工程结构脆性断裂事故分析
工程结构脆性断裂事故分析
工程结构脆性断裂事故分析
钢脆性和工程结构脆性断裂，周顺深编，上海科学技术出版社，1983
自本世纪初以来，桥梁、船舶、压力窗口、管道、球罐、热电站发电设备的汽轮机和发电机转子以及其他设备曾发生脆性断裂事故。近20年来，随着焊接结构的大型化、钢结构截面增厚以及高强度钢的采用，容易引起焊接结构的脆断。例如由于压力窗口的大型化、厚截面或超厚截面压力窗口增多以及化工、石油工业中低温压力容器的使用，使脆断事故迭有发生。这些事故引起世界各国的关注，推动了对脆性断裂问题的研究，英、日本等国家成立专门机构对脆断事故进行分析和研究，并提出了工程结构脆断防止措施。
（一）压力容器脆性断裂
压力容器断裂可能有塑性断裂、低应力脆性断裂和疲劳损坏等几种形式，特别是脆性断裂更引人注意。压力容器一旦发生脆性断裂，则将整个结构毁坏，其后果甚为严重。早基Shank曾对压力容器的破坏作了调查，在调查报告中收入压力容器脆性断裂事故18例，其中最典型的例子为：1919年美国马萨诸塞州糖浆贮罐脆性断裂事故。事故原因是由于整个贮罐强度不够，特别是对局部应力集中缺乏考虑，以致在糖浆的内压作用下产生脆性断裂。本世纪40年代球形贮罐的破坏事故更为突出，1943年美国纽约州有一个直径12米的大型贮气罐，当温度降到－12℃时发生脆断。1944年10月美国俄亥俄州煤气公司一台球形液态天然气贮罐（直径21.3米、高12.8米、工作压力5磅/平方英寸、工作温度－162℃）发生了一次严重的脆性断裂事故。1945年美国一台工作温度为－110℃的甲烷塔发生脆断。1947年冬苏联几个石油贮罐在气温－43℃时脆断。1965-1971年期间压力容器脆性断裂事故达10余次之多。下面介绍几个较典型的压力容器脆性断裂事故。
（1）化工氨合成容器脆断
1965年英国Imminghan合成氨厂使用的大型厚壁压力容器，在水压试验时发生脆性断裂。该容器全长18.3米、外径2米、壁厚150毫米。容器壳体材料是Mn-Cr-Mo-V钢。破坏是从锻造法兰和筒身的环向自动埋弧焊缝处开始的。锻件上有偏析区，在偏析区与熔合线交点附近产生边长约10毫米的三角形裂纹，此处是破裂的起始点。断裂原因是由于在法兰一侧的环向焊缝熔合线上碳和合金元素偏析，以致使该区具有高的强度和硬度，测定结果表明：偏析区的HV硬度为420-460，而热影响区的HV硬度为310-360;另外，再加上焊接后热处理不完善，其消除应力退火比原定温度偏低130℃左右，从而使焊缝金属脆化，20℃时该焊缝金属的却贝冲击能只有1.5公斤·米/平方厘米，而正常热处
理后的却贝冲击能值为6公斤·米/平方厘米。由此可知，
低合金钢焊缝金属对焊接后消除应力处理的温度是很敏感的，因之，我们必须重视焊后热处理。
（2）锅炉汽包脆断
1966年英国Cockenize电厂锅炉汽包在水压试验时发生脆性断裂。汽包是用Mn-Cr-Mo-V钢板制造的，筒体全长23米、内径1.7米、壁厚140毫米。该容器采用了以新的贯通形管接头代替旧的管接头。在沿该管接头的汽包筒身内侧靠近省煤器管接头处潜伏着一个长度为330毫米、深为90毫米的大裂纹，并且裂纹表面已发黑。破坏就是从这里开始的。裂纹呈人字形方向扩展。
经检查表明：在原始钢板中没有发现任何缺陷，而且在裂纹起始处材料的金相组织未发现异常的特征;汽包的设计、所用材料、制造方法、热处理以及检验均符合于英国标准1113-1958要求。而且焊接完毕后，在消除应力退火前用磁粉探伤并未发现任何裂纹。经研究确定：这条裂纹是在消除应力退火处理的初期阶段就已形成，但尚未扩展成脆性临界裂纹。而且认为这种裂纹产生原因是由于在较低温度时急剧加热所产生的热应力和焊接残余应力相迭加，以及氢的延迟破坏等因素综合作用的结果。
这个事故清楚地告诉我们，大型厚壁压力窗口刚性大的焊接部位氢的延迟破坏是危险的，在消除应力退火处理的过程中要注意加热速度，以免产生裂纹，并且在退火后应进行探伤检查，以防漏检。
1969年西德一台由MnNiMoV（BHW38）低合金钢制造的锅炉汽包，在水压试验时也发生脆性断裂。该汽包外径为1600毫米、筒体壁厚为75毫米、总长度为11.6米。这种钢的成分规定为：0.16C、1.33Mn、1.14Ni、0.22Mo、0.14V、P和S<0.015。水压试验时注入热水温度为65℃，在试验过程中没有测定汽包实际温度，当水压应力达到工作应力1.3倍时汽包突然发生破坏。刚爆破时汽包壁温度为35℃，这说明该汽包脆性断裂温度约为35℃。
