腐蝕失效分析的意義和步驟方法
腐蝕是材料在各種環(huán)境作用下發(fā)生損壞的一種形式,其遍及國民經(jīng)濟(jì)各部門,給國民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大損失。因此進(jìn)行腐蝕失效分析工作,提出合理的防護(hù)對(duì)策,對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有很大的意義。
一、腐蝕失效分析的意義
當(dāng)材料性能不能滿足服役(或制造、試車和貯運(yùn))時(shí)的力學(xué)、化學(xué)和熱學(xué)等外界條件時(shí),就會(huì)發(fā)生失效。對(duì)于石油行業(yè)中廣泛使用的金屬結(jié)構(gòu)材料,腐蝕是主要的失效方式之一。因此,腐蝕失效分析的目的不僅在于對(duì)腐蝕失效性質(zhì)的判斷和腐蝕失效原因的確認(rèn),而且要積極尋找預(yù)防重復(fù)腐蝕失效的有效途徑,防止重大失效事故的發(fā)生,確保設(shè)備或裝置安全運(yùn)行。同時(shí)腐蝕失效分析也可為技術(shù)開發(fā)和技術(shù)改造等提供信息、方向、途徑和方法,是進(jìn)行宏觀經(jīng)濟(jì)和技術(shù)決策的重要科學(xué)信息來源。
二、腐蝕失效分析步驟與方法
2.1 現(xiàn)場調(diào)查
保護(hù)腐蝕失效現(xiàn)場的一切證據(jù),是保證腐蝕失效分析得以順利有效地進(jìn)行的先決條件。要對(duì)腐蝕失效現(xiàn)場進(jìn)行取證,并聽取相關(guān)設(shè)備負(fù)責(zé)人、操作者等介紹情況,了解服役條件,收集相關(guān)的背景信息(如介質(zhì)種類、溫度、壓力以及設(shè)備或管線的材質(zhì)等,并且收取適量的腐蝕產(chǎn)物)。在觀察和記錄時(shí)可用攝影、錄像、錄音和繪圖及文字描述等方式進(jìn)行,應(yīng)注意觀察和記錄的項(xiàng)目主要有:
(1) 失效設(shè)備的名稱、尺寸、形狀、材料牌號(hào)、制造廠家及全部的制造工藝歷史(了解冶煉、鑄造、加工、熱處理及裝配等情況)、投入運(yùn)行日期、運(yùn)行記錄、維修記錄、工藝流程及操作規(guī)程等。
(2) 失效設(shè)備或部件的結(jié)構(gòu)和制造特征以及失效部件和碎片的腐蝕外觀,如附著物和腐蝕生成物的收集以及一切可疑的雜物和痕跡的觀察等。另外,當(dāng)肉眼無法直接觀察到腐蝕特征時(shí),還可以采用探傷和現(xiàn)場金相觀察等手段進(jìn)一步對(duì)腐蝕情況進(jìn)行詳細(xì)地了解和觀察。
(3) 腐蝕失效設(shè)備或管線的服役條件及服役歷史(介質(zhì)環(huán)境、溫度、壓力和以前相關(guān)的監(jiān)測情況),應(yīng)特別注意環(huán)境細(xì)節(jié)和異常工況,如突發(fā)超載、溫度變化、壓力和偶然與強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的接觸等。如有必要可以選取合適的介質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析。
(4) 聽取操作人員及佐證人介紹發(fā)現(xiàn)腐蝕失效的情況及其相應(yīng)的處理方法。
(5) 收集同類或相似部件過去曾發(fā)生過的腐蝕失效情況。
2.2 實(shí)驗(yàn)室分析
只有在極少數(shù)的情況下,通過現(xiàn)場和背景材料的分析能得出腐蝕失效的原因。大多數(shù)失效案例都需根據(jù)現(xiàn)場取證和背景材料的綜合分析結(jié)果來進(jìn)一步制定實(shí)驗(yàn)室的腐蝕失效分析計(jì)劃,確定進(jìn)一步腐蝕失效分析試驗(yàn)的目的、內(nèi)容、方法和實(shí)施方式。失效部件和殘留物上具有說服力的物證是十分有限的,因此試驗(yàn)前,須對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目和順序、取樣部位、取樣方法及試樣數(shù)量等均應(yīng)全面考慮,合理地確定切取試樣的位置、尺寸、數(shù)量和取樣方法。通常采用的分析手段有下列各項(xiàng):
(1) 宏觀觀察:主要是憑借肉眼或其他簡單儀器,檢查腐蝕失效部件表面是否光滑、有無裂痕、有無腐蝕和腐蝕產(chǎn)物,記錄其大小、顏色形態(tài)和分布情況等。這種方法簡便、直觀,可以簡單確定腐蝕的類型。對(duì)于肉眼不能直接看到的設(shè)備或管道內(nèi)部表面,可采用內(nèi)窺鏡技術(shù)或者局部破壞等方式加以檢查。
