RBI分析师腐蚀及失效部分习题..

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1 以下哪种损伤形式和钢材的硬度密切相关？（D）

A氢鼓泡

B氢致开裂

C 应力导向氢致开裂

D 硫化物应力腐蚀开裂

2 下面几种材料之间比较，哪一种抗环烷酸腐蚀性能最好？（C）

A Q245R

B 304L

C 316

D 304

3 下面几种材料中，那些是可能发生碱脆的？（ABCD）

A Q245R

B 304

C Q345R

D Cr5Mo

4 下面几种材料中，那些对二氧化碳腐蚀比较敏感？（CD）

A 304

B 321

C Q245R

D Q345R

5 下面几种材料中，对蠕变敏感的有哪些？（ABCD）

A 304

B Q245R

C 25Cr35Ni

D 316

6 下面几种材料中,可能发生连多硫酸应力腐蚀开裂的有哪些?(AC)

A 316

B Q245R

C 304

D 15CrMoR

7 大气腐蚀的影响因素有哪些？（ABD）

A 空气湿度

B 温度

C 材料硬度

D 大气成分

8 土壤腐蚀的主要影响因素有哪些？（ABCD）

A 土壤电阻率

B 温度

C 水含量

D 微生物

9 冷却水腐蚀的主要影响因素有哪些？（ABCD）

A 温度

C 流速

D 水质

10 以下哪些元素会增加材料的回火脆性？（BC）

A 碳

B 锰

C 硫

D 钼

11 铬钼钢在下面哪些温度下有发生回火脆化的可能？（AC）

A.500℃

B.200℃

C.380℃

D.600℃

12 奥氏体不锈钢材料长期暴露在下面哪些温度中可能发生σ相脆化？（CD）

A.500℃

B.200℃

C.680℃

D.800℃

13 符合碳酸盐应力腐蚀开裂的特征有？（）

A.开裂常见于焊接接头附近的母材，裂纹平行于焊缝扩展

B.裂纹主要为沿晶型，裂纹内一般会充满氧化物

C.裂纹细小并呈蜘蛛网状

D.热影响区的裂纹多为纵向，焊缝金属上的裂纹则以横向为主

14 符合胺应力腐蚀开裂的特征有？（ABC）

A.裂纹主要为沿晶型，裂纹内一般会充满氧化物

B.表面裂纹的形貌和湿硫化氢破坏引发的表面开裂相似

C.热影响区发生的开裂通常平行于焊缝

D.易发生在奥氏体不锈钢的敏化区域，多为沿晶型开裂

15属于解理断裂的微观形貌主要特征有？(AB)

A河流花样

B.解理台阶

C韧窝

D叠波花样

16 断口微观分析的内容主要有？（AC）

A断口的产物分析

B.断口的颜色分析

C断口的微观形貌分析

17宏观塑性过载断裂，其断口上一般可以看到三个特征区，通常称为断口的“三要素”，下面属于“三要素”的是？(acd)

A纤维区

B 细晶区

C放射区

D 剪切唇

18塑性过载断裂的断口微观形貌特征一般为？ (B)

B.韧窝

19应力腐蚀开裂的断口一般为？ (A)

A脆性断裂

B 塑性断裂

20 疲劳断裂按其断裂总周次的大小可以分为？(B)

A弯曲疲劳和接触疲劳

B 高周疲劳和低周疲劳

21 疲劳断裂的断口上一般可以观察到三个区域？ (ABD)

A疲劳源区

B 疲劳裂纹扩展区

C 疲劳辉纹

D 瞬断区

22 腐蚀按照金属与介质的作用性质分类可分为？ (ABC)

A化学腐蚀

B. 物理腐蚀

C 电化学腐蚀

D 局部腐蚀

23 可以对腐蚀产物进行微观分析的仪器有？ (AB)

A X射线衍射仪

B . 俄歇能谱

C 超声探伤仪

D 金相显微镜

24 断裂失效根据断裂时变形量的大小，可将断裂分为？ (AB)

A脆性断裂

B. 延性断裂

C 穿晶断裂

D 沿晶断裂

25 按照裂纹走向和金相组织（晶粒）的关系，断裂失效可分为? (CD) A脆性断裂

B. 延性断裂

C 穿晶断裂

D 沿晶断裂

26 应力腐蚀开裂的裂纹一般源于？ (C)

A 晶界

B. 内部

C表面

27 可以用来分析断口产物的相结构的仪器是？ (D)

A 金相显微镜

B .扫描电镜

C 光谱仪

D X射线衍射仪

28 属于低周疲劳断裂的典型特征的有？ (AD)

A 多疲劳源

B .单个疲劳源

C 细小的疲劳辉纹

D 粗大的疲劳辉纹

29 属于高周疲劳断裂的典型特征的有？ (BC)

A 多疲劳源

B 单个疲劳源

C 细小的疲劳辉纹

D 粗大的疲劳辉纹

30 沿晶断裂的典型微观形貌特征一般为？ (A)

A 冰糖块状

B 河流花样

C 舌状花样

31 蠕变断裂的典型宏观特征有？ (BC)

A 无明显的塑性变形

B. 明显的塑性变形

C 断口附近通常有许多裂纹

32 下面四种腐蚀中，那种是应力腐蚀？（B）

A B C D

33 下面四种腐蚀中，那种是电偶腐蚀？（A）

A B C D

34下面哪个不是应力腐蚀需要具备三个基本条件：（D）

A 敏感材质

B 特定环境

C拉伸应力

D 压应力

35 Nelson曲线是针对的哪一种氢损伤。（B）

A 氢脆

B 高温氢腐蚀

C 氢鼓泡

D氢致开裂

36 电化学保护中将被保护电位负移至或接近免蚀区而防止或减小腐蚀的方式是属于那种电化学保护。（A）

A 阴极保护

B 阳极保护

37 电化学保护中将被保护金属通以阳极电流，电位移至钝化区而减小腐蚀的方式是属于那种电化学保护。（B）

A 阴极保护

B 阳极保护

38 钢铁发生吸氧腐蚀时，负极发生的反应是 (C)

A 2H++2e→H2

B Fe-2e→Fe2+

C 2H20+O2+4e→4OH-

D Fe3++e→Fe2+

39 烟气露点腐蚀的主要影响因素有？（ABD）

A.温度

B.硫含量

C.氧含量

D.氯含量

40 硝酸盐应力腐蚀开裂的主要影响因素有？（ABCD）

A.烟气组分；

B.烟气露点温度；

C.金属壁温；

D.焊接接头硬度。

简答:

1 什么叫金属腐蚀?按腐蚀机理可以分为哪几类？

金属在环境中，由于它们之间所产生的化学、电化学反应，或者由于物理溶解作用而引起的损坏或变质。按腐蚀机理分为：化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀

2 什么是腐蚀疲劳?其特征是什么?

金属材料在周期载荷和腐蚀的共同作用下产生的开裂。

绝大多数金属和合金在交变应力下任何介质中都可能发生，腐蚀疲劳不要求特定介质，只是在容易引起孔蚀的介质中更容易发生。断裂呈现脆断特征，裂纹多穿晶，与应力腐蚀开裂的形态相近，但腐蚀疲劳无分叉，并常常形成多条平行裂纹。

3承压设备损伤模式标准中损伤模式分为哪几类？

腐蚀减薄、环境开裂、材质劣化、机械损伤

4 碳钢和低合金钢在湿硫化氢环境下的腐蚀有哪些形式?

氢鼓泡、氢致开裂、应力导向氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂四种形式。

5 碱脆的损伤形态主要有哪些?

1)碱应力腐蚀开裂通常发生在靠近焊缝的母材上，也可能发生在焊缝和热影响区；

2)碱应力腐蚀开裂形成的裂纹一般呈蜘蛛网状的小裂纹，开裂常常起始于引起局部应力集中的焊接缺陷

处；

3)碳钢和低合金钢上的裂纹主要是沿晶型的，裂纹细小并组成网状，内部常充满氧化物；

4)奥氏体不锈钢的开裂主要是穿晶型的，和氯化物开裂裂纹形貌相似。

6什么是氢脆?氢脆的损伤形态主要有哪些?

