(高清版)GBT 40339-2021 金屬和合金的腐蝕　服役中檢出的應(yīng)力腐蝕裂紋的重要性評(píng)估導(dǎo)則

GB/T40339—2021/ISO21601:2013金屬和合金的腐蝕服役中檢出的應(yīng)力腐蝕裂紋的重要性評(píng)估導(dǎo)則Corrosionofmetalsandalloys—Guidelinesforassessingthesignificancesofstresscorrosioncracksdetectedinservice(ISO21601:2013,IDT)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)IGB/T40339—2021/ISO21601:2013 Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 1 14裂紋性質(zhì)和起源的表征 15服役狀況和系統(tǒng)歷史的確定 2 25.2服役環(huán)境 3 36.1冷加工 3 4 46.4顯微組織取向 47Kisc與裂紋擴(kuò)展速率的預(yù)測(cè) 57.1Kiscc 57.2低于Kiscc值情況下裂紋擴(kuò)展速率的預(yù)測(cè) 87.3高于Kiscc情況下的裂紋擴(kuò)展 87.4非擴(kuò)展性裂紋 7.5概率問題 8結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估 9改進(jìn)服役條件以減緩裂紋擴(kuò)展 9.1改變溫度 9.2減小運(yùn)行應(yīng)力 9.3改變環(huán)境/更嚴(yán)格的環(huán)境控制 ⅢGB/T40339—2021/ISO21601:2013本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件使用翻譯法等同采用ISO21601:2013《金屬和合金的腐蝕服役中檢出的應(yīng)力腐蝕裂紋的與本文件中規(guī)范性引用文件的國(guó)際文件有一致性對(duì)應(yīng)關(guān)系的我國(guó)文件如下：——GB/T15970.6—2007金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第6部分：恒載荷或恒位移下的預(yù)裂紋試樣的制備和應(yīng)用(ISO7539-6:2003,IDT)——GB/T15970.9—2007金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第9部分：漸增式載荷或漸增式位移下的預(yù)裂紋試樣的制備和應(yīng)用(ISO7539-9:2003,IDT)請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本文件由全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC183)歸口。青島四方機(jī)車車輛股份有限公司。1GB/T40339—2021/ISO21601:2013金屬和合金的腐蝕服役中檢出的應(yīng)力腐蝕裂紋的重要性評(píng)估導(dǎo)則1范圍對(duì)具體應(yīng)用不做詳解。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文本文件。ISO7539-6金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第6部分：恒載荷和恒位移下的預(yù)裂紋試樣的制備和應(yīng)用(Corrosionofmetalsandalloys—Stresscorrosiontesting—Part6:Preparationanduseofprecrackedspecimensfortestsunderconstantloadorconstantdisplacement)ISO7539-9金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第9部分：漸增式載荷或漸增式位移下預(yù)裂紋試樣的制備和應(yīng)用(Corrosionofmetalsandalloys—Stresscorrosiontesting—Part9:Preparationanduseofprecrackedspecimensfortestsunderrisingloadorrisingdisplacement)3原理者去除受損部分并重新焊接。然而有時(shí)修復(fù)的機(jī)會(huì)受限，需要保持體系正常運(yùn)行至下一次停機(jī)以減少也可考慮允許裂紋存在。