基于风险的检验与失效分析

1、基于风险的检查和故障分析，华东理工大学机械工程学院上海设备故障分析与预防研究中心王银培教授，基于风险的检查通过检测、监控、维护、更换/重新设计系统地管理设备故障的风险，王永平教授，90岁，实施RBI的一般流程和基于风险的检查系统，完全集成的基于风险的检查系统的步骤应包括检查活动，RBI方法可用于定性、定量或两者兼有。两者都执行风险评级措施。定性方法和定量方法的主要区别在于区别的程度。定性方法只需要不太详细的设备信息，因此它们的识别能力更有限。定性方法通常用于对工厂的主要部分进行分级，以便优先考虑定量RBI研究或类似活动。91，风险检查和故障分析，王永平教授，不同数据在数据收集中的影响程度，故障

2、可能性和故障后果，使用商业数据库时只有正确的数据才能有正确的结果，摘要，92，风险检查和故障分析，王永平教授，风险检查和故障分析，王永平教授，93，第二，故障分析，故障分类，故障分析，宏观分析和技术分析的一般过程，风险检查和故障分析，王永平教授，94，故障率曲线，规定故障率和风险检查和故障分析，王永平教授，95，浴盆曲线的三个阶段，早期故障阶段，早期故障率较高，故障率迅速下降的原因主要与制造缺陷或使用不当有关。 预防措施：产品出厂前进行可靠性试验，根据偶然故障或随机故障的低故障率，产品保修期的制定是稳定的，这是产品的最佳使用期限，也就是说，如果使用寿命要降低现阶段的故障率，就必须改进设计、材料

3、选择和工艺，磨损故障率又会急剧上升，表明产品已经进入“老年期”，及时修复和更换磨损件，以推迟磨损故障期的到来。风险检查与失效分析王教授，96，从经济法的角度对失效进行分类，从经济法的角度对失效进行分类是为了明确失效、正常损失和失效所造成的损失的法律责任和经济责任，以及浴盆曲线的第三阶段、本质缺陷和产品质量问题，制造商应对误用和不当使用造成的失效负责，用户应承担洪水、火灾、炸弹爆炸等意外不可抗力造成的损失。保险公司应负责区分误用和基本故障，以明确制造商之间或制造商和用户之间的责任。，风险检查和故障分析，王永平教授，97，故障分类其他分类方法，从故障分析的技术角度对故障进行分类。相似的组件会以不同

4、的方式失效，而不同的组件会有相同或相似的失效特征。从技术角度进行分类，可以揭示故障的本质和规律，从而防止故障模式成为故障零件根据故障模式和故障机理表现出来的特征。失效机制是导致失效的物理和化学过程。按模式和机理分类是指宏观和微观相结合，由外向内揭示故障的物理本质，根据故障元件的类型分类研究故障规律，加强生产中的质量控制、风险检查和故障分析。王永平教授，98，失效分析思想，由于零部件的工作条件、失效模式和机理不同，失效分析思想也不同。一般来说，它可以概括为：基于分析和检验项目的分析思路主要用于构件失效分析。基于故障原因和故障模式的分析思想主要用于系统故障分析。在系统失效分析的思路上，有：从失效结

5、果出发的失效树分析(FTA)、从失效原因出发的失效原因逐步分析(顺序)、从失效原因出发的失效模式分析(FMECA)、风险检验与失效分析王永平教授，99，失效分析的思路，机械失效分析的“五个为什么”方法，即失效因果关系的直接分析法，是由一家位于美国的日本汽车制造商提出的。在分析机械故障的过程中，至少要提出五个“为什么”，并对这些问题给出合理的答案，从而找出故障原因。例如：关于离心泵和机械密封的故障，为什么密封会失效？(密封面打开，固体物体进入。如果密封面没有打开，固体就不可能进入。)为什么密封面是敞开的？(由于振动和系统的共同压力，用于固定旋转部件的紧固螺栓松动。)为什么螺栓松了？(因为密封圈安