腐蚀过程中化学反应产生的氢或材料内部的氢，以氢原子形式渗入高强度钢，造成材料韧性降低，在材料内部残余应力及外加载荷应力共同作用下发生脆性断裂。

损伤形态:

a) 氢脆引起的开裂以表面开裂为主，也可能发生在表面下；

b) 氢脆发生在高残余或三向应力的部位（缺口、紧缩）；

c) 断裂时一般不会发生显著的塑性变形；

d) 强度较高的钢氢脆开裂一般形成沿晶裂纹。

7什么是连多硫酸应力腐蚀开裂? 预防连多硫酸开裂的措施有哪些？

1）在停工期间设备表面的硫化物腐蚀产物，与空气和水反应生成连多硫酸，对于敏化后的奥氏体不锈钢易引起应力腐蚀开裂，一般为沿晶型开裂。

2）主要预防措施？

a) 停工过程中或停工后立即用碱液或苏打灰溶液冲洗设备，以中和连多硫酸，或在停工期间用干燥的氮气，或者氮气和氨混合气进行保护，以防止接触空气；

b) 加热炉保持燃烧室温度始终在露点温度以上，防止在加热炉管表面形成连多硫酸；

c) 选用不易敏化的材质，如稳定化奥氏体不锈钢、低碳奥氏体不锈钢或双相不锈钢。

8环烷酸腐蚀的主要影响因素有哪些？

1)酸值：腐蚀速率随烃相酸值的增加而增大，烃相指不含游离水的热干烃，酸值通常用中和值或总酸值

表征。原油中不同环烷酸其腐蚀性不一，腐蚀速率与总酸值的关系不能完全对应，是由实际介质成分决定的；

2)温度：通常发生在温度范围为218～400℃的烃相介质中，随着温度的升高腐蚀加剧，超过这个温度范

围偶见腐蚀发生；

3)硫含量：烃相中的硫可反应生成硫化亚铁保护膜，对环烷酸腐蚀有减缓作用，硫含量越低，对环烷酸

腐蚀越有利；

4)流速：流速越高，腐蚀速率越大；

5)相态：两相流（气相和液相）、湍流区、蒸馏塔的气相露点部位腐蚀严重；

6)材料：合金中Mo元素可以提高耐蚀性，Mo含量下限为2%（质量比），具体Mo含量可根据原油及物

料中的总酸值确定。

9从材料角度，说出几种控制高温硫化物腐蚀的措施？

1)材质升级：提高材料中Cr的含量；

2)复合层防护：采用复合层为奥氏体不锈钢或铁素体不锈钢的复合材料；

3)低合金钢渗铝：可降低硫化速率，但无法提供彻底防护。

10 分析一下在常减压装置中，那些设备及工段易发生环烷酸腐蚀？

常减压装置加热炉炉管、常压和减压转油线、减底油管线、常压瓦斯油循环系统，减压渣油和减压瓦斯油循环系统。常压塔、减压塔内构件在闪蒸区、填料和高酸物流凝结或高速液滴冲击的部位易发生腐蚀

11 什么是蠕变?举5种以上易发生该种损伤的炼化设备

金属材料在外力作用下，缓慢而连续不断的发生塑性变形，这样的一种现象称为蠕变现象。

如热壁加氢反应器、加热炉炉管、裂解炉炉管、焦化炉炉管、焦炭塔、催化再生器、主蒸汽管道、高温烟气管道等

12 金属材料中点蚀形核的敏感部位有哪些？

金属材料表面组织和结构的不均匀性使表面钝化膜的某些部位较为薄弱，从而成为点蚀容易形核的部位：晶界、夹杂、位错和异相组织。

13 阐述一下材料中的硫化物夹杂物对点蚀的影响？

硫化物夹杂是碳钢、低合金钢、不锈钢等材料萌生点蚀最敏感的位置。常见的FeS和MnS夹杂容易在稀的强酸中溶解，形成空洞或狭缝，成为点蚀的起源。同时，硫化物的溶解将产生H＋或H2S，它们会起活化作用，妨碍蚀孔内部的再钝化，使之继续溶解。在氧化性介质中，特别是中性溶液中，硫化物不溶解，但促进局部电池的形成，作为局部阴极而促进蚀孔的形成。

14 什么是缝隙腐蚀？容易发生缝隙腐蚀的地方有哪些？

缝隙腐蚀是有电解质溶液存在，在金属与金属及金属和非金属之间构成狭窄的缝隙内，介质的迁移受到阻滞时而产生的一种局部腐蚀形态。

缝隙腐蚀常发生在裂隙中有停滞溶液的地方，例如在螺栓头、垫片、垫圈的下面，以及在螺纹接头和搭接接缝中。在湿的盘根或保温层下方，在管子与管板的压接缝里，以及在腐蚀产物的下方，都会发生缝隙腐蚀。

15 什么是晶间腐蚀？采用哪些方法可以防止或消除晶间腐蚀？

金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶粒边界或晶界附近发生腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏的腐蚀现象。

1)采用低碳等级不锈钢，如304L、316L或317L，这些不锈钢含碳很少，不足以形成碳化铬。

2)采用化学性能稳定的合金等级，如321型（钛基）和347型（铌），在这些材料中，合金元素与碳紧

紧系在一起。

3)将不锈钢加热到1093°C后再用水淬冷，这样固溶退火处理可以重新溶解任何沉析出的碳化铬，并使

铬均匀地分布在金属的显微结构内。

16 应力腐蚀裂纹的特点主要有哪些？

1)裂纹起源于表面

2)裂纹的长宽不成比例，相差几个数量级

3)裂纹扩展方向一般垂直于主拉伸应力的方向

4)裂纹一般呈树枝状

5)断口表面颜色暗淡，往往可见腐蚀坑和二次裂纹

6)晶间断裂呈冰糖块状，穿晶裂纹往往有河流花样、扇形花样、泥状花样等形貌特征

17 什么是石墨化？主要预防措施是什么？

长期暴露在427～596℃温度范围内的金属材料，其珠光体颗粒分解成铁素体颗粒和石墨的过程。

材料中添加Cr元素，可防止石墨化。

18 什么是回火脆化？

低合金钢长期暴露在343～593℃范围内，操作温度下材料韧性没有明显降低，但降低温度后发生脆性开裂的过程。

19 什么是球化？

材料在高温长期使用过程中，珠光体中渗碳体（碳化物）形态由最初的层片状逐渐转变成球状的过程。20 475℃脆化损伤的主要预防措施有哪些？

主要预防措施：

1)选用铁素体含量低的合金、无铁素体合金，或避免敏感材料在脆化温度范围内服役；

2)改变合金成分，增加材料的抗脆化能力；

3)在593℃或更高温度下进行脱脆热处理，并快速冷却，但须充分预计到其后在相同服役条件下，

脱脆后的部件脆化速率比未脱脆部件更快。

综合题

一裂解装置中的汽油气提塔的工艺参数及材质如下表所示,请分析该设备主要的失效机理及失效部位.

答: 汽油汽提塔主要的失效机理及失效部位：

1）H2S+CO2+H2O型腐蚀，发生在汽油汽提塔顶、塔釜；

2）湿硫化氢腐蚀破坏湿硫化氢破坏包括氢鼓包、氢致开裂、应力导向氢致开裂、硫化物应力腐蚀开裂，发生在汽油汽提塔顶、塔釜；

二通过对下面材料的分析,回答以下问题

1详细分析该环氧乙烷塔开裂的原因? 2 提出控制措施

某石化公司环氧乙烷精制塔在今年出现泄漏。进行着色渗透检测发现开裂位置为下封头和裙座之间焊缝的热影响区，裂纹均垂直于焊缝。着色渗透照片如图1所示。该环氧乙烷精制塔筒体和裙座的材质均为SUS304，工作压力为0.334MPa，工作温度为146℃。

图1 失效部位着色渗透图

2.1 化学成分

在开裂部件靠近筒体一侧取样进行化学成分分析，数据表明，材质化学成分符合GB4237-92标准要求。

2.2显微组织

在下封头与筒体环焊缝外表面取包含裂纹的试样，在未经草酸浸蚀前，在扫描电镜进行观察,如图2所示，将其制备成金相试样，经10%草酸电解浸蚀后，图3为主裂纹形貌，图4显示在焊接热影响区的组织.