這種評(píng)估可與失效結(jié)果評(píng)估相結(jié)合，形成基于風(fēng)險(xiǎn)的檢查方法。與裂紋短期或長(zhǎng)期共存要面臨的挑戰(zhàn)是確定裂紋何時(shí)開始，建立其與服役條件包括瞬態(tài)的關(guān)系持續(xù)擴(kuò)展或僅僅是對(duì)服役條件特殊波動(dòng)的一點(diǎn)響應(yīng)),評(píng)價(jià)力學(xué)驅(qū)動(dòng)力，表征裂紋起源和擴(kuò)展所涉及的當(dāng)有爆炸性或?yàn)?zāi)難性失效的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，也可能需要進(jìn)行破前漏(leakbeforebreak,LBB)評(píng)估。但是本文件的目的是為開發(fā)一種包含有裂紋擴(kuò)展速率控制措施指南的損傷評(píng)估技術(shù)提供導(dǎo)則。4裂紋性質(zhì)和起源的表征因?yàn)檫@些數(shù)值要用于有限元/斷裂力學(xué)分析。這宜包括對(duì)裂紋位置及其與局部應(yīng)力集中、焊接點(diǎn)、縫隙密度、裂紋之間的間隔和裂紋未來可能的連接。此外，宜對(duì)表面狀態(tài)做均勻腐蝕或點(diǎn)蝕損傷方面的2GB/T40339—2021/ISO21601:2013評(píng)價(jià)。斷層掃描獲得裂紋形狀和尺寸的更詳細(xì)信息，只是這受限于可移動(dòng)部件并且尺寸也可能受限?？赏ㄟ^形貌觀察將裂紋表征為應(yīng)力腐蝕裂紋，如有顯著的裂紋分叉(盡管廣泛的分叉可能是有益的，但可能難以做簡(jiǎn)單的應(yīng)力分析并要確保裂紋的去除)。大多數(shù)情況下，這是根據(jù)先前的經(jīng)驗(yàn)或其他可能的失效方在著某種程度的循環(huán)載荷或與瞬態(tài)溫度變化相關(guān)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變。很多情況下，可能無法區(qū)分應(yīng)力腐蝕失效機(jī)理與氫脆機(jī)理。在主要關(guān)注裂紋擴(kuò)展和剩余壽命評(píng)估的場(chǎng)合，只要用于評(píng)估的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)與具體5服役狀況和系統(tǒng)歷史的確定變化的地方的應(yīng)力高于設(shè)計(jì)者預(yù)想值。例如1975年Ferrybridge的低壓渦輪軸發(fā)生失效的原因是機(jī)加工不良而導(dǎo)致中心軸應(yīng)力消除槽的半徑小于設(shè)計(jì)值?？刹捎枚喾N方法原位表征服役中的殘余應(yīng)力，其中X射線衍射法(XRD)使用最普遍，然而其采樣的材料厚度小于10μm,因此粗糙表面會(huì)造成誤導(dǎo)性結(jié)果。對(duì)于一些相對(duì)好安裝的組件也可使用原位是局部也需要修復(fù)?？梢苿?dòng)部件有更多的測(cè)評(píng)空間，XRD和電化學(xué)拋光也能進(jìn)行殘余應(yīng)力的深度剖析。對(duì)殘余應(yīng)力深度分布的非破壞性剖析需要將部件放到同步加速器輻射源所在的地方，這意味著只限于可拆卸部件。在無法測(cè)量時(shí)，根據(jù)位置或許可認(rèn)為母材或焊接金屬的殘余應(yīng)力數(shù)值是在有效屈服應(yīng)力水平(考慮多軸應(yīng)力狀態(tài))。然而該屈服應(yīng)力需要根據(jù)材料的加工硬化程度和可能的局部變形程度來仔細(xì)評(píng)估。對(duì)于關(guān)鍵應(yīng)用，可能需要采用實(shí)物模型用X射線衍射法評(píng)估殘余應(yīng)力和冷加工。焊后熱與施加的壓力成比例。由于應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率在第二階段與應(yīng)力強(qiáng)度因子(K)無關(guān)，或受K值影響很小(見第7章),所以在大于Kscc(K?sc:I型裂紋的應(yīng)力腐蝕破裂臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子)的情況下分定度。實(shí)上這種處理方式肯定過于簡(jiǎn)化，該領(lǐng)域仍需進(jìn)一步研究。