(2) 微觀組織分析:主要是用金相顯微鏡、電子顯微鏡觀察腐蝕失效部件的顯微組織,分析組織對(duì)性能的影響,檢查鑄、鍛、焊和熱處理等工藝是否恰當(dāng),從而由材料的內(nèi)在因素分析導(dǎo)致發(fā)生腐蝕失效的原因。
(3) 化學(xué)成分分析:主要是采用光譜法等測定腐蝕部件的材料是否符合技術(shù)要求,有無用錯(cuò)材料或出現(xiàn)成分偏差,必要時(shí)可進(jìn)行微量元素分析或微區(qū)成分分析。
(4) 腐蝕形貌觀察:腐蝕形貌真實(shí)地反映了材料被腐蝕的全過程,通過對(duì)材料腐蝕表面形貌的觀察,可以進(jìn)一步詳細(xì)了解腐蝕過程,推測材料表面腐蝕特征的形成過程。因此對(duì)于腐蝕失效零部件,腐蝕形貌分析是最重要的一環(huán)。通過腐蝕形貌分析,不僅可以得到有關(guān)零部件使用條件和腐蝕失效特點(diǎn)的信息,還可以了解腐蝕失效點(diǎn)附近的性質(zhì)和狀況,確定腐蝕的性質(zhì)和形式,從而找出腐蝕失效的主要原因。腐蝕形貌分析先用肉眼或低倍實(shí)體顯微鏡和立體顯微鏡從各個(gè)角度來觀察腐蝕表面的特征,并利用其中所帶的網(wǎng)格粗略估計(jì)腐蝕表面蝕點(diǎn)或蝕坑等的大小,然后用電子顯微鏡(特別是掃描電鏡)對(duì)有代表性的部位進(jìn)行深入觀察,以了解腐蝕表面的微觀特征,同時(shí)可以利用電鏡附帶的X射線能譜儀或譜分析(EDX)功能對(duì)材料表面進(jìn)行微區(qū)微量元素定性和定量分析,并進(jìn)行元素點(diǎn)分布和面分布分析。
(5) 腐蝕產(chǎn)物分析:表面形貌觀察還要配合相應(yīng)的腐蝕產(chǎn)物分析結(jié)果,才能更有效地分析出材料失效的原因。對(duì)于腐蝕產(chǎn)物的分析,可以采用化學(xué)灼燒法、X射線衍射儀或俄歇電子能譜(AES)及光電子能譜(XPS)進(jìn)行元素或化合物分析。
(6) 介質(zhì)分析:對(duì)現(xiàn)場取得的失效零部件的環(huán)境介質(zhì)(如水樣或油樣)進(jìn)行化學(xué)分析。
(7) 其他檢測項(xiàng)目:在必要時(shí)可以進(jìn)行某些項(xiàng)目的力學(xué)性能試驗(yàn),包括材料的硬度試驗(yàn)以及拉伸或彎曲試驗(yàn),以校驗(yàn)該零部件的力學(xué)性能是否符合技術(shù)要求。另可用X射線衍射儀進(jìn)行定性(如σ相)或定量(如殘余奧氏體含量)分析,對(duì)受力復(fù)雜的零部件進(jìn)行應(yīng)力分析等。
(8) 模擬試驗(yàn):重大的腐蝕失效分析項(xiàng)目,在初步確定失效原因后,還應(yīng)及時(shí)進(jìn)行重現(xiàn)性試驗(yàn)(模擬試驗(yàn)),以驗(yàn)證初步結(jié)論的可靠性。利用介質(zhì)分析和材料化學(xué)成分分析的結(jié)果,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配置成分相同的腐蝕介質(zhì),并選用和腐蝕失效部件相同的材質(zhì),進(jìn)行相同的熱處理,然后模擬現(xiàn)場環(huán)境(溫度、壓力)進(jìn)行模擬腐蝕試驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證腐蝕形成過程和腐蝕機(jī)理。還可以利用安裝在重點(diǎn)腐蝕設(shè)備上的在線旁路試驗(yàn)釜對(duì)裝置的腐蝕狀況進(jìn)行監(jiān)測(監(jiān)測時(shí)間約為3至6個(gè)月),監(jiān)測結(jié)果可以排除裝置物料波動(dòng)等短時(shí)期影響,通過選用不同材質(zhì)的試片,較為真實(shí)地反映裝置的實(shí)際腐蝕狀況。若該監(jiān)測系統(tǒng)中某部位發(fā)生了腐蝕失效,可以借助長期的監(jiān)測數(shù)據(jù)更好地進(jìn)行腐蝕失效分析,并為后期選材提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
完成上述試驗(yàn)后,把現(xiàn)場調(diào)查的資料及各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析,搞清失效的過程,確定失效的原因。在大多數(shù)情況下,失效原因可能有多種,應(yīng)努力分清主要原因和次要原因。如某零部件存在兩個(gè)以上的失效類型時(shí),應(yīng)分析和找出主要的腐蝕失效類型及其主要的失效抗力的表征參量。
