某超（超）临界锅炉温度套管失效原因分析

为了解超(超)临界锅炉温度套管断裂原因,采用宏观检查、化学成分分析、金相检验、硬度测量、断口形貌分析、ANSYS有限元分析,对断裂温度套管的失效原因进行了分析。结果表明,温度套管在交变应力作用下萌生疲劳裂纹,并不断扩展,最终导致套管断裂。     

焦化装置热电偶套管开裂原因分析

某焦化装置焦炭塔塔顶油气线上的热电偶套管发生开裂,作者通过对开裂的套管进行宏观检验、化学成份分析、金相检验、硬度检验、腐蚀产物分析,并结合检验结果进行失效分析后,得出套管开裂的主要原因是选材不当、在硫的腐蚀环境下,发生连多硫酸应力腐蚀开裂。根据分析结果,作者提出了针对性建议。     

某水平井套管开裂失效实验及数值模拟研究

通过分析水平井套管现场服役工况,并结合宏观观察、理化性能检测、组织分析、扫描电镜观察和能谱分析等实验研究及数值计算方法,系统分析了水平井套管发生开裂失效的原因。结果表明,套管材料性能满足标准要求,但套管内壁存在大量腐蚀坑,套管在酸化压裂过程中发生点蚀。断口分析表明,裂纹起源于腐蚀坑底,套管内部存在非金属夹杂缺陷。通过数值模拟计算,分析了套管在完整及含缺陷状态下的承压能力,套管在腐蚀和缺陷作用下承压能力极大降低。当缺陷深度为0.5 mm、内压47 MPa时,套管在52 MPa压裂过程中沿原始缺陷方向发生开裂失效,与套管在压裂作业过程中失效情况相符。依据所得研究结果提出避免此类失效事故的建议。     

45钢半轴套管锻件端面撕裂原因分析

对45钢半轴套管锻件开裂原因进行了分析。结果表明,失效锻件开裂原因是由于棒料的加热温度过高,造成材料组织严重过热,甚至出现过烧特征的晶间熔洞组织。组织中晶间结合力急剧降低,锻造应力已经大于此时材料的抗破断强度,因而造成沿晶开裂的热裂纹,裂纹继续向端面扩展撕裂。由于锻造工艺不当,锻件端面外边缘形成尖角,该处的冷却速度加大,裂纹的撕裂断口由沿晶转变为穿晶,而且随着温度的降低,氧化脱碳也逐渐减弱。     

火电厂锅炉水冷壁管横向裂纹开裂原因分析

对电厂锅炉水冷壁管与鳍板焊接处开裂原因进行失效分析.结果表明:水冷壁管向火一侧表面氧化严重,管内侧存在结垢现象,同时水冷壁管珠光体发生球化,在运行过程中,在循环热应力和焊接残余应力叠加作用下,裂纹在焊缝接头处萌生,沿着拉应力区扩展,造成疲劳开裂.     

某电厂再热管道取样管管孔开裂原因分析

针对某电厂300 MW机组再热管道取样管开裂泄漏事件,采用宏观形貌、渗透、光谱等失效分析手段进行了检验检测,并根据其实际运行工况对开裂原因展开分析。分析结果表明:该裂纹属于热疲劳开裂;开裂主要原因是取样管内冷凝水回流和冷空气倒抽引起的热疲劳所致。对此,提出采取整段取样管加装保温、停机之前确保取样管阀门关闭、上移取样管水平段等措施,防止上述问题再次出现。此外,为了防止低温介质直接与管孔壁接触而产生温差应力,建议在取样管外加装套管。     

高浓度H2S天然气井中射孔段套管的应力腐蚀

高含H2S介质气井中,射孔段套管始终工作在腐蚀性环境中,必然会引起射孔套管发生严重腐蚀甚至突然断裂。结合材料学和电化学腐蚀知识,分析了含H2S腐蚀环境中射孔段套管的应力腐蚀开裂失效机理;并在此基础上,将射孔段套管看作带"尖角圆孔"型裂纹的无限大圆柱筒壳体,运用弹塑性断裂力学理论,得到了带环向和轴向尖角圆孔型裂纹的射孔段套管在H2S腐蚀环境中的应力腐蚀临界应力强度因子,据此推导出了射孔段套管硫化氢应力腐蚀断裂临界应力和容许的最大尖角裂纹长度。根据弹塑性力学理论,推导出了射孔段套管在H2S腐蚀环境中工作时的环向和轴向拉应力,提出了判断射孔段套管硫化氢应力腐蚀程度和敏感性两项性能指标。为高深度H2S天然气井中射孔段套管的应力腐蚀、强度安全性、腐蚀疲劳分析和寿命估算提供理论参考和技术依据。     