獨(dú)立研究表明不宜忽視雙軸或三軸應(yīng)力3GB/T40339—2021/ISO21601:2013廠的啟停引起的較大熱瞬變會(huì)在重要時(shí)期引入顯著的動(dòng)態(tài)載荷，這也會(huì)增加破裂的風(fēng)險(xiǎn)(見下文)。由于普通結(jié)構(gòu)用金屬其氧化物的體積明顯大于金屬本身，所以不能忽略腐蝕產(chǎn)物在縫隙或正在擴(kuò)展裂紋中楔入可能引起的附加載荷。實(shí)際上，僅被認(rèn)識(shí)到幾種重要的情況通常出現(xiàn)在發(fā)生顯著縫隙腐蝕的地方。調(diào)查中的一個(gè)重要障礙是缺乏運(yùn)行者對(duì)可能發(fā)生過的環(huán)境瞬變做出客觀闡述。需要客觀地評(píng)估，在這方面工廠運(yùn)行者存在的僥幸心理會(huì)嚴(yán)重阻礙尋求實(shí)際解決方案。宜仔細(xì)檢查操作記錄來評(píng)價(jià)發(fā)生偏離的程度。擔(dān)心溫度的瞬時(shí)升高或服役環(huán)境的變化，在于其可將系統(tǒng)狀態(tài)移到能激活應(yīng)力腐蝕破裂(SCC)的少數(shù)據(jù)可用于預(yù)測(cè)偏離之后恢復(fù)到正常溫度或化學(xué)條件下裂紋擴(kuò)展的可能性及擴(kuò)展速率。通常這些數(shù)據(jù)是有限的。實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)或在模擬服役環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試時(shí)需要給予考慮。傳熱條件下由隱藏返出/蒸發(fā)造成的濃縮過程可能比離子遷移的情況嚴(yán)重?？赏ㄟ^運(yùn)行溫度及局部過熱情況下的雜質(zhì)溶解度來估計(jì)理論上的濃腐蝕監(jiān)測(cè)是評(píng)價(jià)服役環(huán)境侵蝕性的重要手段，在水化學(xué)瞬變或污染造成的運(yùn)行條件波動(dòng)時(shí)尤其有用。如果能證實(shí)這些瞬變可能導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕裂紋萌生和擴(kuò)展，那么可根據(jù)損傷性周期的次數(shù)而不是簡(jiǎn)單的暴露時(shí)間，來建立一個(gè)更好的基礎(chǔ)用于預(yù)測(cè)。這也可用來根據(jù)第一瞬變開始時(shí)或當(dāng)涂層等其他保在制造期間或表面加工/打磨時(shí)，會(huì)在材料中引入冷加工。在很多實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，通常將試樣濕磨至良好的表面光潔度，典型情況是Ra數(shù)值小于1μm,主要目的是保證數(shù)據(jù)的可重復(fù)性且避免表面冷4GB/T40339—2021/ISO21601:2013如果合金是亞穩(wěn)態(tài)或熱過程誘導(dǎo)的亞穩(wěn)態(tài)，還可能有顯微組織變化(例如貝氏體和未回火馬氏體)。高位錯(cuò)密度和相關(guān)的短程擴(kuò)散路徑可以促進(jìn)某些類型的應(yīng)力腐蝕。因此，不注意這些細(xì)節(jié)就可能無法根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試來可靠地預(yù)測(cè)服役中的破裂。預(yù)測(cè)的不確定性在于一旦裂紋在此層(有殘余應(yīng)力和變形梯度)中萌生并擴(kuò)展出冷加工區(qū)后，將在多大程度上繼續(xù)擴(kuò)展。雖然觀察到有些服役場(chǎng)合中裂紋不擴(kuò)展的情況，但也有證據(jù)表明如果冷加工深紋即使萌生后也會(huì)由于應(yīng)力與裂紋尺寸的組合不足以達(dá)到持續(xù)擴(kuò)展所需的應(yīng)力強(qiáng)度因子臨界值(見7.1)而停止擴(kuò)展。如果應(yīng)力梯度比較平緩，則可確保裂紋持續(xù)擴(kuò)展。問題是冷加工程度和深度可假設(shè)射線檢測(cè)評(píng)估已經(jīng)確保焊接部位沒有重要的物理缺陷，那么焊接段的裂紋擴(kuò)展情況主要與殘化學(xué)有影響。要關(guān)心實(shí)際情況可能會(huì)與焊接工藝評(píng)定情況有偏差，這涉及焊接件顯微組織和微觀化學(xué)變化及對(duì)和局部硬斑點(diǎn)處發(fā)生敏化。這些特性不易進(jìn)行原位測(cè)量。原則上電化學(xué)動(dòng)電位再活化法(EPR)可檢測(cè)在高溫下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的材料可能經(jīng)歷時(shí)效(熱老化)引發(fā)的顯微組織和微觀化學(xué)變化，這通常會(huì)增加應(yīng)力腐蝕敏感性。