确定厚壁不锈钢管蠕变和疲劳损伤的相对重要性

断裂机理的鉴别在一个构件的失效中,重要的是确定厚壁不锈钢管蠕变和疲劳损伤的相对重要性,以及所涉及到的机理是同时起作用还是连续起作用。也应当想到,裂纹起始、扩展与连接阶段,可能是十分相异的,并在不同程度E受到时间与循环有关过程的影响。这类研究要求细致地对试验条件和结果数据的分析以及熟练地运用光学与电子显微镜技术;这些都要进行讨论。

在断口表面通常可以采用肉眼或低倍显微镜观察,来鉴别其疲劳区和超载断裂部分。该疲劳区一般较超载区要平滑些,

并具有指纹状特征。在高温下,该疲劳区的氧化物色彩可能差别很大,因为和超载区相比,它在高温下的时间较长,并具有不同作用的形变过程。在某些厚壁不锈钢管材料的疲劳区内,可以看到一些粗大的“贝壳”或“海滩”状纹路和细小条纹。区分晶间开裂和穿晶开裂也是很重要的。在断口表面上可以看到晶粒边界和晶间破坏的晶粒表面并具有“冰糖”状外形。具有二次裂纹切面的金相抛光和酸浸,对于鉴别穿晶和晶间裂纹的起始和扩展是有效的(因其起始区通常在外表面上>。在某些情况下,导致厚壁不锈钢管失效的裂纹扩展路线与二次裂纹不同。开裂的类型可以这样确定,即切出穿过断口表面并具有起始位置的截面,然后将表面进行电抛光,以便防止在金相制备中出现圆角。

在多晶体中大多数疲劳失效在低温下是穿晶的,而在高温下是晶间的。和以晶间为主的纯蠕变失效比较来看,可以认为高温失效的穿晶部分是由疲劳造成的,而晶间部分则是由蠕变造成的。假使细心操作的话,这可能是一个满意的解决途径。穿晶部分可以通过疲劳或塑性断裂过程得到。塑性断裂表面在宏观上是粗大的,并包含着一些可用电子显微镜复型看到的韧窝。相反,第Ⅱ阶段穿晶疲劳失效在宏观上是较平滑的表面,主要是厚壁不锈钢管与应力轴相垂直并可能具有一些条纹。假使存在着第1阶段扩展的话,那么用肉眼或在实体显微镜下可以看到,一些结晶小平面。条纹的存在标志着疲劳断裂,但是反之并不成立。在高温下,纵然开始时也存在一些线条,但氧化可以使水平差异趋于平滑。

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