架桥机大臂钢板开裂分析

架桥机大臂钢板在使用过程中发现表面呈方形开裂,但远未达到设计使用寿命。钢板材料为低合金结构钢Q345,其综合力学性能良好。为了弄清钢板开裂原因,通过宏观观察、扫描电镜及能谱仪分析、光学显微分析等对开裂钢板进行了深入探讨,结果表明:钢板失效属于疲劳断裂,疲劳起源于焊缝夹渣,并沿着方形焊缝路径扩展。焊缝中亦存在马氏体组织,马氏体组织较脆,裂纹遇到这种组织也较容易扩展。因此,在循环使用应力作用下,起源于焊渣的疲劳裂纹沿焊缝不断扩展,最终导致钢板呈方形断裂失效。可通过改善焊接工艺、增加焊接线能量以及焊前预热处理等途径来防止裂纹产生。     

压裂泵泵头体失效分析

压裂作业技术是油气田稳定增产的重要措施,其对压裂泵的质量要求非常高。某油田作业的压裂泵发生多起泵头体交变腔开裂现象,为了研究其失效机理,采用宏观检验、力学性能测试、断口分析及有限元分析等方法对裂纹性质及萌生扩展机理进行分析。结果表明:起始断裂区位于吸入腔与柱塞腔的过渡圆弧处,在交变应力与腐蚀介质的作用下发生腐蚀疲劳开裂失效。对泵头体的设计加工等方面提出了改进建议,为预防同类压裂泵发生疲劳腐蚀提供了参考。     

力作用下的腐蚀失效专家系统的设计与实现

利用Visual Basic 60语言编制了一个力作用下的 腐蚀失效专家系统。该系统包括大量应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、氢脆等力作用下的腐蚀失效案例，具有数据浏览、添加、修改、查询等多项管理功能，以及人工神经元网络模型预测系统。     

TC4钛合金薄板激光焊接接头的疲劳寿命及断口分析

研究了TC4钛合金薄板激光焊接接头及母材的疲劳性能,并对其疲劳断口进行了观察.结果表明,接头的疲劳寿命在低应力水平时高于母材,在高应力水平时低于母材.母材疲劳裂纹萌生于试样表面;在裂纹扩展区有平行排列的弯曲的二次裂纹和期间更细的疲劳辉纹,瞬断区为细小的等轴韧窝.焊缝疲劳裂纹起源于表面的气孔,源区有笔直且平行排列的二次裂纹;在裂纹扩展区,断口形貌与组织有关,细晶区为韧窝,在细晶与柱状晶交界处为敞口浅韧窝,柱状晶和粗晶区为晶粒大小的刻面,上有大量的微剪切滑移带,断裂机理为滑移带形成及开裂.     

Study on residual stress in socket weld by numerical simulation and experiment

In this paper, welding residual stress in socket weld of 304L stainless steel pipe was investigated using numerical simulation and validated by X-ray stress measurement. From the simulation results, the maximum tensile residual stresses were located at weld root and weld toe on both sides of the weld along pipe, which led to the fatigue failure. Pre-bevelling and low transformation temperature (LTT) dressing could decrease tensile residual stress both in hoop and axial direction at weld root and weld toe. After LTT dressing, compressive residual stress was generated throughout weld toe. Compressive stress can delay fatigue crack initiation and propagation. Therefore, pre-bevelling and LTT dressing can improve the fatigue life of socket weld.     

Fatigue behavior of friction stir spot welded AZ31 Mg alloy sheet joints

The fatigue behavior of friction stir spot welded (FSSW) AZ31 magnesium alloy sheet joints was investigated by tension–compression of fatigue test. The results suggest that all the fatigue failures occur at the stir zone of the FSSW AZ31 sheet joints, and all cracks initiate at the stir zone outer edge between the upper and lower sheet. When the cycle force equals 1 kN, the crack propagates along the interface of heat-affected zone and thermo-mechanical zone, simultaneously across the direction of force; while the cycle force equals 3 kN, the crack propagates along the diameter of stir zone and shear failure occurs finally. Moreover, the transverse microsections indicate that there is a tongue-like region at the outer edge of stir zone between the two AZ31 sheets, and the direction of tongue-like region is toward outside of the stirred zone and all fatigue cracks initiate at the tongue-like region.     

Fatigue Behavior and Damage Evolution of SiC Fiberreinforced Ti-6Al-4V Alloy Matrix Composites

研究SiC纤维增强钛基复合材料(SiCf/Ti-6Al-4V)室温疲劳行为和损伤演化机制。疲劳试验条件:载荷控制、应力比0.1和加载频率10 Hz。采用疲劳断裂试验建立最大加载应力为600~1200 MPa内SiCf/Ti-6Al-4V的S-N曲线。采用疲劳中止试验以及SEM显微分析研究应力水平对SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤演化的影响。结果表明,SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤萌生模式与演化过程与应力水平密切相关。在高应力水平(Smax=1000 MPa),纤维开裂是主要损伤萌生模式。一旦2或3根纤维断裂后,纤维裂纹和基体裂纹开始联接并形成宏观扩展裂纹。在中等应力水平(Smax=800 MPa),基体裂纹萌生与扩展是主要损伤模式。多条基体裂纹萌生于试样外表面棱边和离外表面附近试样内部开裂的纤维基体界面处。基体裂纹均沿垂直于加载方向扩展,且大部分纤维未断裂并纤维桥接基体裂纹。在低应力水平(Smax=600 MPa),仅在C涂层和界面反应层之间和C涂层内部观察到局部界面脱粘现象。     

低温卷取热轧双相钢的显微组织及疲劳性能

采用扫描电镜、拉-拉疲劳试验机等研究了低温卷取热轧双相钢的显微组织及疲劳性能.结果表明:热轧双相试验钢的疲劳极限约为530 MPa;低温卷取工艺生产的热轧双相试验钢夹杂物平均尺寸多在5 μm以下,晶粒比较细小,马氏体组织较细小且弥散均匀分布,具有良好的综合力学性能.热轧双相试验钢疲劳裂纹源位于样品表面的棱角处,疲劳裂纹...     