对断裂后钢板进行化学成分的分析表明：钢中Mn含量为1.72％、Al含量为0.06%。其中，由于Mn含量值比标准规定的高，以致使钢板具有高强度和低冲击韧性，由此所得的屈服强度值比标准规定的下限值高20公斤/平方毫米，而在0℃时却贝冲击韧性值约为2.3-4.3公斤·米，比原来规定的指标低。
对该汽包破裂处断口观察表明：在第一个下降管管接头附近有一条长度为240毫米、深度为15毫米的裂纹。断口已经发黑，而裂纹边缘有氧化皮，这一事实证明：裂纹是在消除应力退火过程中产生的。脆性断裂是从第一个下降管缺陷位置处开始，向封头延伸的裂纹有三条。
由上述分析可知，西德的这个汽包脆性断裂事故主要原因是，由于下降管管接头
处产生消除应力退火裂纹，同时在水压试验时水的温度偏低以及钢中Mn含量偏高使钢的强度增高而韧性降低等因素所造成的。
通过上面两个例子，说明锅炉汽包用的低合金钢对消除应力退火处理的再热裂纹形成是敏感的。因之，对这类钢消除应力退火处理过程应严加控制，并且在处理后还要细致检查有无裂纹存在。
（3）多层圆筒容器脆裂
1970年日本一台多层压力窗口发生脆性断裂。该容器全长为6.02米、内径1.56米、壁厚144毫米，是用HT60钢制造的。容器焊完后未作消除应力退火处理就
进行水压试验，当试验压力达到1.5倍设计压力时突然破裂。断裂发生在筒体与锻造封头的环焊缝靠近锻件一侧的熔全线上。造成脆性断裂的原因：在焊接到30毫米深度部位时，由于焊缝中氢的影响引起断续裂纹及焊接残余应力的作用，在水压试验中裂纹继续扩展达到临界裂纹尺寸后才发生脆性断裂。
这个压力容器的断裂是由于焊接后未作消除应力处理所造成的。
（4）球形容器脆断
60年代球罐容器破坏事故率有所降低。近年来，在制造大型球罐中由于采用了高强度钢，又发生了球罐的破坏事故。日本高压气体安全协会对球罐破坏事故作了调查。日本用HT-60和HT-80钢制造的大型球罐，在45只球罐中就发现近2000条裂纹，其中长度超过10毫米的有600多条左右，1968年两只直径为10米以上球罐在水压试验时发生破裂。
1968年日本德山厂一台大型球罐在水压试验时发生脆性断裂。当时容器内水温为8.5℃。该球罐是用强度为80公斤级高强度钢制造的。裂纹发生在球罐下底部的焊缝处，造成这次事故原因：是由于焊接工艺操作不当，焊接规范所规定的输入热为48千焦/厘米，而实际上其平均值为50千焦/厘米，在脆性断裂附近的焊接输入热为80千焦/厘米，由于热量太大，以致使焊缝和热影响区的韧性显著降低，并且产生较大的焊接残余应力;另一个原因是在焊缝区由于氢的聚集而引起氢裂纹。
1968年日本千叶炼油厂一个大型球形容器水压试验时，当压力达到18.2公斤/平方厘米时，该容器下底部发生脆裂。该容器是用HT-60高强度钢制造的，底部钢板厚度为27毫米，裂纹全长为10米左右，破坏是沿焊接接头熔合线区发生的。在破断面上可找到近50个脆裂起源点。经检查表明：在装配过程中，将顶极板的月牙板和底极板的月牙板互相装错，顶极板的月牙板比底极板约小20毫米。造成了焊接困难。最后用嵌进金属进行焊接，造成较大焊接错边和角变形，这是引起脆性断裂的主要原因。
（二）船舶脆性断裂
在焊接结构断裂中，船舶的脆性断裂事故颇受人们注意。在第
二次世界大战期间，美国的焊接“自由轮”在使用过程中发生大量的破坏事故，其中238艘向完全报废、19艘船沉没。船舶损坏有完全断裂或部分断裂两种情况，据统计有24艘船舶脆断成两半的情况。
Shank等人对船舶的脆性断裂事故作了详细调查，并获得了大量数据。认为造成最主要的原因是钢的缺口敏感性。更值得注意的是：大部分船舶脆断是在气温较低的情况下发生的。当时美国船舶技术标准中没有列出对船舶钢板的缺口敏感性和低温韧性的性能要求。
第二次世界大战后船舶脆断最典型的例子是：1956年英国最大油轮“世界协和”号，在爱尔兰海的一次大风暴中轮船破裂成两段，当时海上温度为10.5℃。后经调查表明：裂纹发生在船腹中部，裂纹由船底开始沿船的两侧向上扩展，并穿过甲板。裂纹是不连续的，而是由若干单独的裂纹所组成。
总结船舶脆性断裂原因大致可归纳为：①钢板低温脆性所引起;②脆性断裂是由应力集中处开始;③钢板具有较大的缺口敏感性.
