硫化氫吸收塔的疲勞失效分析

失效模式的判別

壓力容器失效過程信息是指由內(nèi)部誘發(fā)因素推斷的物理、化學過程信息，具體包含各類規(guī)則、機制、模型等，它通過樹結(jié)構(gòu)方式，利用科學的搜索對策，采取一定的解釋程序進一步推理失效過程。

壓力容器失效機理分析

1)韌性斷裂失效機理

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。對于韌性良好的材料而言。當材料所承受的壓力載荷大于材料自身的強度極限時，容易造成韌性斷裂。韌性斷裂的失效特點為:材料的斷口周圍出現(xiàn)了明顯的宏觀塑性變形;且拉伸斷口呈現(xiàn)杯錐狀，斷口方向與主應力垂直，錐面方向和zui大切應力平行，但有時整個宏觀斷口方向和zui大切應力平行，且會產(chǎn)生 45°的剪切斷口;斷口的顏色為灰暗色，表面呈纖維狀。

2)脆性斷裂失效機理

脆性斷裂失效是指構(gòu)件的裂紋在穩(wěn)定的擴展過程中，并未出現(xiàn)明顯的塑性變形而造成的斷裂失效模式。實際工程結(jié)構(gòu)中，脆性斷裂是十分危險的一種失效模式。脆性斷裂的失效特點為:在斷裂之前沒發(fā)現(xiàn)明顯的塑性變形，但實際分析案例中發(fā)現(xiàn)，通常其斷口垂直于正應力，且斷口表面齊平;但往往其邊緣會缺少剪切唇口，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。有時脆性斷裂的光亮斷口宏觀浮雕在迅速擴展裂紋過程中，產(chǎn)生了發(fā)射性的線條，當脆性斷口發(fā)生轉(zhuǎn)動時，通常會出現(xiàn)反光的小平面;而對于脆性偏暗的斷口;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出現(xiàn)晶粒。

3)疲勞斷裂失效機理

在交變載荷與應變長時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。疲勞裂紋的具體過程是疲勞裂縫發(fā)生、損傷擴展為疲勞裂縫亞臨界狀態(tài)、zui后擴展為疲勞裂縫失穩(wěn)。其失效特點為:在交變載荷作用下，經(jīng)過一定量的周次循環(huán)而產(chǎn)生的斷裂問題;疲勞斷裂的過程中會出現(xiàn)低應力脆斷突發(fā)特點;疲勞斷裂失效過程體現(xiàn)為局部區(qū)域性;在交變載荷作用下，金屬構(gòu)件的失效斷口周圍沒有出現(xiàn)宏觀的塑性變形特點，斷口呈現(xiàn)出明顯的貝殼紋花樣。

4)蠕變斷裂失效機理

恒溫恒應力長期作用于金屬材料而形成緩慢塑性變形即為金屬蠕變。其失效特點為:工作條件為恒溫、恒力與長期作用，緩慢的長久變形速度;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，不會產(chǎn)生疲勞條痕特點。

5)均勻腐蝕失效機理

金屬整個表面均勻地出現(xiàn)腐蝕作用，其失效特點為:受腐蝕的金屬構(gòu)件化學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)點腐蝕失效機理

點腐蝕失效指游離物質(zhì)在金屬材料和環(huán)境中發(fā)生化學作用造成的失效。其失效特點為:構(gòu)件局部區(qū)域出現(xiàn)腐蝕，有明顯的尖銳小孔，小孔進一步擴展為深孔甚至發(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，使得金屬表面時常發(fā)生點腐蝕;點蝕坑經(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)應力腐蝕失效機理

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力腐蝕失效。其失效特點為:敏感的腐蝕介質(zhì)和應力作用的工作環(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。應力腐蝕斷裂區(qū)表現(xiàn)為暗灰色，斷口組織較為粗糙，同時被腐蝕產(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;應力腐蝕裂紋呈現(xiàn)樹枝狀形貌，分叉裂紋也是腐蝕產(chǎn)物累積效應形成的結(jié)果。