图2未浸蚀时裂纹处扫描照片图3 主裂纹形貌 25X

图4 浸蚀后热影响区微裂纹显微组织100X

2.3 选取一处裂纹，将其打开形成断口。用扫描电镜进行观察。如图5所示. 断面上可以发现有腐蚀产物，对其进行能谱分析，其中氯含量为12.45%（质量分数）.

图5 断口形貌（SEM）

2.4 对环氧乙烷精制塔塔釜液取样进行分析，结果如表1所示。

表1 环氧乙烷精制塔塔釜液取样分析结果

答: 1通过金相和断口分析，可以确定该环氧乙烷精制塔的筒体和下封头间的焊缝在焊接过程中受到不同程度的敏化影响，使钢中过饱和的碳向晶界处扩散析出，在晶界附近和铬形成铬的碳化物。该碳化物沿晶沉淀导致碳化物周围的基体中铬浓度的降低，形成贫铬区。贫铬区的钝化能力显著降低，电位较高。因此在晶界附近的贫铬区就成为阳极，而晶粒本身为阴极，这就构成了具有大阴极-小阳极的面积比[2]的微电池，加速了沿晶粒间界的腐蚀。

在对断口腐蚀产物的能谱分析中检测出了氯元素，说明造成的腐蚀是和氯离子有关系的。在含微量氯离子的环境中引起的应力腐蚀断裂一般表现为穿晶断裂，只有在敏化态时才是沿晶断裂。

综上所述，由于该环氧乙烷精致塔在焊接过程中在敏化温度范围内停留时间较长，发生了晶界弱化。又处在含微量氯离子及较大残余应力的状态，所以晶间腐蚀和应力腐蚀两种腐蚀机理相互作用，就形成了晶间型应力腐蚀。

2为了预防环氧乙烷精致塔的晶间应力腐蚀开裂现象，可从以下方面入手：采用超低碳的316L甚至是双相钢，或者采用超纯铁素体不锈钢，如E-brite (00Cr26Mo)；从源头上杜绝腐蚀性介质：控制氯离子、

硫元素和溶解氧的含量，降低酸值等，但在目前工艺条件下，实现起来难度比较大；在焊接过程中控制好焊接工艺，减少敏化程度，并尽可能降低焊接残余应力和装配应力。

三通过对下面案例的分析,回答以下问题

1分析该管道的损伤机理? 2 对该管道进行焊后热处理是否可以有效降低它的开裂可能性？并简要说明原因 3 控制钢材的纯净度是否可以有效降低它的开裂可能性？并简要说明原因 4 针对这种失效机理，提出三种以上的控制措施。

某加氢裂化装置A101空冷器出口管道进行检验，发现该管道部分管段有夹层，截取出该部分一段长度约为400mm的管段，检查发现内壁有明显的鼓包。对鼓包部位进行宏观检查，发现管段内外壁腐蚀情况均较轻微，无明显的腐蚀坑。外壁无明显变形，在管段内壁可以发现多处较为明显的鼓包.管道基本情况如下表所示.

A101空冷器出口管道的鼓包处内壁发现表面裂纹两处，金相照片如图1所示.对母材化学成份分析和材料力学性能分析均未发现异常，符合所采用标准的要求。鼓包位置的扫描电镜图如图2所示，其中1号位置能谱分析如图3所示。

图1 裂纹处形貌

图3 1#位元素能谱分析

答： 1 从上述材料可以看出该管道发生了湿硫化氢环境下的氢致开裂和氢鼓包，

2焊后热处理可以有效地降低焊缝发生硫化物应力腐蚀开裂的可能性，并对防止应力导向氢致开裂起到一

定的减缓作用，但对本案例中的氢鼓泡和氢致开裂不产生影响。

3提高钢材纯净度能够提升钢材抗氢鼓泡、氢致开裂的能力。钢材在接触湿硫化氢的环境下，由于毒化剂（H2S、S2-）的作用，阴极反应生产的H原子不易形成氢分子逸出，富集在钢材表面。H原子体积非常小，在浓度梯度的推动下向钢材内部扩散，在钢材内部材料不连续处，如晶界、位错、夹杂物、裂纹、孔洞等（这些位置通常被称作“氢陷阱”），H原子易发生集聚，并结合成为氢气分子，氢气分子的体积大的多，无法再向钢材内部渗透，只能停留下来，随着聚集的氢分子越来越多，形成很高的气相压力，致使应力水平超过材料的承受极限，引发裂纹的萌生和扩展。钢材轧制过程中MnS等硫化物夹杂被拉长变形，这类氢陷阱一般体积或者面积较大，H原子聚集也相对容易一些，发生开裂或断裂的几率比较高。

1)管道内壁采用防腐涂层或复合层，阻止湿硫化氢与母材基体的直接接触，这样可以避免H

原子的产生和渗透；

2)使用具有抗HIC性能的钢可以有效地减小HIC破坏

3)材料订货要求应提高S元素含量的控制要求，且钢材的品质要均匀，可以采用超声波探伤

等方法检测材料内部的缺陷，如果发现较大的缺陷建议不要使用。

4)如果工艺条件允许，应注入更多的水来稀释介质，降低介质的浓度；

5)控制溶液的pH值，一般来说略高于7为宜，推荐控制在7-9之间；

四试分析加氢裂化装置中分馏系统存在的腐蚀机理及其对应的损伤形态。

答：加氢装置分馏系统的腐蚀主要是由于硫化氢、氯化氢、氨等腐蚀介质所引起，主要腐蚀如下：（1）低温氢损伤，主要表现为氢鼓泡及氢脆；（2）低温部位由H2S＋H2O等腐蚀介质所造成的硫化物应力腐蚀开裂。一般采用去应力处理如退火等，且控制硬度在Rc22以下可避免此类腐蚀事故发生。（3）奥氏体不锈钢冷换设备的氯化物应力腐蚀开裂，开裂部位大多位于焊接热影响区硬度较高及变形残余应力较大的区域，且系统中有水存在。对于用18-8不锈钢制造的换热器管束，当管板与管束采用焊接结构时，整个管束应进行热处理，硬度需控制在Rc22以下。（4）冷换设备的氢硫铵（NH4HS）及氯化铵(NH4Cl)的腐蚀，在含有氨、硫化氢、氯化氢腐蚀介质的设备体系中，很容易形成相关腐蚀沉积物

五某加氢裂化装置中热壁加氢反应器筒体和封头材料为2.25Cr-1MoV+堆焊不锈钢，操作压力为14Mpa，操作温度为400℃，反应器内介质为H2，油气，H2S，油。请问该加氢反应器可能发生的损伤机理有哪些？并根据损伤机理制定基于风险的检验策略，检验策略应至少包括针对不同损伤机理的重点检验部位、检验方法、检验比例等内容。

答：1 可能发生的损伤有以下几种：

1)高温氢腐蚀

2)氢脆

3)高温硫化氢腐蚀

4)铬-钼钢的回火脆性损伤

5)连多硫酸应力腐蚀开裂

6)奥氏体不锈钢堆焊层的氢致剥离

7)氯化物应力腐蚀开裂

8)短期过热－应力破裂

2 检验策略制定如下表所示：

各类材料失效分析方法

各类材料失效分析方法 Via 常州精密钢管博客失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。失效分析流程图1 失效分析流程各种材料失效分析检测方法 1 PCB/PCBA失效分析 PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。

图2 PCB/PCBA 失效模爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。常用手段· 无损检测：外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像表面元素分析：扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 显微红外分析(FTIR) 俄歇电子能谱分析(AES) X射线光电子能谱分析(X PS) 二次离子质谱分析(TOF-SIMS)· 热分析：· 差示扫描量热法(DSC) 热机械分析(TMA) 热重分析(TGA) 动态热机械分析(DMA) 导热系数(稳态热流法、激光散射法) 电性能测试：　· 击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移· 破坏性能测试：染色及渗透检测

2 电子元器件失效分析电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。图3 电子元器件失效模式开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等常用手段· 电测：连接性测试电参数测试功能测试无损检测：开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 制样技术：开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 显微形貌分析：光学显微分析技术扫描电子显微镜二次电子像技术表面元素分析：扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 俄歇电子能谱分析(AES)