(三)桥梁脆性断裂
在1935年前后,比利时在Albert运河上建造了大约50座焊接桥梁,这些桥梁在以后几年内不断发生脆性断裂事故.1938年3月比利时Albert运河上Hasseld桥全长74.5米的焊接结构,在气温-20℃时发生脆性断裂,整个桥梁断成三段坠入河中.1940年又有两座桥梁在-14℃温度下发生局部断裂,其中一座桥梁在下弦曾发现长达150毫米裂纹,裂纹是由焊接接头处开始的;另一座桥梁在桥架下弦曾发现六条大裂纹.据统计,在1947-1950年期间比利时还有十四座桥梁发生脆断事故,其中六次是在低温下发生的.
1938年在德国柏林附近,一座公路桥梁在气温-10℃发生局部脆性断裂,曾发现长达三米的裂纹,断裂是由过渡到下盖板的焊接处开始的,经查明在焊接处存在较大的残余应力.
1951年加拿大魁北克河上Duplessis桥,在气温-35℃时桥西侧一段长为45.8米的大梁发生脆性断裂,并坠入河中.引起脆断的裂纹是由对接焊上翼缘板过渡到腹板的凹角处开始的,并向腹板中心扩展.后经调查证实,该洗染脆断主要原因之一是钢材质量差,断裂的翼缘板是用沸腾钢,钢板内存在碳和硫的偏析以及大量的夹杂物,钢材冲击韧性很低.另外一个重要原因是在翼缘板与腹板过渡部分存在较大的应力集中.
1962年澳大利亚墨西尔本附近的金斯桥四根梁毁坏,经查明四根梁均为脆性断裂,断裂是由翼缘盖板末端与主翼缘相连的角焊缝处开始的,引起的原因不明. (四)汽轮机和发电机转子脆断
国外汽轮机和发电机转子脆性断裂事故已发生多次.汽轮发电机组在1948-1958年期间共发生13起脆断事故,其中五次是由超速试验或调鼓掌器失灵造成的.因之,对转子
脆断问题研究及其防止已引起人们的重视.
美国有一台汽轮机转子断裂是从固定汽轮机叶片的槽内两个销子孔处开始的,然后延伸到主轴.断裂通过了叶轮和主轴的截面,而使整个转子损坏.该转子是用1%Cr-1%Mo-0.25%V钢制成的,其工作温度为512℃,旋转速度为1800转/分.造成转子断裂原因:在靠近第二级叶轮处有很高的残余应力,钢的高温持久塑性很低,高温蠕变断裂试验表明:缺口的持久强度已远低于光滑持久强度,该钢材已显示出较大的持久缺口敏感性,而呈现出高温蠕变脆性.因之,其脆断是由销子孔应力集中处产生.
1954年美国Arizona电站一台14.7万千瓦汽轮发电机组设备的发电机转子,在平衡运转情况下发生突然断裂.该转子材料为NiCrMo钢.转子脆断后断口表面有一个圆形斑点, 脆性断裂是以此为核心开始的,此圆形斑点若沿轴纵向剖面可观察到小的裂纹.文献认为:此圆形斑点可能是由于氢溶解所形成的裂纹.
观察其断口表面表明:断裂起源于钻孔底部拐角应力集中处.经分析表明:在靠近拐角处有一个合金元素偏析区域,在此区域钢的韧性降低,以致产生脆断.