常見的實(shí)例包括鑄造不銹鋼發(fā)生鐵素體的調(diào)幅分解及伴隨的顯著硬化、沉淀硬化實(shí)踐上硬度高于400HV時(shí)肯定會(huì)發(fā)生破裂失效。另一個(gè)問題是奧氏體不銹鋼(特別是C含量超過0.03%且未被Nb或Ti穩(wěn)定化的材料)的熱致敏化，它是由于在超長(zhǎng)的服役或緩慢冷卻時(shí)，溫度在425℃的臨界缺陷尺寸。輻照損傷可導(dǎo)致顯著的硬化，可產(chǎn)生與上述時(shí)效(熱老化)類似的效應(yīng)。在經(jīng)受中子輻照劑量高過每個(gè)原子一個(gè)位移的奧氏體不銹鋼中觀察到的另一個(gè)效應(yīng)是晶界成分發(fā)生顯著變化，原因是晶格缺陷遷移到晶界(以及位錯(cuò)和自由表面)處而淹沒。常見奧氏體不銹鋼中發(fā)生的最顯著結(jié)果是晶界處寬度約為10nm極窄帶中的鉻濃度下降，這導(dǎo)致在氧化性的高溫水中發(fā)生沿晶應(yīng)力腐蝕破裂(ISCC)。有時(shí)稱顯微組織相對(duì)于主應(yīng)力的取向能影響應(yīng)力腐蝕破裂行為。例如在鋁合金上所觀察到的，在有拉長(zhǎng)5GB/T40339—2021/ISO21601:2013的晶粒結(jié)構(gòu)、縱向與橫向之間性能有顯著差異的情況下，這是一個(gè)典型事例。7Kiscc與裂紋擴(kuò)展速率的預(yù)測(cè)7.1Kiscc顯然，如果檢測(cè)到的裂紋被視為應(yīng)力腐蝕裂紋，那么其已經(jīng)超過了某臨界值。然而該數(shù)值可能是線彈性斷裂力學(xué)(LEFM)并不適用的平整表面、腐蝕坑或淺缺陷處萌生裂紋的臨界值(見圖1)。在這些情況下，最好認(rèn)為Kiscc是隨后的裂紋持續(xù)擴(kuò)展(或裂紋停止擴(kuò)展)的臨界值。Y——應(yīng)力(對(duì)數(shù)坐標(biāo));4-——K=Kiscc;5——應(yīng)力=osx。圖1應(yīng)力腐蝕破裂的雙參數(shù)處理法示意圖用于另一種條件。Kscc不宜視為材料的固有特性，因?yàn)槠涿舾械厝Q于環(huán)境和載荷條件，用于服役時(shí)宜考慮這些條件。此外，暴露于環(huán)境的材料可能存在某些實(shí)驗(yàn)室短期測(cè)試反映不出的長(zhǎng)期性變化。其定義表示低于該值時(shí)就沒有持續(xù)的裂紋擴(kuò)展，或裂紋擴(kuò)展要停止，這就涉及裂紋尺寸測(cè)量方法的分辨率和實(shí)驗(yàn)者的耐心。長(zhǎng)裂紋的行為通常如圖2所示，這里給出疲勞裂紋典型行為的比較。6GB/T40339—2021/ISO21601:2013a)疲勞裂紋擴(kuò)展b)應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展Y——Log(da/dN);Y1——Log(da/dt);X2—--Log(K);2——中間區(qū)域；3——△K=△K;4——初始區(qū)域；5———Kmax=Kic;6———K=Kiscc;8-—第Ⅱ階段(Plateau,p);圖2疲勞a)和應(yīng)力腐蝕破裂b)的典型裂紋擴(kuò)展行為示意圖通常是在靜載荷下進(jìn)行Kisc測(cè)試，因而得到的結(jié)果常常不代表服役環(huán)境。結(jié)構(gòu)很少承受純靜態(tài)載的值也可能顯著降低，例如停機(jī)后的一個(gè)熱瞬變或疊加有如果確定在靜態(tài)載荷下獲得的Kiscc值是合適的，那么可以使用ISO7539-6中描述的程序來測(cè)定。該文件闡述了使用疲勞預(yù)裂紋和斷裂力學(xué)類型試樣，在恒定載荷或恒定位移下測(cè)試裂紋萌生和裂紋停止擴(kuò)展的方法。對(duì)于某些系統(tǒng)，該數(shù)值可能隨測(cè)量方法而變化，例如增K實(shí)驗(yàn)或降K實(shí)驗(yàn)。由于疲勞預(yù)裂紋在某種程度上是人為制造的，可能影響到向應(yīng)力腐蝕裂紋的轉(zhuǎn)變，采用降K止裂的實(shí)驗(yàn)類型可能會(huì)更合適。ISO7539-9闡述了增加載荷或增加位移條件下Kisc的測(cè)試程序。加載速率或裂紋張開位移速率是關(guān)鍵參數(shù)，最好在一個(gè)速率范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)以保守地獲得Kiscc的最低值或較低臺(tái)階值。