6、装在硬化套筒上)为什么要安装在硬化套筒上？(由于包装转换，使用库存的套筒)，风险检查和故障分析，王永平教授，100，故障分析的概念，为什么装配工不能区分硬套筒和软套筒？(因为他们在同一个桶里)为什么他们在同一个桶里？(因为他们使用相同的零件号)为什么他们使用相同的零件号？如果你不能提出或回答足够多的理由，你可能找不到原因。例如，为什么印章无效？(离心泵发生气蚀，导致密封环表面开裂。)为什么会出现气穴现象？(离心泵的吸入压头太低)为什么离心泵的吸入压头太低？为什么水箱里的水位太低了？(我不知道)我不知道为什么。事实上，水箱中的浮标被一根腐烂的杆子卡住，导致水位指示失败，未能正确指示水箱的水位，导

7、致水箱中的水位过低。风险检查与故障分析，王永平教授，101，故障分析思路与方法，逐因素排除法5M1E:操作员(人)，机械设备系统(机)，材料(制造)与环境管理(管理)从以上六个方面分析事故原因，风险检查与故障分析，王永平教授，102，故障分析思路与方法，系统工程故障树法(FTA)找出所有可能与事故发生相关的原因为手段， 并通过图形清晰地展示分析对象的过程或结果，可以方便地计算系统失效的概率因子图分析失效分析专家系统、失效分析案例库、风险检验和失效分析王永平教授，103，失效分析思想和方法。一旦某个部分出现故障，就有必要将设备-环境-人作为一个整体来考虑。首先，分别考虑和分析设备、环境和人员。然

8、后，根据调查数据和检查结果，采用“排除法”逐一排除不可能的问题，并对剩余问题进行认真分析。通过实验分析，找出了失效原因。如果设备制造的全过程是系统，可以从设备制造的角度来考虑。可以考虑以下几个方面：(1)设计不当；(2)物质问题；(3)热加工缺陷；(4)冷加工缺陷；(5)装配和检查不当；(6)使用和维护不当。风险检验与失效分析王永平教授，104，失效分析思路与方法，根据失效类型和失效模式(机理)分析的思路，机械产品一旦失效，一般有四种失效模式：变形、断裂、腐蚀和磨损。首先，根据失效零件的使用条件、表面形貌和断裂宏观、微观形貌确定失效模式，然后通过实验数据分析失效原因。通常，与失效相关的使用条件

9、是强力、时间、温度和环境。根据这些诱发条件，可以初步确定故障模式，排除大多数其他原因。风险检验与失效分析王永平教授，105，失效分析思路与方法，根据断裂特征，判断是否是由缺陷引起的，如材料缺陷、制造缺陷、装配缺陷等。根据断口形貌，初步确定了环境介质的影响，分析观察了未破损腐蚀失效零件的表面、颗粒和介质，初步提出了腐蚀失效。观察了磨损零件的表面磨损形貌、表面裂纹和磨粒。风险检测与失效分析，王永平教授，106，宏观分析技术，裂纹源识别，裂纹周围和端部的情况痕迹分析和模拟试验，材料的失效机理和预防，107，思考问题，假设有一个铸造黄铜件，在其表面上贴上钢印(数字)，然后归档。你能认出这个原始号码吗？

10、如果这些数字是在模子里铸出来的，一旦它们被归档了，还能被识别出来吗？抛光后，用NH4OH-H2O2蚀刻。由于强烈的塑性变形和密集的位错缠结，蚀刻过程进行得更快。而铸件上的数字文件在被平铺后无法显示。风险检查与失效分析，王永平教授，108，断裂源识别法，碎片拼接法，将碎片依次放在一起，紧度好的先破，紧度差的先破，图中A先破。风险检验和失效分析，王永平教授，109，“t”型法，如果一个零件上有两个以上的裂纹，横向裂纹是主要裂纹，在图中，裂纹源位于裂纹a的o或o处，风险检验和失效分析，王永平教授，110，多分支法，在图中，连接处是裂纹，风险检验和失效分析，王永平教授，111，氧化法，当断裂面是由腐蚀