金属腐蚀失效分析4

金属腐蚀失效分析4 6.2.7 氢损伤氢损伤指的是金属材料由于含有氢或与氢相互作用而导致力学性能变坏的现象。按照氢损伤发生的温度条件可以分为氢脆与氢腐蚀；按照氢损伤是否可以通过消氢处理恢复材料原来的力学性能分为可逆与不可逆氢损伤。 ①氢脆。氢脆可以包括氢压裂纹（钢中白点、H2S诱发裂纹、焊接冷裂纹和充氢或酸洗裂纹）、和氢致滞后断裂等。图23和图24是低合金钢的氢脆断口形貌。图23 16MnR氢致混合断口图24 16MnR氢致断口表面的氢鼓泡 ②氢致相变导致的氢脆。很多金属能形成稳定的氢化物。氢化物是一种脆性中间相，一旦有氢化物析出，材料的塑性和韧性就会下降，即氢化物析出导致材料变脆。氢化物脆、氢致马氏体相变是一种氢致相变引起的氢脆。大量实验表明，不稳定型奥氏体不锈钢在电解充氢时会发生氢致马氏体相变，形成ε相或α/相马氏体，一般认为，氢致马氏体相变的本质和冷加工诱发马氏体相变相同。氢还能使奥氏体的层错能下降。图25是不稳定型奥氏体不锈钢在H2S溶液中充氢形成氢致马氏体的金相组织形态及开裂后断口的氢致马氏体形态。 a）氢致马氏体的金相组织形态 b）开裂后断口的氢致马氏体形态图25奥氏体不锈钢在H2S溶液中充氢形成氢致马氏体的金相组织形态及开裂后断口的氢致马氏体形态。 ③氢致滞后断裂。在恒载荷（或恒位移）条件下，原子氢通过应力诱导扩散富集到临界值后

就引起氢致裂纹的形核、扩展从而导致低应力断裂的现象称为氢致滞后断裂。所谓滞后是指氢扩散富集到临界值需要经过一段时间，故加载后要经过一定时间后氢致裂纹才会形核和扩展。如把原子氢除去后就不会发生滞后断裂，故它也是可逆的。无论是慢应变速率拉伸（氢致可逆塑性损失）还是恒载荷下的氢致滞后断裂，氢致断裂可能获得韧性断口，称为氢致（促进）韧断，这时断口形貌是韧窝（它是韧断标志），见图26；也可能获得脆性断口（沿晶、解理或准解理）见27图。氢致断口，也可能存在不同的形貌区。如断口起始部分（K1小）为沿晶，中间扩展部分为准解理，最后瞬断部分为韧窝。不充氢的断口一般是以韧窝为主；随充入的氢量升高，沿晶和准解理部分增加。图26氢致断裂可能获得韧性断口，韧窝底部有夹杂 a）韧性与脆性混合断口 b）脆性解理断口图27氢致断裂脆性断口（沿晶、解理或准解理） ④氢腐蚀。氢腐蚀实质是氢致化学变化导致的氢脆。在高温高压下氢进入钢中后与碳化物反应生成甲烷，形成的CH4分子不能从钢中扩散出来，就在晶界夹杂物处形成气泡，并有很大压力。随着CH4的不断形成，气泡不断长大，当气泡中CH4的压力大于材料在该温度下的强度时就会使气泡转化成裂纹。环境H2的压力愈高，温度愈高，则甲烷气泡中的压力就愈大，当甲烷气泡中的压力等于材料的断裂强度时就会导致微裂纹形核。与此同时，生成甲烷的反应使钢形成脱碳，降低了钢的强度。 6.2.8 腐蚀疲劳在交变应力和腐蚀介质同时作用下，金属的疲劳强度或疲劳寿命比无腐蚀作用时有所降低，这种现象叫做腐蚀疲劳。这里所谓“无腐蚀作用”，一般是指在空气中金属的疲劳行为。

助焊剂腐蚀失效案例分析

助焊剂腐蚀失效案例分析中国赛宝实验室可靠性研究分析中心邱宝军邹雅冰 1 前言随着国内外环保要求的不断提高，电子产品正全速向低毒、低碳方向前进，由此也引发产品制造业向无铅、无卤方向快速发展。由于无铅焊料的焊接温度范围受到PCB和元器件耐温要求的限制，特别是无铅焊料本身的润湿性较锡铅焊料差，无铅焊接工艺的难度大大得提高，由此导致大量的焊接工艺缺陷。为了客服无铅工艺焊接能力较差的问题，人们纷纷开发了更加适合无铅焊接的焊接辅助材料，其中新型无铅助焊剂在提高无铅焊接能力上起到了很大的作用。但是，助焊剂要起到助焊作用，必然要添加很多化学材料以除去焊料和焊接材料的氧化物，同时降低焊料的表面张力。在利用无铅助焊剂的强去除氧化物，提高焊接质量的同时，必须注意其带来的副作用，如对铜的腐蚀、焊接残留物的腐蚀迁移等。本文以案例的形式，介绍了无铅助焊剂使用不但导致PCB腐蚀的案例，给广大的读者以参考。 2 案例背景某电视整机制造单位反映其PCBA过完一次回流后，人工在PCB焊接面刷了一层助焊剂，而且这批板子中有些板子还放置了2-3天的时间，然后进行波峰焊接的，焊接后发现大量的铜出现腐蚀现象，严重腐蚀处焊盘铜全部腐蚀，腐蚀比例搞到80%以上。 3 分析过程显然，从失效样品描述的信息看，样品失效比例很高，且失效位置均位于PCB刷助焊剂一面，由此导致PCB腐蚀的原因可能与预涂助焊剂有关，为了进一步确认失效的原因，必须对失效样品的失效位置，失效特征等进行详细分析。 3.1 外观检查对失效品进行外观检查，仅发现在裸露的孔环、表贴焊盘及板面上的导线均有缺失现象，铜层缺失位置还残留有锡珠，基板未见明显变色，无爆板分层，代表照详见图1。裸铜缺失裸铜缺失图1 PCB焊盘腐蚀外观形貌 3.2 金相切片分析对出现裸铜脱落的表贴和插装元器件焊点作金相切片分析，发现裸铜脱落位置的基材上零星还残留一些铜在基材中，在铜层尚还有保留的位置也可明显观察到铜层明显逐渐变薄的痕迹，详见图2；对外观

失效分析思路_张峥

理化检验-物理分册PTCA(PART:A PH YS.T EST.)2005年第41卷3专题讲座失效分析思路 FAILURE ANA LYSIS M ETH ODOLOGY 张峥 (北京航空航天大学材料学院,北京100083) 中图分类号:T B303文献标识码:E文章编号:1001-4012(2005)03-0158-04 失效分析在生产建设中极其重要,失效分析的限期往往要求很短,分析结论要正确无误,改进措施要切实可行。导致零部件或系统失效的因素往往很多,加之零部件相互间的受力情况很复杂,如果再考虑外界条件的影响,这就使失效分析的任务更加繁重。此外,大多数失效分析的关键性试样十分有限,只容许一次取样、一次观察和测量。在分析程序上走错一步,可能导致整个分析的失败。由此可见,如果分析之前没有一条正确的分析思路,要能如期得出正确的结论几乎是不可能的。有了正确的分析思路,才能制定正确的分析程序。大的事故需要很多分析人员按照分工同时进行,做到有条不紊,不走弯路,不浪费测试费用。所以从经济角度也要求有正确的分析思路。 1失效分析思路的内涵世界上任何事物都是可以被认识的,没有不可以认识的东西,只存在尚未能够认识的东西,机械失效也不例外。实际上失效总有一个或长或短的变化发展过程,机械的失效过程实质上是材料的累积损伤过程,即材料发生物理的和化学的变化。而整个过程的演变是有条件的、有规律的,也就是说有原因的。因此,机械失效的客观规律性是整个失效分析的理论基础,也是失效分析思路的理论依据。失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线,是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据,把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环收稿日期:2005-02-07 作者简介:张峥(1965-),男,教授,博士生导师。境统称为失效信息)分别加以考察,然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察,以获取的客观事实为证据,全面应用推理的方法,来判断失效事件的失效模式,并推断失效原因。因此,失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应,自成思考体系,把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体,从而达到失效分析的根本目的。在科学的分析思路指导下,才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的,即一果多因,常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效,涉及面广,任务艰巨,更需要正确的失效分析思路,以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之,掌握并运用正确的分析思路,才可能对失效事件有本质的认识,减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性,大大提高工作的效率和质量。因此,失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分,而且是失效分析的灵魂。失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程,结果和原因具有双重性,因此,失效分析可以从原因入手,也可以从结果入手,也可以从失效的某个过程入手,如/顺藤摸瓜0,即以失效过程中间状态的现象为原因,推断过程进一步发展的结果,直至过程的终点结果;/顺藤找根0,即以失效过程中间状态的现象为结果,推断该过程退一步的原因,直至过程起始状态的直接原因;/顺瓜摸藤0,即从过程中的终点结果出发,不断由过程的结果推断其原因;/顺根摸藤0,即从过程起始状态的原因出发,不断由过程的原因推断其结果。再如/顺瓜摸藤+顺藤找根0 /顺根摸藤+顺藤摸瓜0/顺藤摸瓜+顺藤找根0等。 # 158 #

