金属构件失效的预防

1、1 4.1 金属构件失效的预防金属构件失效的预防 一一 变形失效变形失效 一一、变形的预防变形的预防 选择合适的材料或构件结构：选用选择合适的材料或构件结构：选用E值高的材值高的材 料或改善构件结构尽可能获得大的刚度；料或改善构件结构尽可能获得大的刚度； 确定适当的构件匹配尺寸或变形的约束条件；确定适当的构件匹配尺寸或变形的约束条件； 采用减少变形影响的连接件，如皮带传动、采用减少变形影响的连接件，如皮带传动、 软管连接、柔性轴、椭圆管板等。软管连接、柔性轴、椭圆管板等。 1. 防弹性变形失效的措施防弹性变形失效的措施 4.1 金属构件失效的预防金属构件失效的预防 2 2. 防塑性变形失效的措

2、施防塑性变形失效的措施 合理选材，选择合适的屈服强度，保证材料质量、组织合理选材，选择合适的屈服强度，保证材料质量、组织 状态及冶金缺陷；状态及冶金缺陷； 准确地确定构件的工作载荷，正确计算应力，合理选取准确地确定构件的工作载荷，正确计算应力，合理选取 安全系数及进行结构设计，减少应力集中及降低应力集安全系数及进行结构设计，减少应力集中及降低应力集 中水平；中水平； 严格按照加工工艺规程对构件成形，减少残余应力；严格按照加工工艺规程对构件成形，减少残余应力； 严禁构件运行超载；严禁构件运行超载； 监测腐蚀环境构件强度尺寸的减小。监测腐蚀环境构件强度尺寸的减小。 3 3. 防高温变形失效的措施防

3、高温变形失效的措施 抗蠕变措施抗蠕变措施 选用抗蠕变性能合适的材料；选用抗蠕变性能合适的材料； 防止装备中构件的超温使用。防止装备中构件的超温使用。 抗应力松弛失效措施抗应力松弛失效措施 选用松弛稳定性好的材料；选用松弛稳定性好的材料； 对使用过程中的构件进行对使用过程中的构件进行 一次或多次再紧固。一次或多次再紧固。 4 二二 韧韧/脆性断裂脆性断裂 二二、韧韧/脆性断裂的预防脆性断裂的预防 设计时充分考虑构件的承载能力，尽可能使塑性变设计时充分考虑构件的承载能力，尽可能使塑性变 形不要发展为断裂；形不要发展为断裂； 操作时保持仪表完好的状态，准确显示操作工况；操作时保持仪表完好的状态，准确

4、显示操作工况； 严格遵守操作规程，严禁超载、超温、超速等；严格遵守操作规程，严禁超载、超温、超速等； 随时注意有无异常变形；随时注意有无异常变形； 定期测厚，尤其有腐蚀、高温氧化等引起壁厚减薄定期测厚，尤其有腐蚀、高温氧化等引起壁厚减薄 的工况。的工况。 1. 防韧性断裂的措施防韧性断裂的措施 5 2. 防脆性断裂的途径防脆性断裂的途径 防脆性断裂的合理结构设计：应考虑材料的断裂韧性水平、防脆性断裂的合理结构设计：应考虑材料的断裂韧性水平、 构件的最低工作温度和应力状态、承受的裁荷类型构件的最低工作温度和应力状态、承受的裁荷类型(交变交变 载荷、冲击载荷等载荷、冲击载荷等)以及环境腐蚀介质；以

5、及环境腐蚀介质； 构件的最低工作温度应高于材料的脆性转变温度；构件的最低工作温度应高于材料的脆性转变温度； 以断裂力学观点选材，除强度外，还应保证足够的韧性；以断裂力学观点选材，除强度外，还应保证足够的韧性； 设计和生产中，要避免应力集中；设计和生产中，要避免应力集中； 采用正确的焊接方法和合理的焊接工艺，保证焊接质量。采用正确的焊接方法和合理的焊接工艺，保证焊接质量。 6 三三 疲劳断疲劳断 裂裂 三三、疲劳断裂的预防疲劳断裂的预防 1. 提高表面质量是提高构件疲劳抗力的重要途径提高表面质量是提高构件疲劳抗力的重要途径 减少制造过程中产生的预生裂纹、尖锐缺口和任何削弱减少制造过程中产生的预生

6、裂纹、尖锐缺口和任何削弱 表面强度的弊病；降低表面粗糙度等。表面强度的弊病；降低表面粗糙度等。 2. 设计和制造时避免设计和制造时避免 缺口效应与应力集中缺口效应与应力集中 3. 减少或消除构件残余应力减少或消除构件残余应力 表面淬火、渗碳、氮化、喷丸、表面滚压、冷拔、挤压表面淬火、渗碳、氮化、喷丸、表面滚压、冷拔、挤压 和抛光等产生有利的残余压应力。和抛光等产生有利的残余压应力。 7 4. 合理的选材和热处理合理的选材和热处理 避免选用缺口敏感的材料；避免选用缺口敏感的材料； 选用优质材料选用优质材料(减少夹杂物的数量、减小夹杂物的尺寸减少夹杂物的数量、减小夹杂物的尺寸)； 合理的热处理可改

7、善夹杂物的形状，减少其影响。合理的热处理可改善夹杂物的形状，减少其影响。 选择合适的载荷频率在一定范围内可以提高疲劳强度。选择合适的载荷频率在一定范围内可以提高疲劳强度。 5. 载荷频率的影响载荷频率的影响 6.利用次载锻炼提高构件的疲劳强度和寿命利用次载锻炼提高构件的疲劳强度和寿命 即构件安装好后，先空载或低载运行一段时间。即构件安装好后，先空载或低载运行一段时间。 8 7. 在操作和检验规程中添加间歇加载内容在操作和检验规程中添加间歇加载内容 通过拟订最佳间歇加载的加载应力大小及其时间来通过拟订最佳间歇加载的加载应力大小及其时间来 提高疲劳强度和寿命。提高疲劳强度和寿命。 8. 改善构件的

8、工作环境条件改善构件的工作环境条件 控制工作温度在一个合适的范围；避免介质在构件控制工作温度在一个合适的范围；避免介质在构件 表面产生蚀坑、微裂纹等缺陷。表面产生蚀坑、微裂纹等缺陷。 9 四四 表面损表面损 伤伤 四四、表面损伤表面损伤 主要是提高构件表面的耐磨性主要是提高构件表面的耐磨性 n 选用耐磨损的材料选用耐磨损的材料 (金属材料或非金属材料金属材料或非金属材料) ； n 合金化提高材料的强硬性；合金化提高材料的强硬性； n 低应力时，通过表面处理低应力时，通过表面处理(如渗硫、渗磷、渗氮等如渗硫、渗磷、渗氮等) 提高表提高表 面硬度；面硬度； n 高应力时，通过热处理获得下贝氏体而提高表面强硬性；高应力时，通过热处理获得下贝氏体而提高表面强硬性； n 通过冶炼或热处理改善材料中析出相的数量、分布和形态；通过冶炼或热处理改善材料中析出相的数量、分布和形态； n 钢中有适量的残余奥氏体或适当提高钢中碳化物的数量。钢中有适量的残余奥氏体或适当提高钢中碳化