11、介质或温度产生时，零件具有严重的，风险检验与失效分析，王永平教授，112，风险检验与失效分析，王永平教授，113，人字形法的人字形出现在钢板的断口上，“人”字形的头部指向裂纹源，材料的失效机理与预防，114，风险检验与失效分析，王永平教授，115，径向划线法中径向条纹的汇聚点是材料的裂纹源，失效机理与预防，116，风险检验与失效分析，王永平教授韧性材料的最小应变法：宏观变形先小后大，小变形是裂纹源。 剪切唇在断口上容易识别，其特征断口光滑，与主应力方向成45角，外表面有毛刺，剪切唇的对面是裂纹源。对于疲劳断裂，裂纹源是根据壳型来判断的，裂纹源位于弧形条纹的圆弧中心。，裂纹源识别方法，风险检验和

12、失效分析，王永平教授，118，当金属发生脆性断裂、疲劳断裂和应力腐蚀断裂时，由应力和强度决定的裂纹方向一般垂直于主应力方向。例如，当塔架轴疲劳时，起源于四个角的疲劳裂纹沿垂直于主应力线的方向扩展，并最终形成碟形。当韧性金属在平面内承受扭转载荷或应力时，裂纹扩展方向通常平行于剪切应力方向，例如，韧性材料切割断裂。风险检验与失效分析，王永平教授，119，裂纹方向与强度原理有时，虽然应力原理不利于裂纹向该方向扩展，但裂纹仍向该方向扩展，因为裂纹扩展方向不仅要按应力原理进行，还要按材料强度原理进行，这意味着裂纹总是倾向于沿阻力最小的路径扩展，即材料的薄弱环节或缺陷。例如，有时根据应力原理扩展的裂纹突然

13、转向，这显然是由于材料的内部缺陷。在这种情况下，缺陷的痕迹或证据往往可以在转折点上找到。风险检验与失效分析，王永平教授，120，裂纹方向，一般来说，当材料均匀时，应力原理起主导作用，裂纹按应力原理扩展；当材料明显不均匀时，强度原理起主导作用，裂纹按强度原理扩展。风险检验与失效分析，王永平教授，121，裂纹周围和端部的情况，金属表面和内部缺陷是裂纹源，缺陷一般可视为裂纹源；裂纹的转折点经常会发现某些材料的缺陷；高温下产生的裂纹，或高温下经历的工艺裂纹，通常在裂纹周围有氧化和脱碳的痕迹。因此，通过分析裂缝周围的情况，我们可以了解裂缝所经历的温度范围和构件的工艺历史，进而判断产生裂缝的具体过程。风险

14、检验和失效分析，王永平教授，122，裂纹的周长和末端。同时，裂纹周围环境的分析还应包括裂纹两侧形状耦合的比较。在金相显微镜下观察淬火和疲劳裂纹时，虽然裂纹趋势是弯曲的，但一般来说，裂纹两侧的形状是耦合的；然而，裂纹、划痕、磨削裂纹、折叠裂纹和变形裂纹的耦合特性并不明显。因此，裂纹两侧的耦合可以作为判断裂纹性质的参考。一般来说，疲劳裂纹和淬火裂纹的端部是尖锐的，而铸造热裂纹、磨削裂纹、折叠裂纹和发纹的端部是圆的和秃的。因此，裂纹尖端的情况也是综合分析裂纹性质和原因的参考。风险检查和失效分析，王永平教授，123，痕迹分析，当一个部件失效时，由于机械、化学、热、电和其他环境因素单独或共同作用，会在该

15、部件的表面或表层留下一些痕迹。对痕迹进行了分析，并对痕迹的形成机理、过程和影响因素进行了研究，即痕迹分析痕迹类型、机械接触痕迹、腐蚀痕迹、电蚀痕迹、危险性检查和失效分析王永平教授，124，痕迹分析，痕迹分析的主要内容，痕迹形态(或图案)，特别是塑性变形的具体形状、大小、数量和分布，反应产物、变色区域、隔板和污染物痕迹区域以及污染物和反应产物的化学成分；痕迹颜色的类型、色度和分布、反射率等。痕迹区域物质的组织结构；痕迹区域的表面特性(耐磨性、耐腐蚀性、显微硬度、表面电阻、涂层附着力等。)；痕迹区域的残余应力分布；痕迹区域散发的各种气味；痕量区的电荷分布和磁性。风险检查与失效分析王永平教授，125，模拟试验是在对失效零件进行现场调查和分析的基础上，使设备部件在实际工况下以相同的失效模式再次失效，然后根据试验结果分析失效原因。失效模拟是失效分析