這個(gè)數(shù)值可能低于在常規(guī)靜載荷或固定位移而其他試驗(yàn)條件相同狀況下測(cè)得的數(shù)值(圖3)。7GB/T40339—2021/ISO21601:2013Y-—Kiscc(MPa·m1/2);—---—靜載荷測(cè)試。圖3AISI4340鋼在20℃人造海水中的Kiscc隨載荷線位移速率的變化關(guān)系當(dāng)存在明顯的循環(huán)載荷分量時(shí)，Kiscc的概念變得不宜直接使用。圖4給出示范。盡管圖中有一個(gè)Y———Log(da/dN);3--—Kmax=K1s。圖4腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕破裂的相互作用對(duì)于偶然承受巨大熱瞬變的碳鋼和低合金鋼鍋爐殼體和類似的壓力容器，有一種已知的應(yīng)力腐蝕8GB/T40339—2021/ISO21601:20137.2低于Kscc值情況下裂紋擴(kuò)展速率的預(yù)測(cè)與天然氣管道相關(guān)的圖5通常用作表示這種裂紋擴(kuò)展行為的示意圖。圖5碳酸氫鹽溶液中管線鋼應(yīng)力腐蝕破裂的裂紋擴(kuò)展速率然而這不宜一概而論，因?yàn)槎塘鸭y的擴(kuò)展速率及其隨裂紋尺寸而演變的公開發(fā)表數(shù)據(jù)很少。短裂紋的擴(kuò)展速率將取決于顯微組織(其可能受表面制備的影響)、應(yīng)力梯度和局部裂紋化學(xué)或電化學(xué)隨裂紋深度的變化。7.3高于Kisc情況下的裂紋擴(kuò)展對(duì)于許多體系，高于Kiscc時(shí)的裂紋擴(kuò)展可能會(huì)很快。此時(shí)，裂紋容限理念可能僅在裂紋擴(kuò)展被認(rèn)二階段裂紋擴(kuò)展速率并不快(例如蒸汽渦輪盤鋼),實(shí)驗(yàn)室裂紋擴(kuò)展速率可用于確定檢查間隔。圖6～圖9給出在這方面幾個(gè)體系的裂紋擴(kuò)展數(shù)據(jù)示例(注意這些圖中裂紋擴(kuò)展速率單位的差9GB/T40339—2021/ISO21601:2013X1鋼種奧氏體化處理溫度(1h)Kc(MPa·m1/2)K?scc(MPa·m1/2)870℃油淬300℃62.7▲300-M870℃油淬470℃68.9870℃后在250℃等溫淬火88.5標(biāo)引序號(hào)說明：Y2———da/dt(inches/s);X2——K(ksi·in1/2)。注：AISI4340和300-M,蒸餾水溫度23℃,恒定屈服強(qiáng)度值1497MPa。圖6高強(qiáng)度低合金鋼在蒸餾水中的應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展動(dòng)力學(xué)GB/T40339—2021/ISO21601:2013X21Y2X1圖7溫度對(duì)蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼中應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率的影響GB/T40339—2021/ISO21601:2013X標(biāo)引序號(hào)說明：X——應(yīng)力強(qiáng)度因子K?(MPa·m1/2);●——奧氏體不銹鋼在130℃的42%MgCl?溶液中；V——奧氏體不銹鋼在105℃的22%NaCl溶液中。圖8304L不銹鋼在MgCl?溶液中的應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展數(shù)據(jù)GB/T40339—2021/ISO21601:20137039-T64關(guān)關(guān)7050-T7387075-T7351X圖9幾種鋁合金在3.5%NaCI溶液中的應(yīng)力腐蝕破裂數(shù)據(jù)基于最嚴(yán)苛的上限法具有安全性和保險(xiǎn)性的優(yōu)勢(shì)，但可導(dǎo)致不允許用特定降級(jí)機(jī)理去做出系統(tǒng)在有限時(shí)間內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行的判斷，然而對(duì)應(yīng)于平均行為不太嚴(yán)苛的假設(shè)可能指明系統(tǒng)實(shí)際上還有較大的安全余量。這是一個(gè)復(fù)雜的問題，概率方法和風(fēng)險(xiǎn)分析是基本的互補(bǔ)性工具。大于Kiscc時(shí)的裂紋擴(kuò)展速率常用公式(1)表示：da/dt=C(K?)"(Kiscc≤K≤K。)