材料失效分析课程思考题

材料失效分析课程思考题第一章材料失效分析概论 1. 概述失效分析学科有哪些特点。 2. 失效是什么？它与事故、事件、故障有什么区别？ 3. 失效分析的作用和意义是什么？ 4. 简述失效模式、失效机理、失效缺陷和失效起因的的物理含义；举例说明它们之间的相互关系。 5. 简要说明材料失效分析涉及的“六品”、“五件”和“四化”的物理含义。 6. 一个结构件的失效分析，一般需考虑哪几个主要因素？ 7. 简述失效分析过程中的主要步骤及其任务。 8. 一辆自行车是由许多零部件组装而成，你认为哪些最容易发生失效，它们的失效模式是什么？ 9. 设想一下有没有永远不会失效的材料。如有，请举例并从失效模式和失效机理出发叙述其理由。第二章材料的断裂失效形式与机理 1. 工程结构件的强度设计，一般选取σs或σb二者中的最小值，许用应力的安全系数是如何选取的？ 2. 材料的强度设计准则、刚度设计准则和变形设计准则有什么区别？试用生活' 中的实例来说明它们各自的重要意义。 3. 韧性断裂和脆性断裂有什么区别？它们的断口形貌有什么不同？ 4. 概述强度设计和断裂设计的区别，并谈谈如何防止脆性断裂。 5. 什么叫断裂力学？ KI和KIC两者有什么关系？ 6. 疲劳断口有什么特征？如何确定疲劳裂纹的起裂点？ 7. 材料的抗断裂设计，有哪几个断裂参量可以选用？ 8. 哪些参数可以用来表征材料的韧性？ 9. 硬度测定有哪些方法？金属、陶瓷和聚合物的硬度测定方法为什么大多数不能互用？ 10.简述金属材料在不同失效模式下有哪些不同的失效机理。第三章材料的腐蚀失效形式与机理 1. 什么叫腐蚀？化学腐蚀和电化学腐蚀有什么不同？请各举一例说明。 2. 在电化学腐蚀中，金属的损失伴随的是还原反应还是氧化反应？腐蚀发生在

失效分析常见思路

失效分析在生产建设中极其重要,失效分析的限期往往要求很短,分析结论要正确无误,改进措施要切实可行。导致零部件或系统失效的因素往往很多,加之零部件相互间的受力情况很复杂,如果再考虑外界条件的影响,这就使失效分析的任务更加繁重。此外,大多数失效分析的关键性试样十分有限,只容许一次取样、一次观察和测量。在分析程序上走错一步,可能导致整个分析的失败。由此可见,如果分析之前没有一条正确的分析思路,要能如期得出正确的结论几乎是不可能的。有了正确的分析思路,才能制定正确的分析程序。大的事故需要很多分析人员按照分工同时进行,做到有条不紊,不走弯路,不浪费测试费用。所以从经济角度也要求有正确的分析思路。 1 失效分析思路的内涵世界上任何事物都是可以被认识的,没有不可以认识的东西,只存在尚未能够认识的东西,机械失效也不例外。实际上失效总有一个或长或短的变化发展过程,机械的失效过程实质上是材料的累积损伤过程,即材料发生物理的和化学的变化。而整个过程的演变是有条件的、有规律的,也就是说有原因的。因此,机械失效的客观规律性是整个失效分析的理论基础,也是失效分析思路的理论依据。失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线,是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据,把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察,然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察,以获取的客观事实为证据,全面应用推理的方法,来判断失效事件的失效模式,并推断失效原因。因此,失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应,自成思考体系,把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体,从而达到失效分析的根本目的。在科学的分析思路指导下,才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的,即一果多因,常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效,涉及面广,任务艰巨,更需要正确的失效分析思路,以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之,掌握并运用正确的分析思路,才可能对失效事件有本质的认识,减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性,大大提高工作的效率和质量。因此,失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分,而且是失效分析的灵魂。失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程,结果和原因具有双重性,因此,失效分析可以从原因入手,也可以从结果入手,也可以从失效的某个过程入手,如“顺藤摸瓜”,即以失

不锈钢焊接海船锚链的腐蚀失效分析

材料断裂理论与失效分析不锈钢焊接海船锚链的腐蚀失效分析专业：材料工程（锻压）类型：应用型姓名： *** 学号： 15S******

不锈钢焊接海船锚链的腐蚀失效分析引言锚链(cable)是连接锚和船体之间的链条，用来传递和缓冲船舶所受的外力。也能产生一部分的摩擦力。锚链由许多个链环衔接而成，大小以链径约（毫米）表示。依据链环中间有无撑档，分为有档锚键和无档锚链。锚链可用锻造、铸造和焊接等法制成。船用锚链由若干“节”（shackle）组成，每节长25.0～27.5米，节与节之间用链环或卸扣相连。绞起锚后，锚链储存在船首部的锚链舱内。锚链的规格，依照船舶建造标准计算肯定。 1.简述Cr-Ni 系不锈钢的合金化原理 1、加入合金元素，提高钢基体的电极电位，从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。一般钢中加入Cr、Ni、Si多元素均能提高其电极电位。由于Ni较缺，Si 的大量加入会使钢变脆，因此，只有Cr才是显著提高钢基体电极电位常用的元素； 2、加入合金元素使钢(不锈钢)的表面形成一层稳定的、完整的与钢的基体结合牢固的钝化膜。从而提高钢的耐化学腐蚀能力。如在钢中加入Cr、Si、Al 等合金元素，使钢的表层形成致密的Cr2O3，SiO2，Al2O3等氧化膜，就可提高钢(不锈钢)的耐蚀性； 3、加入合金元素使钢(不锈钢)在常温时能以单相状态存在，减少微电池数目从而提高钢的耐蚀性。如加入足够数量的Cr或Cr－Ni，使钢在室温下获得单相铁素体或单相奥氏体。 4、加入Mo、Cu等元素，提高抗腐蚀的能力。 5、加入Ti，Nb等元素，消除Cr的晶间偏析，从而减轻了晶间腐蚀倾向。 6、加入Mn、N等元素，代替部分Ni获得单相奥氏体组织，同时能大大提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。 2.锚链的结构特征有哪些，简要分析锚链是连接锚和船体之间的链条，用来传递和缓冲船舶所受的外力。也能产生一部分的摩擦力。锚链可用锻造、铸造和焊接等法制成。船用锚链由若干“节”

试用一个典型案例说明材料失效分析与基础学科及应用学科之间的关系

中原油田全油田有100多口井套管腐蚀穿孔，30多口井报废，200多口井套管待修。油井套管的最大穿孔速度为0.48mm/年。对现场取出损坏的套管进行解剖分析。 1.套管腐蚀形貌：套管内壁分布腐蚀坑，腐蚀沿管轴纵向延伸呈马蹄形，其横断面为上宽下窄的梯形深谷状，管壁穿孔处周边锐利，界面清晰。从总体上看，套管内壁都附着黑色粘性油污，无明显腐蚀产物堆积，主要表现为坑蚀穿孔，并有一定的流体冲刷作用。 2.腐蚀产物XRD分析取套管内壁物质，洗去油污，再用丙酮清洗吹干，进行X射线衍射分析。套管内壁腐蚀产物中主要有FeCO3和CaCO3，夹杂有NaCl和硫酸亚铁。腐蚀产物的主要成分为碳酸物，显示出套管、油管腐蚀与CO2腐蚀有关。 3.油套管材质的金相和非金属夹杂分析采用电子探针分析仪进行钢基、夹杂物定性、定量和元素面分析。分析发现，大量细小球形暗灰色颗粒为Al2O3,短条状为ZnS，材质中夹杂物以二者为主。同时经电子探针元素定量分析表明，随着向腐蚀坑底的深入，表层元素中氧、硫、氯、钙、镁含量在增大。说明生成的腐蚀产物有氧化物、硫化铁、碳酸钙、碳酸镁等，并随腐蚀深入呈增加趋势。 4.腐蚀试验（一）用油田水样对套管钢和油管钢进行了动态和静态腐蚀试验，温度50o C密闭除氧试验时间7天。结果表明：动态腐蚀速度远远大于静态腐蚀速度。（二）在此基础上又进行了不同流速对腐蚀影响的试验，说明介质流动能较大的

