限制的覆蓋于金屬表面;均勻腐蝕可以理解為在金屬表面出現(xiàn)的局部電解腐蝕;均勻腐蝕下的金屬有色澤偏暗且光滑的表面形貌，或因大片金屬遭遇腐蝕而使表面較為粗糙。

6)點(diǎn)腐蝕失效機(jī)理

點(diǎn)腐蝕失效指游離物質(zhì)在金屬材料和環(huán)境中發(fā)生化學(xué)作用造成的失效。其失效特點(diǎn)為:構(gòu)件局部區(qū)域出現(xiàn)腐蝕，有明顯的尖銳小孔，小孔進(jìn)一步擴(kuò)展為深孔甚至發(fā)生穿透;在潮濕的環(huán)境或者大氣中水膜凝聚于金屬表面，使得金屬表面時(shí)常發(fā)生點(diǎn)腐蝕;點(diǎn)蝕坑經(jīng)直觀放大發(fā)現(xiàn)其邊沿平滑，且由于孔底被腐蝕產(chǎn)物所覆蓋，坑底為深灰色;蝕坑經(jīng)過(guò)磨片垂直觀察，發(fā)現(xiàn)蝕坑大部分體現(xiàn)為圓形或者多邊形。

7)應(yīng)力腐蝕失效機(jī)理

在靜載拉力和腐蝕環(huán)境共同作用下，金屬材料形成的局部腐蝕破裂稱為應(yīng)力腐蝕失效。其失效特點(diǎn)為:敏感的腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力作用的工作環(huán)境中;腐蝕斷裂區(qū)和瞬斷區(qū)兩區(qū)域出現(xiàn)宏觀斷口。應(yīng)力腐蝕斷裂區(qū)表現(xiàn)為暗灰色，斷口組織較為粗糙，同時(shí)被腐蝕產(chǎn)物所覆蓋;瞬斷區(qū)出現(xiàn)的新鮮斷口大多呈現(xiàn)纖維狀且伴隨著輻射棱線;應(yīng)力腐蝕裂紋呈現(xiàn)樹(shù)枝狀形貌，分叉裂紋也是腐蝕產(chǎn)物累積效應(yīng)形成的結(jié)果。