…………(1)C——常數(shù)；n—-—常數(shù)；針對(duì)具體應(yīng)用已推導(dǎo)出相關(guān)的表達(dá)式，宜合理使用。7.4非擴(kuò)展性裂紋服役中裂紋的觀察宜始終保守地假定裂紋正在擴(kuò)展。然而確實(shí)有些情況下，裂紋萌生、擴(kuò)展一段時(shí)間后就停止了。當(dāng)存在由于應(yīng)力松弛、應(yīng)力再分布或者應(yīng)變速率降低引起的力學(xué)驅(qū)動(dòng)力降低時(shí)，就可發(fā)生這種行為。一條裂紋擴(kuò)展到抗力更強(qiáng)的材料(例如源自冷加工表面的裂紋擴(kuò)展到內(nèi)部)時(shí)，裂紋尖端GB/T40339—2021/ISO21601:2013處也可發(fā)生鈍化而停止擴(kuò)展。還有種情況是裂尖反應(yīng)的傳輸控制動(dòng)力學(xué)原因?qū)е铝鸭y擴(kuò)展逐漸減慢到停止。如果裂紋萌生是由于化學(xué)、溫度或應(yīng)力的瞬時(shí)偏離而引起，正常后裂紋就可能停止擴(kuò)展，并且可能僅在發(fā)生新的偏離之后重新開始擴(kuò)展。需要不斷監(jiān)測(cè)以確證裂紋停止擴(kuò)展，但重要的是得出停止擴(kuò)展的原因，然后預(yù)測(cè)其可能被重新激發(fā)的條件。7.5概率問題對(duì)于批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，按比例會(huì)有較大數(shù)量的失效，失效頻率分析能用于建立具體故障模式的概率。在建立這種概率關(guān)系方面，工程結(jié)構(gòu)的主要困難是失效相對(duì)較少，并且來自服役行為的信息可能有限。實(shí)際上，有的失效可能是由不正常條件引發(fā)的一次性事件。但也有例外，如常規(guī)設(shè)計(jì)的沸水反應(yīng)堆中的敏化不銹鋼破裂和壓水反應(yīng)堆中的600型鎳基合金破裂的眾多失效事件就可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。在這種情況下，服役失效的分析通?；跀M合得到統(tǒng)計(jì)分布，例如指數(shù)、對(duì)數(shù)-正態(tài)、極值和Weibull分布。其中Weibull分布由于其靈活性變得越來越受歡迎，并且更適用于那些有大量潛在風(fēng)險(xiǎn)而失效發(fā)生較少的情況。失效統(tǒng)計(jì)用的Weibull累積概率表達(dá)式見公式(2):F(t)=1-exp{-[(t-to)/η]8} (2)F(t)—--—在時(shí)間t之后失效部件的分?jǐn)?shù)；t?——初始分布(其中t=to時(shí)，失效分?jǐn)?shù)為零);η——特性壽命或尺度參數(shù)(理解為當(dāng)F(t)=0.632時(shí)的時(shí)間);β——線性變換的形狀參數(shù)。形狀參數(shù)決定了失效風(fēng)險(xiǎn)是否隨時(shí)間而增加或減少，以及失效時(shí)間的可變性。例如它能反映破裂速率隨時(shí)間的變化。累積分布通常作為時(shí)間的函數(shù)表示為自然對(duì)數(shù)圖，見公式(3): (3)F(t)——在時(shí)間t之后失效部件的分?jǐn)?shù)；t?——初始分布(其中t=to時(shí)，失效分?jǐn)?shù)為零);β——線性變換的形狀參數(shù)。8結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估因?yàn)榱鸭y擴(kuò)展機(jī)制固有的復(fù)雜性，所以對(duì)裂紋正在擴(kuò)展的設(shè)備分析需要專門技能、專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。該分析涉及裂紋增長(zhǎng)規(guī)律的斷裂評(píng)估和數(shù)值積分的使用。步驟一：基于測(cè)量的檢測(cè)值或基于反映了檢測(cè)中不確定性的最大值，對(duì)初始裂紋尺寸進(jìn)行斷裂評(píng)估。如果證明部件是可接受的，即它完好地位于圖10所示的失效評(píng)估圖(FAD)邊界內(nèi)，比如裂紋深度與貫穿壁厚度相比較小，則宜考慮補(bǔ)救措施以防止裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展。補(bǔ)救措施可包括降低應(yīng)力使K<Kiscc以確保裂紋停止擴(kuò)展，或者改善環(huán)境或溫度。