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调查与收集失效信息的方法与技巧

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)能反映出各个产品或零部件失效先后顺序的各种迹象。调查、访问包括事故当事人、在场人、目击者等与失效信息有关的其他人员。图3-31 万向轴头断裂件在装置中的位置2)设计的原始依据,如工作压力、温度、介质、应力状态和应力水平、安全系数,预计寿命,所采用的公式或规程、标准。

调查与收集失效信息的方法与技巧

1.现场失效信息的收集、保留与记录

当失效发生后,应及时通知失效分析人员,赶往失效现场,开展现场取证及背景资料收集工作。分析人员尽早进入现场,一方面是进入现场的人越多,时间越长,信息损失量越大。例如,将某些重要的迹象(如散落物、介质)毁掉,残骸、碎片丢失、污染、移位,断口碰伤,可能造成其他假象,或增加新的损伤等。另一方面是这项工作完成得越快,越有利于及早清理现场。

需要收集的信息一般有两类:一类是已经确认能反映失效事故的过程和起因现象的物质;一类是可能用得着的物质和进一步分析的现象。所以,信息的收集、保留和记录工作必然是同分析工作紧密结合的。收集信息时应考虑信息的广泛性,应以客观事实为依据来论证失效的原因和过程。收集的现场信息应满足以下条件:

1)能全面地、三维地、定量地反映失效的现场。

2)能反映出各个产品或零部件失效先后顺序的各种迹象。

3)能反映出失效机理的各种现象。

失效现场信息应注意观察和记录的项目主要有:

1)失效部件及碎片的名称、尺寸大小、形状和散落方位。

2)失效部件周围散落的金属屑和粉末、氧化皮和粉末、润滑残留物及一切可疑的杂物和痕迹。

3)失效部件和碎片的变形、裂纹、断口、腐蚀、磨损的外观、位置和起始点,表面的材料特征,如烧伤色泽、附着物、氧化物和腐蚀生成物等。

4)失效产品或部件的结构、制造特征。

5)环境条件(失效设备的周围景物、环境温度、湿度、大气和水质)。

6)听取操作人员、现场工作人员及佐证人等介绍事故发生时情况(录音记录)。

记录方法包括摄影、录像、笔记、画草图等。但应注意的是,这些记录文献上都应该有简要的文字,用来说明各种记录内容之间的关系,如注明前后左右、时间和比例尺等,局部照片所反映的位置在现场总体照片上的位置(反映局部和整体的关系)。

举一个简单的例子,如不锈钢管开裂,现场收集到的资料有:

1)了解现场情况,简单绘制失效现场的草图,做好记录,以便于在后续失效分析工作中的应用。

2)采集不锈钢管所在现场的位置及周围环境、开裂形态及大小、开裂情况等信息,并以摄影、录像等形式记录下来,如图3-28所示。

3)采集开裂后断口及断口附近情况的信息,并以摄影、录像等形式记录下来,形态如图3-29所示,由图可见,断口及断口附近表面有多条大致平行的裂纹。

4)采集断裂区域的特征情况,如塑性变形、断口角度和纹理、颜色、光泽等能反映断裂时的受力情况、变形和断裂发展过程的各种现象,并以摄影、录像等形式记录下来,形态如图3-30所示,由图可见,断口有严重锈蚀,呈宏观脆性断口。

5)如有必要,收集与失效有关的物质,并注意机械损伤、污染物等痕迹。

6)在重要关键性部位采集试样,供实验室分析使用。

7)清理现场时,将剩余残骸尽量有秩序地放在避风、雨的地方保存,以备在分析过程中由于信息不全而反复再查。

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图3-28 现场环境及开裂形态

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图3-29 断口及其附近表面形态

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图3-30 断口形态

对于重大失效事故,必须将所有残骸、碎片的散落地点用坐标注在草图上,并收集、清点、编号,做出残骸恢复图。重要的失效件要拼装,将形状恢复起来,进行清点和分析。不易找到、飞得最远的碎片往往很重要,搜寻碎片也是要花代价的。

2.背景资料的收集

对于失效事故,尤其是复杂的失效事故,要调查、访问、收集背景资料。调查、访问包括事故当事人、在场人、目击者等与失效信息有关的其他人员。向他们了解失效发展过程及他们认为的失效原因。调查内容还包括:出事前设备的各种操作参数,如压力、温度、流量、流速、浓度、转速等;出事前的异常感觉或迹象,如声音、参数、气温、振动、仪表指示异常及气味、烟火等;设备曾经出现的故障以及相关的文献。背景资料的收集包括:相关的科技档案、工业标准、规程、规范、协议以及文献等,其内容有:

1)失效装备的工作原理及运行技术数据和有关的规程、标准。

例如,失效构件在装配图中的位置,图3-31所示为万向轴头断裂件在装置中的位置。

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图3-31 万向轴头断裂件在装置中的位置

2)设计的原始依据,如工作压力、温度、介质、应力状态和应力水平、安全系数,预计寿命,所采用的公式或规程、标准。例如,依据行业标准设计的换热管材质为S30408,管内介质为水、水蒸气,管外介质为工艺液(稳定轻烃,一种有机溶液),管内工作温度(出/入)为222℃/222℃,管外工作温度(出/入)为186℃/170℃,管内工作压力为2.3MPa,管外工作压力为1.0MPa。

3)选材的依据,如材料性能数据、焊接参数等。例如,表3-2所列是《齿轮传动设计手册》中部分齿轮的选择依据。

3-2 《齿轮传动设计手册中部分齿轮的选择依据

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注:低速、重载大齿轮用钢的Ⅰ~Ⅴ类基本上按淬透性划分。

4)失效件材料的牌号、性能指标、质量保证书、供应状态、验收记录、供应厂家、出厂时间等。例如,某型号的行星齿轮,材料为20CrMoH,表面经渗碳淬火处理,要求:渗碳层深0.9~1.1mm,表面硬度58~62HRC,心部硬度32~45HRC。

5)加工、制造、装配的技术文件,包括毛坯制造工艺(各个环节)的文件,如图样、工艺卡(工艺流程)及实施记录、检验报告实录乃至复查无损检验报告等。表3-3为某构件的部分工艺过程卡。

3-3 某构件的部分工艺过程卡

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6)运行记录,包括:工作压力、温度、介质、时间、开停车情况及开停车次数,异常载荷、反常操作(如超温)及已运行时间等。

7)操作维修资料,如操作规程试车记录、操作记录、检修记录等。

8)涉及合同、法律责任或经济责任,往往需要查阅来往文件和信函。

以上所述各项都必须做,应视分析工作需要而重点进行。这样不但使分析工作更有依据,而且可以免于做一些重复性的实验室工作。应该注意的是,调查资料发现的问题,不一定是失效原因,还必须进一步进行理论或实验的验证,有时可能委托技术力量更强的部门做更深入的计算、测试、分析和研究。

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