发动机架圈裂纹故障分析

发动机架圈在大修分解检查中发现耳片与圈体之间的焊缝熔合区存在裂纹,结合架圈的使用条件,通过裂纹分布与形貌分析、断口特征观察、硬度测试、化学成分分析和组织检查等方法,分析了裂纹产生的原因。研究结果表明:架圈裂纹为高周疲劳裂纹;焊接缺陷、零件表层氧化脱碳及载荷分布不均匀造成疲劳裂纹集中分布在应力较大的架圈耳片焊接接头熔合区是疲劳裂纹产生的原因。     

径向间隙对304L不锈钢振动疲劳性能的影响

基于疲劳试验和有限元分析,研究径向间隙对插套焊疲劳性能的影响. 疲劳试验表明,应力比较大时,试样易在焊趾处失效,焊趾处裂纹由外向内扩展;应力比较小时,易在焊根处失效,焊根处裂纹由内向外扩展. 未失效试样径向间隙高于失效试样. 利用有限元软件建立了插套焊有限元模型,分析了径向间隙对焊根和焊点处疲劳性能的影响. 结果表明,相对于0.1 mm的径向间隙,0.4 mm径向间隙能降低焊根和焊趾处的应力,降低幅度分别为14%和1.4%,径向间隙越大,焊根和焊趾处的应力峰值越小,疲劳性能越好.     

锻压力对铝合金点焊接头疲劳行为的影响

采用试验和有限元分析相结合的方法，考察了锻压力对铝合金电阻点焊接头中残余应力和接头疲劳行为的影响。结果表明，采用锻压力显著降低了熔核边缘外部热影响区中的残余应力，疲劳裂纹不再从热影响区中萌生。而是全部从熔核边缘处开始；残余应力的降低使得疲劳裂纹扩展的驱动力减小，接头的疲劳强度提高。     

Fatigue lives of friction stir spot welds in aluminum 6061-T6 sheets

The fatigue lives of friction stir spot welds in aluminum 6061-T6 lap-shear specimens under cyclic loading conditions are investigated in this paper. The paths of fatigue cracks near friction stir spot welds in lap-shear specimens are first examined. The experimental observations suggest that under cyclic loading conditions, the fatigue crack is initiated near the possible original notch tip in the stir zone and propagates along the circumference of the nugget, then through the sheet thickness and finally grows in the width direction to cause final fracture. A fatigue crack growth model based on the Paris law for crack propagation and the local stress intensity factors for kinked cracks is then adopted to predict the fatigue lives of friction stir spot welds. The global and local stress intensity factors are used to estimate the local stress intensity factors of kinked cracks with experimentally determined kink angles. The results indicate that the fatigue life predictions based on the Paris law and the local stress intensity factors as functions of the kink length agree well with the experimental results.     

EH36钢焊接接头海水腐蚀疲劳性能及断裂机制

以EH36钢焊接接头为研究对象,研究了其在南海实际海水环境下不同应力范围的腐蚀疲劳寿命及腐蚀疲劳断裂机制。根据DNV-RP-C203标准中规定修正实际海水环境腐蚀疲劳试验结果,修正后的S-N曲线方程为lg N=15.414-4.005lg Δσ。从S-N曲线上可看出,EH36钢焊接接头在实际海水中寿命随着疲劳应力范围的增大而显著降低,其腐蚀疲劳性能优于DNV-RP-C203标准模拟海水环境下的焊接接头的腐蚀疲劳性能。采用扫描电镜观察焊接接头腐蚀疲劳断裂面发现,腐蚀疲劳裂纹源区主要发生在焊接接头表面,分析原因为焊接接头表面产生的腐蚀坑周围具有显著的应力集中,导致裂纹萌生。腐蚀疲劳裂纹扩展区宏观上较为平坦,焊接接头表面多处裂纹源区产生的撕裂棱在此区域汇合成一条撕裂棱;微观上裂纹扩展区出现了明显的疲劳台阶和二次裂纹,裂纹扩展方式主要为穿晶;腐蚀疲劳瞬间断裂区主要形貌为韧窝,断裂形式主要为塑性断裂。创新点： 基于成组法疲劳寿命预测理论,得出EH36钢在南海海水环境下的焊接接头的S-N曲线。同时结合微观分析方法研究焊接接头腐蚀疲劳断裂面微观特征,揭示实际海水自由腐蚀环境下EH36钢焊接接头腐蚀疲劳机制。