增加体系的腐蚀。（三）不同CO2分压下，Q235钢在3℅NaCl熔液中的腐蚀速度。表明CO2压力越大，腐蚀越严重。结论：（1）．复杂断块油田套管腐蚀失效主要是油井高矿化度产出水中CO2腐蚀作用的结果。（2）．套管的局部腐蚀破裂形态与钢材中夹杂物的局部分布、流体冲刷有密切关系。（3）．综合对腐蚀形态特征的观察判断，腐蚀产物的分析，材质金相非金属夹杂分析，可以找到套管腐蚀失效的主要原因。由上面该案例的分析可以看出，材料失效分析与基础学科及应用学科之间有密不可分的关系。在进行分析的过程中会用到物理、化学、数学等基础学科。用到化学中的电镜对腐蚀形貌进行分析；会用到数学中的数学分析，对腐蚀速度等进行分析；会涉及到物理学中的结构方面的知识；还会用到地理学进行环境分析等等。在进行失效分析过程中还会用到应用学科，如计算机类，会用到计算机进行一系列的数值分析，图像分析；还会用到应用化学中的环境检测，质量检测等技术。总之，在进行腐蚀材料失效分析时，会综合运用到基础学科的知识和应用学科的技术。 2、试用两个实际的失案例说明材料实效分析的重要性。（既有文字说明，又有图片说明，不少于800字）案例一：一起来自水管腐蚀失效的案例：广东某钢管公司铺设的自来水管使用六年后发生穿孔泄露。 1.本起穿孔失效发生的地点和环境无规律性，对穿孔管道进行仔细观察，典型的宏观外貌是穿孔部位有一直径为10mm的锈瘤，呈黄褐色，用硬器易刮除，刮除后露出的水管外壁基本平整，可见水从管内渗出。在锈瘤的外围是一圈黄色锈迹，锈迹外是镀锌层，其上可见分散的白色粉末。现场观察到的形貌还有一个特点，就是同一根管若出现几处结瘤，这些结瘤点的连线与水管轴向平行。 2.水样检测及钢管材质检测取该镇两个不同地点的水样，进行PH检测以及腐蚀性检测，并与实验室水进行比较。项目取水点1 取水点2 实验室用水 PH 6.15 6.23 6.41

失效分析步骤

高铁及轨道交通轴承失效分析方法洛阳轴研科技股份有限公司概述高速铁路作为现代社会的一种新的运输方式，在安全、快捷、经济、环保等方面都具有比较明显的优势。进入新世纪以来，中国铁路决定将高铁及轨道交通等客运高速作为实现现代化的一个主要方向。依照自主创新，中国高铁从无到有，经过十多年的高速铁路建设，我国高速铁路运营总里程将突破1.3万公里，同时我国轨道交通技术装备逐步提高并实现了国产化，但作为基础精密件的轴承，我国目前主要依靠进口。高速铁路客车轴承的高可靠性性及长寿命要求，一致制约着我国高铁轴承的研发。近年来，出于对研发、运行安全以及经济等多方面的考虑做了大量的高铁及轨道交通轴承的失效分析。通过失效分析，找出故障产生的原因，并采取有效措施进行预防和控制，防止突发性事故的出现，把故障造成的损失降低到最低，从而提高产品使用的安全可靠性，充分发挥其价值，这是一项十分重要的工作。 1．失效分析的概念轴承在运转一定时间后，由于制造、安装、使用、维护等方面的原因使其丧失（或局部丧失）规定功能，从而导致故障或不能正常工作的现象称为失效。失效有以下几种形式：（1）完全不能工作。如零件材料的疲劳、断裂等；（2）仍然可以继续工作，但已不能得到预期令人满意的性能。如轴承运转时的工作温度上升、振动和噪声增加等；（3）已经不能保证可靠或安全的继续使用，必须拆卸进行修理。按照一定的方法分析失效的性质和发生原因、研究失效的处理方法和预防措施的技术及管理活动被人们称之为失效分析。 “失效”与“废品”具有不同的含义，“废品”是不符合技术规范、标准和图纸要求的而又不能返修利用的产品。“失效”的产品不一定是“废品”，而“废品”也谈不上失效。轴承的失效按其寿命可分为正常失效和早期失效两种。分析工作主要是针对早期失效的轴承，找出其失效的原因，提出改进措施，以提高轴承运转的寿命和可靠性。

腐蚀失效分析作业

输变电铁塔 ◆材料类型是什么？钢结构用于其自重轻、强度高、韧性好、抗震与抗风性能优越、工业装配化程度高；综合经济效益显著、造型美观等优点，在输电线路中得到广泛应用。，铁塔制造业使用的主要原材料是钢铁型钢，有角钢、钢板、扁钢、圆钢、钢管、槽钢等。型钢的材质一般为Q235（普通碳素结构钢）、Q345（低合金高强度钢）、35、45号钢等，但随着特高压输电线路项目的实施，Q390、Q420、Q460等高强度钢材将逐渐被普遍采用。材料一般使用Q235（A3F）和Q345（16Mn）两种，低碳钢的C%小于0.25%，Q235的在0.12%至0.22%之间，属于低碳钢。Q345是低合金钢（C<0.2%)。 ◆表面防腐措施建设电力铁塔基本都是在野外，因为会受到长期的暴露，并且长时间的经受各种恶劣天气的影响，就会受到长时间的腐蚀，而在受到大气腐蚀以后，其损失程度则会相当的严重，甚至达到一半以上。但是，在钢结构当中，对于防腐的方法也有几种：热喷涂锌、阴极保护法、涂层法以及热浸镀锌法等。 ◆服役环境的要素有哪些？由于输电线路多是跨区域、长距离建设，运行环境恶劣，长期露天运行，面临各类气象条件、大气腐蚀。使用条件变化多样，线路转角变化，气象条件差异，铁塔间距和高度的变化。铁塔主架受重力自重、荷重、冰载、风力、拉线张力、弯力及扭力。影响钢铁锈蚀的因

素很多，主要包括钢铁自身的化学成分、金相组织以及大气环境的相对湿度、温度、风向、风速、腐蚀介质、结露、粉尘等。空气中SO2的对腐蚀过程具有催化作用。 ◆有可能发生的失效类型是什么？输变电铁塔失效方式很多，主要有以下几个方面：腐蚀大气腐蚀、海水腐蚀或二者共同造成的腐蚀破坏，铁塔腿端裂纹破坏，铁塔基体金属材料的表面缺陷（重皮、折叠或隐性折叠）破坏，锌镀层表面缺陷破坏，塔材断裂破坏，铁塔倒塌破坏等等。 ◆如何设计实验确定失效的类型？ 1、现场调查保护腐蚀失效现场的一切证据，是保证腐蚀失效分析得以顺利有效地进行的先决条件。要对腐蚀失效现场进行取证，并听取相关设备负责人、操作者等介绍情况，了解服役条件，收集相关的背景信息(如介质种类，温度，压力以及设备或管线的材质等，并且收取适量的腐蚀产物)。在观察和记录时可用摄影、录像、录音和绘图及文字描述等方式进行，应注意观察和记录的项目主要有: (1)失效设备的名称、尺寸、形状、材料牌号、制造厂家及全部的制造工艺历史(了解冶炼、铸造、加工、热处理及装配等情况)、投入运行日期、运行记录、维修记录、工艺流程及操作规程等。(2)失效设备或部件的结构和制造特征以及失效部件和碎片的腐蚀外观，如附着物和腐蚀生成物的收集以及一切可疑的杂物和痕迹的观察等。另外，当肉眼无法直接观察到腐蚀特征时，还可以采用

