【紧固件】的蠕变失效，紧固件的蠕变失效现象是怎么回事？ 　　

　　

　　 　　

　　

　　紧固件蠕变三阶段 　　

　　

　　 　　

　　

　　蠕变是金属零件在应力和高温的长期作用下发生变形的失效现象。晶粒沿晶界滑动引起的变形是蠕变的主要机制。当变形温度升至0.35~0.7Tm(Tm为熔点温度)时，晶界附近薄层区恢复软化，变形继续进行。变形后发生畸变，需要重新恢复和软化，使变形在这些区域继续进行，这就是所谓的晶界滑动。因为恢复需要一定的温度和时间，晶界滑动只能在高于一定温度的温度下进行。 　　

　　

　　 　　

　　

　　金属的拉伸蠕变曲线，分为三个阶段3360 　　

　　

　　01 　　

　　

　　第一阶段的 　　

　　

　　蠕变速率由快变慢，与晶体缺陷的重新分布有关。 　　

　　

　　02 　　

　　

　　第二阶段 　　

　　

　　结果表明，硬化和回复两种机制处于平衡状态，蠕变速率为常数。这个阶段在整个蠕变过程中占有很大比重。 　　

　　

　　03 　　

　　

　　第三阶段 　　

　　

　　此时金属的变形和硬化不足以阻止金属的变形，有效截面的减小加快了蠕变速率，导致断裂。 　　

　　

　　 　　

　　

　　上述三个阶段在任何材料的蠕变曲线中都没有发现，在蠕变过程中预拉伸零件尺寸发生变化并导致失效的现象称为热松弛。例如，用于紧固件压力容器法兰的螺栓，在温度和应力的长期作用下，会因蠕变而伸长，导致预紧力降低，可能导致压力容器泄漏。 　　

　　

　　主特征速度很缓慢 　　

　　

　　 　　

　　

　　根据零件的具体工作条件，可以分析是否存在蠕变的条件(温度、应力、时间)。没有合适的温度和足够的时间，就不会发生蠕变或蠕变断裂。在蠕变断裂的最终断裂区，撕裂脊不如室温拉伸断裂区清晰。在扫描电镜下，蠕变断口附近的晶粒形状往往不拉长，但有时在高倍镜下可以看到蠕变空洞。 　　

　　

　　工艺性区别与方法 　　

　　

　　 　　

　　

　　蠕变失效的识别方法：热松弛和塑性变形，两者在宏观上都有残余变形，容易混淆。塑性断裂和永久断裂(或蠕变断裂)容易混淆，因为宏观上，断裂前有变形，断裂附近有颈缩。区别可以从以下几个方面考虑。 　　

　　

　　 　　

　　

　　众所周知，工况的不同是在拉应力的作用下发生塑性变形和塑性断裂，过程更快，温度更低。热松弛和永久断裂是温度和时间起重要作用的失效过程。较高的工作温度和较长的使用时间是这种失效模式的必要条件。 　　

　　

　　 　　

　　

　　对于工况，除了查阅文字资料，直接查看残骸上是否有高温的痕迹，比如氧化色。分析工作条件时要小心。比如高温压力容器长期低压工作，压力突然升高，导致连接螺栓断裂。只有了解不同工况下的相关压力、温度和服役时间，才能具体判断服役蠕变是否失效。 　　

　　

　　 　　

　　

　　断口形貌的差异塑性断口上的韧窝非常清晰，微孔聚合的部分尖锐，这些部分在扫描电镜下呈现出白色亮线。在蠕变断口上，微孔汇聚的地方比较钝，扫描电镜观察这些地方没有明显的白色亮线。在蠕变断口上，可能会看到氧化色，有时还会看到蠕变孔洞。 　　

　　

　　 　　

　　

　　断口附近金相组织的蠕变多为沿晶断裂，而塑性断裂多为穿晶断裂。在蠕变样品中可以看到蠕变孔。另外，碳钢在高温下长时间停留，碳化物会有一定程度的研磨。 　　

　　

　　延续性抗 　　

力与措施

　　

　　

设计方面根据产品的特点,正确地选择材料和确定零件尺寸至关重要。近年来为适应产品的使用温度和负载不断提高的要求,研制出不少新材料,但是能够提供给设计人员使用的蠕变性能数据却不够充分。在这种情况下,一方面有可能出现由于设计的应力水平偏高而导致早期失效。

　　

　　

另一方面也可能设计过于保守,而造成不必要的浪费。例如,热电站的设计寿命一般为10万h。在我国有很多540度,10MPa电站高压锅炉的主蒸汽管道貌岸然已相继达到设计寿命,但根据*近的寿命估算指出,可以有把握将这些锅炉的使用寿命延长到20万h。

　　

一般说来,这种失效形式需要较长的时间,因此反应速度迟缓,有效的措施是根据材料蠕变性能的测试和积累,进一步研究决定。

　　

　　

制造方面严格质量管理,避免不符合技术规范的零件装配产品,这对失效周期较长的产品,尤为重要。当然,具体的措施应在产品服役中的失效分析基础上形成。

　　

　　

使用时采用措施超负荷使用是产品蠕变失效的常见原因,因此在使用中严格控制使用条件,是提高产品寿命和可靠性的极为重要的措施。加强对正在服役的产品,以及关键零件的质量状况进行监控,是保证产品可靠性的有效措施。