2.3 提出補(bǔ)救或預(yù)防措施
腐蝕失效分析的目的不僅限于弄清失效原因,更重要的還在于提出有效的補(bǔ)救措施和預(yù)防措施。補(bǔ)救措施和預(yù)防措施可能涉及到生產(chǎn)工藝和設(shè)備材料、設(shè)備結(jié)構(gòu)、制造以及管理等多方面。提出和實(shí)施正確的措施有利減少腐蝕發(fā)生的概率,可大大減少檢、維修的費(fèi)用,延長設(shè)備或裝置的運(yùn)行周期。同時(shí)不斷從大量同類和相似失效案例分析中積累豐富經(jīng)驗(yàn),也有利于補(bǔ)救或預(yù)防措施的提出。
三、腐蝕失效分析工作展望
3.1 建立健全腐蝕失效分析案例庫
單個(gè)事故的腐蝕失效分析往往具有偶然性,可參考性不強(qiáng),但是通過對(duì)相同或相似設(shè)備(或零部件)大量腐蝕失效事故的統(tǒng)計(jì)分析,可以得到規(guī)律性的結(jié)論,用以有效地提高設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、決策和管理水平。因此,建立健全失效分析案例庫,把國內(nèi)、外同行業(yè)中典型腐蝕失效案例集中起來,這樣既能從大量案例中進(jìn)行綜合分析,又能從個(gè)別案例的分析中找到失效原因,從而大大提高腐蝕失效分析的水平和準(zhǔn)確性。
3.2 建立健全腐蝕失效反饋系統(tǒng)
建立健全腐蝕失效反饋系統(tǒng)的目的是為了充分利用腐蝕失效分析所獲得的寶貴技術(shù)信息推動(dòng)技術(shù)革新、提高產(chǎn)品質(zhì)量,進(jìn)一步促進(jìn)失效分析與失效預(yù)測一體化。失效分析的反饋系統(tǒng)可采取多種組織形式。例如可與企業(yè)的技術(shù)開發(fā)和情報(bào)部門結(jié)合,把大量失效分析報(bào)告和來自數(shù)據(jù)交換網(wǎng)的其他信息,經(jīng)過分類和處理等制成各種形式的文獻(xiàn),傳遞到各個(gè)生產(chǎn)部門和科研部門,使腐蝕失效事故的分析、預(yù)測和預(yù)防形成一個(gè)系統(tǒng)工程,更好地為生產(chǎn)服務(wù)。
四、夢能服務(wù)與支持
1、免費(fèi)樣品
如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用,請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506
油漆樣品適用范圍:
用于新建項(xiàng)目:驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。
用于維修項(xiàng)目:驗(yàn)證與舊涂層的兼容性。
用于日常修補(bǔ):提供少量樣品用于修補(bǔ)破損處。
申請(qǐng)用量:在1KG以內(nèi)免費(fèi)送貨上門。
2、免費(fèi)打樣
如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實(shí)際應(yīng)用、外觀、性能測試,請(qǐng)與我們客服人員聯(lián)系,將樣板寄往夢能科技營銷部,由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。
3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)
夢能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理,從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì),以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn),以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
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零售:購買50kg以內(nèi),線上購買,抖店直接下單購買。
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業(yè)主、總包、設(shè)計(jì)院:提供防腐方案設(shè)計(jì)、性能檢測、施工方案、現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)。
涂裝施工:提供解決方案、現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)。