材料失效分析方法

材料失效分析方法材料的断裂和腐蚀是材料失效中最常见的两种形式。这两种失效在工程实际中经常会造成极大的破坏和损失。分析和判断出材料失效的原因，同时找出有效的预防措施，防止类似的失效重复发生，是工程实际中经常遇到的难题。材料失效分析需要应用机械、力学、物理、化学、数学、电子技术等多方面知识，需要借助现代分析测试技术，从宏观到微观，从定性到定量，从单项到综合的系统性分析。材料失效的类型多种多样，所以，进行失效分析的思路和方法也不一样。以金属件为例，国际上比较公认的分析步骤和顺序是美国的Brooks失效分析程序和ASM失效分析程序。这两套分析程序实质上是相同的，可以相互替代。Brooks失效分析程序说明如下：（一）失效情况的描述以技术文件的形式记述失效的历史情况。如失效的特征过程、失效件的原设计要求以及失效件的使用情况和环境。特别是有关的照片资料和多媒体资料。（二）裸眼观察失效件失效后的总体形貌应记入上述文件，而且必须进行断口表面或其他重要的失效特征的保护，不得造成损害。（三）机械设计分析（应力分析）当失效件是重要的承重构件时，应进行强度分析（应力分析），正确评估其承载能力或其他力学性能。这有助于确定失效件是否具有足够的尺寸和合适的形状，以满足设计要求，从而可能找出失效的原因。（四）化学成分设计分析据此可考察材料的力学性能、工艺性能和抗腐蚀性能。（五）制造过程及其各工艺环节分析错误的加工工艺过程往往是导致失效的主要原因，如不合格的原材料、各种热加工工艺的错误和机加工、磨削的错误等等。（六）宏观断口形貌检查在裸眼和低倍放大下检查断口表面时，往往可以发现明显的形貌特征，可按照断裂特征和载荷性质之间的关系来推断断裂的模式。（七）微观断口分析包括断口显微形貌（断口组织）试验和局部化学成分试验，以此确定断裂机理。通常都是采用电子显微镜分析。

失效分析案例举例

案例1 油井套管腐蚀 0、背景介绍： 1、套管腐蚀形貌 2、腐蚀产物ＸＲＤ分析 3、油套管材质的金相和非金属夹杂分析 4、管壁ＳＲＢ分析检测 5、腐蚀试验 6、结论

背景介绍：中原油田全油田有100多口井套管腐蚀穿孔，30多口井报废，200多口井套管待修。油井套管的最大穿孔速度为0.48ｍｍ年。 1套管腐蚀形貌对现场取出损坏的套管进行解剖分析。套管内壁分布腐蚀坑,管内壁腐蚀面平稳,腐蚀沿管轴纵向延伸呈马蹄形,其横断面为上宽下窄的梯形深谷状,管壁穿孔处周边锐利,界面清晰。从总体上看,套管内壁都附着黑色粘性油污,无明显腐蚀产物堆积，主要表现为坑蚀穿孔,并有一定的流体冲刷作用。

2腐蚀产物ＸＲＤ分析取套管内壁物质,洗去油污,再用丙酮清洗吹干,进行Ｘ—射线衍射分析。套管内壁腐蚀产物中主要有ＦｅＣＯ 3和ＣａＣＯ夹杂有ＮａＣｌ和硫酸亚铁等。腐蚀产物的主要成份为碳酸盐,显示出套管、油管腐蚀与ＣＯ 2 腐蚀有关。 3油套管材质的金相和非金属夹杂分析采用电子探针分析仪进行钢基、夹杂物定性、定量和元素面分析。套管钢的纵截面夹杂物形貌及面分析发现, 大量细小球形暗灰色颗粒为Ａｌ 2Ｏ 3 , 短条状为ＭｎＳ。材质中夹杂物以Ａｌ 2Ｏ 3 和ＭｎＳ为主, 少量Ａｌ 2 Ｏ 3 、ＴｉＯ2存在。整个材料裂口面上夹杂物多且分散较均匀,夹杂物以Ａｌ 2Ｏ 3 、ＭｎＳ为主散均匀,加速了钢材的腐蚀。同时经电子探针元素定量分析表明随着向腐蚀坑底的深入,表层元素中氧、硫、氯、钙、镁含量在逐步增大。说明生成的腐蚀产物有铁氧化物、硫化铁、碳酸钙、碳酸镁等,并随腐蚀深入呈增加趋势。

失效分析的程序和步骤

失效分析概要失效分析培训班用 2007年11月

前言江苏省机械研究所于2007年12月举办一个三天半的失效分析培训班，本教材即为该培训班而准备的，本教材由东南大学材料科学与工程学院孔宪中编写，部分文字内容参考金属所的金属断裂失效分析一书。我们知道，进行失效分析，是 1，找出事故原因，分清责任所属，依法进行索赔，挽回经济损失。 2，找出经验教训，避免同类事故，改进制造水平，定立新的工艺。 3，提供有关资料，促进法治建设，减少资金浪费，加快建设速度。 4，产生新型学科，提升科技水平，增强国家实力，节约资源成本这四方面所必需的，这次失效分析培训班主要介绍如何进行失效分析，大致内容有1．失效分析的几种分析思路：按：根据失效分类的分析思路根据设备或部件工作状况的分析思路根据制造工艺和部件类别的分析思路 2．失效分析的分析程序 1），现场调查 2），观察，检测和检验 3），分析及验证，作分析结论， 4），提出报告，建议，及回访 3．失效分析程序的实施 1）设计分析程序和实施步骤 2）失效部件的直观检验过程 3）断裂源的确定 4）断裂机制的确定， 5）取样及编号 6）检测和检验 7）信息的纵综合，归纳，分析，得出初步结论 8）结论的验证，写出报告，提出建议， 4，常用的失效分析技术 1）金属的显微断口分析 2）金属及部件的疲劳失效分析 3）腐蚀疲劳失效分析及应力腐蚀失效分析 4）氢脆失效分析 5）高温失效分析 6）焊接失效分析 5．常见部件的失效分析案例 1）轮类用齿轮，叶轮，螺杆，轮箍各选一例 2）轴类用曲轴，摇杆轴，前轴，连杆各选一例 3）管道类用管道，导管方面选二例 4）基础件类用轴承，弹簧，模具方面选三例通过培训班学习，使参加者获得一定的失效分析素养，能具备一定的失效分析能力，有一定程度的失效分析技术，接触一定数量的失效分析案例，便于开展失效分析工作。

金属材料应力腐蚀失效分析

金属材料应力腐蚀失效分析专业:金属材料工程班级:09-1 姓名:孟XX 学号:09XXXXXXX

摘要: 本文研究了金属材料应力腐蚀断裂的发生条件、断裂的特征、测试的方法、断裂的原因和解决的方法, 对金属材料应力腐蚀断裂的判断和分析并解决应力腐蚀断裂的问题提供了重要依据。关键词: 应力腐蚀断裂; 应力腐蚀敏感性; 应力腐蚀门槛值金属材料在特定的介质环境中, 承受拉应力经过一定时间后发生裂纹及断裂的现象称为应力腐蚀断裂。从十九世纪下半叶发现黄铜的季裂今, 一个多世纪以来, 国内外对应力腐蚀破坏的报道和研究越来越多。几乎所有金属材料都先后出现了应力腐蚀断裂的问题。由于现代工业的发展, 材料工作的环境日渐恶化, 应力腐蚀的问题日益突出。应力腐蚀、低应力脆断和疲劳断裂并列为当今工程断裂事故的主要原因。为了及时判断出应力腐蚀断裂并采取相应的措施减少断裂事故的发生, 我们做了大量的工作, 总结出一套应力腐蚀失效分析的方法。 1发生应力腐蚀的条件 1.1特定的腐蚀介质只有在一定的材料介质的组合条件下, 才会发生应力腐蚀断裂。表1为各种材料产生应力腐蚀的环境介质。表1 发生应力腐蚀的金属材料与介质的组合有时浓度很低的介质也会引起应力腐蚀裂纹。一般介质浓度越高, 环境温度越高越容易产生应力腐蚀裂纹。 1.2 一定的拉应力拉应力是发生应力腐蚀开裂的必要条件。通常应力越大, 发生开裂的时间越短, 小于某一应力值就不发生开裂, 此应力值称为应力腐蚀的门槛值, 见图1。