GB/T40339—2021/ISO21601:2013Y——K,;X-——L;2——裂紋亞臨界擴(kuò)展(a1,a?,aa:裂紋深度);4-—裂紋不擴(kuò)展。圖10失效評(píng)估圖的性質(zhì)和驅(qū)動(dòng)它發(fā)展的服役條件。確定材料和服役環(huán)境是否存在裂紋擴(kuò)展規(guī)律。若存在裂紋擴(kuò)展規(guī)接受的最大裂紋尺寸。步驟五：確定當(dāng)前裂紋尺寸(ao,co)擴(kuò)展到與FAD或LBB判據(jù)相關(guān)的限定性裂紋尺寸所需的時(shí)間?？山邮茉摬考^續(xù)運(yùn)行的前提是：包括適當(dāng)?shù)姆塾嗔亢筮_(dá)到限定性裂紋尺寸的時(shí)間大于所需的測(cè)和停機(jī)檢查觀測(cè)到的裂紋擴(kuò)展速率低于剩余壽命預(yù)測(cè)中使用的裂紋擴(kuò)展速率；要避免負(fù)載不正常或當(dāng)滿足破前漏LBB判據(jù)可接受的條件。在下次檢查時(shí)，建立實(shí)際裂紋擴(kuò)展速率，并重新評(píng)估本節(jié)每個(gè)過程的新缺陷條件?；蛘?，就修理或更換部件或?qū)嵤┢渌行У木徑獯胧?。圖11的流程圖給出了評(píng)估GB/T40339—2021/ISO21601:2013啟動(dòng)啟動(dòng)EAC評(píng)估程序確定運(yùn)行條件和載荷條件確定破裂原因擴(kuò)展速率、韌性等性能確定缺陷位置的應(yīng)力分布確定應(yīng)力強(qiáng)度因子K否K?<Kiscc確定裂紋擴(kuò)展速率計(jì)算失效時(shí)間確定檢查間隔是缺陷尺寸可接受?否缺陷不可接受，采取補(bǔ)救措施下一次檢查前缺陷可接受是圖11結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估流程圖(EAC即環(huán)境促進(jìn)破裂)9改進(jìn)服役條件以減緩裂紋擴(kuò)展9.1改變溫度通常應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率隨溫度的降低而降低。然而在擴(kuò)展機(jī)制與氫脆相關(guān)的情況下，其行為GB/T40339—2021/ISO21601:20139.2減小運(yùn)行應(yīng)力一個(gè)相關(guān)且可行的方法是減小運(yùn)行應(yīng)力，如降低壓力。同樣有益的是在啟動(dòng)和關(guān)機(jī)期間控制溫度一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是控制電極電位，以使電位處于對(duì)環(huán)境促進(jìn)破裂敏感性最小的區(qū)域中。這可以通過控制氧化性物質(zhì)的濃度或者施加電流來實(shí)現(xiàn)。由于應(yīng)力腐蝕破裂的發(fā)生經(jīng)常是由于偏離最佳運(yùn)行條隨著系統(tǒng)老化而顯現(xiàn)。在為避免投資昂貴的新設(shè)備而延長(zhǎng)設(shè)備的缺陷是有效的。GB/T40339—2021/ISO21601:2013[1]JackA.R.,&PatersonA.N.Crackingin500MWL.P.(LowPressure)RotorShafts.In:Thein-fluenceofenvironmentonfatigue,I.Mech.E.ConferencePublications,London,1977,pp.75-83[2]HewerdineS.AmmoniaStorageinspection.TheFertiliserSociety,Peterborough,UK,1991[3]AustenI.M.,WalkerE.F.in”ProceedingsofTheInfluenceoftheEnvironmentonFatigue”,London,1977,InstituteofMechanicalEngineers,London,1997,ppl-10[4]TurbullA.Testingandmodellingforpredictionofhydrogenembrittlement.In:Pro.ofAgeingStudiesandLifetimeExtensionofMaterials,(MallinsonL.G.ed).KluwerAcademic/PlenumPublishers,London,2000[5]UhligH.H.ed.ThecorrosionHandbook.JohnWiley&.Sons,Inc,NewYork,1948,557p.[6]ParkinsR.N.Realisticstresscorrosioncrackveloc