參考標(biāo)準(zhǔn)：

[1] GB/T30579-2014 承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別

[2] GBT26610.1-2011 承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則 第1部分：基本要求和實(shí)施程序

GB/T 30579在引言中介紹道，損傷與失效不同之處在于損傷是一個(gè)發(fā)生過(guò)程，失效是損傷積累到一定程度，承壓設(shè)備強(qiáng)度、剛度或功能不能滿足使用要求的狀態(tài)，即出現(xiàn)損傷時(shí)不一定失效，發(fā)生失效前一定出現(xiàn)了損傷。對(duì)于損傷模式識(shí)別，有助于在役設(shè)備的檢測(cè)和評(píng)估，利于在設(shè)備發(fā)生失效前及時(shí)進(jìn)行修復(fù)或報(bào)廢處理。

或許設(shè)計(jì)、制造人士對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不甚熟悉，但如果對(duì)設(shè)備損傷模式有所了解，對(duì)于設(shè)計(jì)中選材或是制定加工工藝等還是有幫助的，可以避開(kāi)一些誤區(qū)。

本文結(jié)合GB/T 30579-2014和GBT 26610.1-2011的附錄A，就損傷模式中的材質(zhì)劣化進(jìn)行簡(jiǎn)要地介紹，其他內(nèi)容見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T 30579列出的材質(zhì)劣化包括15種，分別為：

1. 晶粒長(zhǎng)大

在鋼受熱到一定溫度以上時(shí)發(fā)生晶粒增長(zhǎng)，碳鋼從593℃開(kāi)始，大部分從732℃開(kāi)始，奧氏體不銹鋼和鎳鉻合金在899℃開(kāi)始。

晶粒長(zhǎng)大會(huì)導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度、韌性及抗蠕變能力下降。

如果材質(zhì)中含有鋁、鋁、鋯、鈦、鈮等可抑制晶粒長(zhǎng)大的元素。另外，設(shè)備在進(jìn)行熱處理時(shí)應(yīng)根據(jù)具體材質(zhì)嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時(shí)間。

2. 滲氮

暴露于氮化物含量高的介質(zhì)中，如氨、氰化物等，碳鋼、低合金鋼、300、400系列不銹鋼及鎳基合金等材料表面會(huì)形成硬而脆的表面層，稱(chēng)之為滲氮。

滲氮多發(fā)生于材料表面，呈暗灰色，一定條件下會(huì)出現(xiàn)剝落，并且滲氮層的裂紋可能會(huì)擴(kuò)展延伸至母材。滲氮會(huì)影響材料的耐腐蝕性能，還會(huì)導(dǎo)致高溫蠕變強(qiáng)度、室溫力學(xué)性能（韌性、延展性）、焊接性能下降。

滲氮損傷的主要影響因素包括：氮分壓，溫度（316℃以上可能發(fā)生，482℃以上滲氮敏感性高），Ni含量（30%~80%的合金有較好的耐滲氮能力），以及在介質(zhì)環(huán)境中的暴露時(shí)間長(zhǎng)短。

3. 球化

球化是指材料在高溫（440℃~760℃）長(zhǎng)期使用過(guò)程中，珠光體中滲碳體形態(tài)由最初的層片關(guān)逐漸轉(zhuǎn)變成球狀的過(guò)程。目視一般難以發(fā)現(xiàn)，主要通過(guò)金相分析判斷。

球化會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低，但延展性一般會(huì)增大，應(yīng)力集中區(qū)域會(huì)發(fā)生變形。不過(guò)，若無(wú)外加高應(yīng)力，或球化部位不在應(yīng)力集中區(qū)域，或沒(méi)有其他損傷聯(lián)合作用，很少發(fā)生失效。

所用常用牌號(hào)的碳鋼和低合金鋼都可能出球化。

材料出現(xiàn)球化的同時(shí)，還可能伴隨著出現(xiàn)石墨化。

4. 石墨化

長(zhǎng)期在427℃~596℃溫度范圍內(nèi)使用的碳鋼、0.5Mo鋼，珠光體顆粒容易分解成鐵素體顆粒和石墨。石墨化宏觀觀察難以發(fā)現(xiàn)，也主要是通過(guò)金相檢測(cè)判斷。

如果是球狀石墨隨機(jī)分布于鋼材各處，材料的抗拉強(qiáng)度會(huì)下降，但不全降低材料的抗蠕變能力；如果球狀石墨鏈狀分布或集中在局部區(qū)域的同一平面上，可能出現(xiàn)脆性斷裂，具有破壞性。而石墨化損傷末期會(huì)出現(xiàn)蠕變強(qiáng)度下降，包括微裂紋或微孔洞形成、表面及近表面開(kāi)裂。

石墨化的特點(diǎn)：

427℃以下，石墨化速率極慢；

454℃下材料的輕微石墨化需要30~40年時(shí)間，538℃以上嚴(yán)重石墨化僅需5年時(shí)間；

局部屈服和顯著塑性變形的區(qū)域，易發(fā)生石墨化；

含有鉻元素（0.7%即可）的材料，石墨化幾乎不發(fā)生。

5. 滲碳

高溫下金屬材料與富碳材料或滲碳環(huán)境接觸，碳元素向金屬材料內(nèi)部擴(kuò)散，產(chǎn)生金屬碳化物脆性相。

材料表面的滲碳層硬而脆，冷卻時(shí)可能開(kāi)裂或剝離。

材料表面硬度的增加，高溫蠕變延展性，及韌性、焊接性和耐腐蝕能力都會(huì)降低；

滲碳后合金的鐵磁性可能增加，并且滲碳會(huì)消耗掉周?chē)w的元素。

碳鋼、低合金鋼，300、400系列不銹鋼，鐵含量高的鎳基合金（600、800）等都有可能出現(xiàn)滲碳。不過(guò)，鉻、鎳元素含量高的材料，抗?jié)B碳能力較強(qiáng)。

降低溫度，或降低碳活性，可以預(yù)防滲碳的發(fā)生。

（待續(xù)）