图1应力腐蚀断裂的特征曲线 1.3 材料的成分和组织状态材料的成分和组织状态对应力腐蚀敏感性影响很大。纯金属不发生应力腐蚀断裂, 随着杂质的增加, 应力腐蚀的敏感性变大, 晶粒粗大的材料应力腐蚀敏感性大。高强钢的应力腐蚀敏感性较高, 易发生应力腐蚀断裂。 2 应力腐蚀断裂的特征 2.1 应力腐蚀断裂的特征曲线( 见图1) 应力腐蚀断裂是一种延迟断裂, 断裂时间随介质条件和应力大小从几分钟到几年不等。应力腐蚀裂纹扩展速度远大于没有应力时的腐蚀速度, 但比纯机械快速脆性断裂要慢得多。 2.2断口外观特征对于应力腐蚀延迟断裂的试件来说, 表面首先出现锈斑。应力越高, 棕红色锈斑出现的时间越早, 数量也越多且长大速度也快。在锈斑长大的过程中, 并非所有锈斑都均匀长大, 个别锈斑长大较快, 最后试件在此位置断裂。 2.3断口形貌应力腐蚀断口可分为四个区域: 腐蚀区、解理区、过渡区和韧窝区。应力高

可靠性失效分析常见方法

可靠性失效分析常见思路失效分析在生产建设中极其重要，失效分析的限期往往要求很短，分析结论要正确无误，改进措施要切实可行。 1 失效分析思路的内涵失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线，是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据，把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察，然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察，以获取的客观事实为证据，全面应用推理的方法，来判断失效事件的失效模式，并推断失效原因。因此，失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应，自成思考体系，把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体，从而达到失效分析的根本目的。在科学的分析思路指导下，才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的，即一果多因，常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效，涉及面广，任务艰巨，更需要正确的失效分析思路，以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之，掌握并运用正确的分析思路，才可能对失效事件有本质的认识，减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性，大大提高工作的效率和质量。因此，失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分，而且是失效分析的灵魂。失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程，结果和原因具有双重性，因此，失效分析可以从原因入手，也可以从结果入手，也可以从失效的某个过程入手，如“顺藤摸瓜”，即以失效过程中间状态的现象为原因，推断过程进一步发展的结果，直至过程的终点结果“;顺藤找根”，即以失效过程中间状态的现象为结果，推断该过程退一步的原因，直至过程起始状态的直接原因“;顺瓜摸藤”，即从过程中的终点结果出发，不断由过程的结果推断其原因“顺;根摸藤”，即从过程起始状态的原因出发，不断由过程的原因推断其结果。再如“顺瓜摸藤+顺藤找根”、“顺根摸藤+顺藤摸瓜”、“顺藤摸瓜+顺藤找根”等。 2 失效分析的主要思路常用的失效分析思路很多，笔者介绍几种主要思路。 “撒大网”逐个因素排除的思路一桩失效事件不论是属于大事故还是小故障，其原因总是包括操作人员、机械设备系统、材料、制造工艺、环境和管理6个方面。根据失效现场的调查和对背景资料(规划、设计、制造说明书和蓝图)

失效分析常见思路word版本

失效分析常见思路

推理的方法,来判断失效事件的失效模式,并推断失效原因。因此,失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应,自成思考体系,把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体,从而达到失效分析的根本目的。在科学的分析思路指导下,才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的,即一果多因,常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效,涉及面广,任务艰巨,更需要正确的失效分析思路,以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之,掌握并运用正确的分析思路,才可能对失效事件有本质的认识,减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性,大大提高工作的效率和质量。因此,失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分,而且是失效分析的灵魂。失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程,结果和原因具有双重性,因此,失效分析可以从原因入手,也可以从结果入手,也可以从失效的某个过程入手,如“顺藤摸瓜”,即以失效过程中间状态的现象为原因,推断过程进一步发展的结果,直至过程的终点结果“;顺藤找根”,即以失效过程中间状态的现象为结果,推断该过程退一步的原因,直至过程起始状态的直接原因“;顺瓜摸藤”,即从过程中的终点结果出发,不断由过程的结果推断其原因“顺;根摸藤”,即从过程起始状态的原因出发,不断由过程的原因推断其结果。再如“顺瓜摸藤+顺藤找根”、“顺根摸藤+顺藤摸瓜”、“顺藤摸瓜+顺藤找根”等。 2 失效分析的主要思路

FMEA失效分析的思路与诊断

失效分析的思路与诊断第二章失效分析的思路第一节常用的几种失效分析思路一、“撤大网”逐个因素排除法表2-1 事故的管理责任

二、以设备制造全过程为一系统进行分析任何一个设备都要经历规划、设计、选材、机械加工（包括铸、锻、焊等工艺）、热处理、二次精加工（研磨、酸洗、电镀）和装配等制作工序，如果失效已确定纯属设备问题，还可对上述工序逐个进一步分析，包括以下内容：1.设计不当（1）开孔位置不当造成应力集中；（2）缺口或凹倒角半径过小；（3）高应力区有缺口；（4）横截面改变太陡；（5）改变设计，没有相应地改变受力状况；（6）设计判据不足；（7）计算中出现过载荷；（8）焊缝选择位置不当，以及配合不适当等；（9）对使用条件的环境影响，未做适当考虑；（10）提高使用材料的受力级别；（11）刚性和韧性不适当；（12）材料品种选择错误；（13）选择标准不当；（14）材料性能数据不全；（15）材料韧脆转变温度过高；（16）对现场调查不充分，认识不足就投入设计；（17）与用户配合有差错。 2.材料、冶金缺陷（1）成分不合格；（2）夹杂物含量及成分不合格；（3）织组不合格；（4）各种性能不合格；（5）各向异性不合格；（6）断口不合格；（7）冶金缺陷（缩孔、偏析等）；（8）恶化变质；（9）混料。

3.锻造等热加工工艺缺陷（1）折叠、夹砂、夹渣；（2）裂缝；（3）锻造鳞皮；（4）流线分布突变或破坏；（5）晶粒流变异常；（6）沿晶氧化（过烧）；（7）氧化皮压入；（8）分层、疏松；（9）带状组织；（10）过热、烧裂；（11）外来金属夹杂物；（12）缩孔；（13）龟裂；（14）打磨裂纹；（15）皱纹。 4.机械加工缺陷（1）未按图纸要求；（2）表面粗糙度不合格；（3）倒角尖锐；（4）磨削裂纹或过烧；（5）裂纹；（6）划伤、刀痕；（7）毛刺；（8）局部过热；（9）矫直不当。 5.铸造缺陷（1）金属突出；（2）孔穴；（3）疏松；（4）不连贯裂纹；（5）表面缺陷；（6）浇注不完全；（7）尺寸和形状不正确；（8）夹砂、夹渣；（9）组织反常；（10）型芯撑、内冷铁。

失效分析方法大汇总

失效分析简介失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。失效分析流程图1 失效分析流程各种材料失效分析检测方法 1 PCB/PCBA失效分析

PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。图2 PCB/PCBA 失效模式爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。常用手段无损检测：外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像表面元素分析：扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）显微红外分析（FTIR）俄歇电子能谱分析（AES）X射线光电子能谱分析（XPS）二次离子质谱分析（TOF-SIMS）

热分析：差示扫描量热法（DSC）热机械分析（TMA）热重分析（TGA）动态热机械分析（DMA）导热系数（稳态热流法、激光散射法）电性能测试：击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移破坏性能测试：染色及渗透检测 2 电子元器件失效分析电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。图3 电子元器件失效模式开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等常用手段电测：连接性测试电参数测试功能测试无损检测：开封技术（机械开封、化学开封、激光开封）去钝化层技术（化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层）微区分析技术（FIB、CP）制样技术：开封技术（机械开封、化学开封、激光开封）去钝化层技术（化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层）微区分析技术（FIB、CP）显微形貌分析：光学显微分析技术扫描电子显微镜二次电子像技术表面元素分析：扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）俄歇电子能谱分析（AES）X射线光电子能谱分析（XPS）二次离子质谱分析（SIMS）无损分析技术：X射线透视技术三维透视技术反射式扫描声学显微技术（C-SAM）3 金属材料失效分析随着社会的进步和科技的发展，金属制品在工业、农业、科技以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛，因此金属材料的质量应更加值得关注。