美国Ridgeland电站一台16.5万千瓦汽轮机低压主轴,在超速脱扣试验时发生脆断.该主轴材料是采用Ni-Mo-V低合金耐热钢.经分析表明:钢中存在白点是造成该主
轴发生脆断的主要原因,由此以白点为起点引进疲劳裂纹,然后发生脆性断裂. Pittsbury电站转子断裂起源于非金属夹杂物,断裂是从2×5英寸处集中有硅酸盐夹杂物地方开始的,就是图中白圈范围产生裂纹,当转子旋转时裂纹继续扩展,直到最后断裂.
现将上面所叙述的Arizona等四个电站汽轮机和发电机转子材质情况和断裂经过列于表1-2.这些转子脆断原因如下:①所用材料具有高的脆性转变温度(FATT);②主轴开孔处应力集中大于断裂应力;③转子钢材中存在白点/大块非金属夹杂物等缺陷.
1969年9月美国Hinkley Point”A”核电站一台汽轮机低压转子在室温超速试验时发生脆断.材料是0.3C-3%Cr-0.5%Mo钢,σs=76公斤/平方毫米,于1958-1959年制行过程中应力腐蚀引起的.对断裂园子材料韧性测定结果列于表1-3,由表可知,FATT比较高,而材料的断裂韧性和却贝冲击韧性值均较低,钢材呈现了脆性倾向.经金相观察表明:原始奥氏体晶界较为明显,微裂纹沿晶界发生.这些试验结果表明:主轴脆性断裂的原因是键槽底部应力集中、应力腐蚀引起裂纹、钢材有高的FATT以及材料韧性已相当低，再加上超速试验时应力增大等。
最近报道：美国Gallatin电厂发生了一次汽轮机中、低压转子突然断裂事故。该机组于1957年5月投入运行，前后共运行17年，经历了288次起动，其中183次热态或停机72小时后的冷态起动，105次冷态走
动。在1976年6月19日停机6天维修后又起动时，中低压转子发生脆断。脆断是沿轴向又延伸到径向将转子分成几大块。
对该转子脆性断裂原因分析表明：在轴孔各有一个预先存在的开裂面，此处可看到大块氧化区。在第7级叶轮下轴孔内有一条长140毫米、深6.3毫米的裂纹。在靠近轴孔位于转子直径相反方向有两块晶间断裂区，在该区域内含有大量的硫化锰夹杂物，在此处产生脆性断裂的微裂纹，而裂纹是由此开始扩展的。经显微分析表明：断裂区的裂纹是晶界裂纹，因此，转子的脆断是在较低温度时的晶间脆断。由上述分析可知：转子中存在非金属夹杂物是引起脆断的主要因素，另外该转子在冷态走动其工作温度低、材料韧性变差的情况下，小裂纹逐渐扩展到临界尺寸而告断裂。
上面介绍了50年代和近期的汽轮机、发电机转子脆断事故，总结造成转子脆断的原因大致可归纳为：钢中存在缺陷（如白点、大量夹杂物、裂纹等）、钢材的脆性转变温度高、大部分转子脆性断裂发生在较低温度下超速试验中、钢材韧性变差（特别是高温持久塑性降低）、结构中缺口槽或热套叶轮间存在高的应力集中、在运行过程中缺口槽处应力腐蚀引起裂纹等。
（五）高温脆性断裂
电站和石油化工部门的高温设备的零部件，在高温长期运行过程中，由于钢材内部组织发生变化，引起高温脆性断裂现象，这种脆性一般是高温蠕变脆性，目前已引起研究者的重视。
（1）锅炉导汽管脆断
苏联制造的锅炉导汽管，在高温长期运行下发生脆断事故已多次。该导汽管是连接高温过热器出口联箱和集汽联箱，管子规格是φ133×10毫米，材料是12XM
Φ钢。
在1968-1969年期间БК－200/100型锅炉导汽管曾爆管三次，该锅炉的额定蒸量为220吨/小时、蒸汽参数为540℃、100大气压。材料也是12XMΦ钢，该导管经运行5-8小时后发生脆性爆破，破坏位置也在弯头处，破坏后整个导汽管如图所示。导汽管破坏处管壁无塑性变形现象，爆破后导汽管脆性断口如图所示。在管子弯头断口附近的外壁有许多纵向裂纹，如图示。很多表面裂纹已深入管壁
2-3毫米，在导汽管的直管部分没有发现表面裂纹。这充分说明：导汽管弯头部分的预先塑性变形有促进导汽管断裂的作用。在导汽管爆破处附近金相组织观察表明：裂纹是沿晶界发生的。珠光体组织已基本上消失。电镜和其他分析方法证明：铁素体晶界上析出粗大的，并已积累，其结果是显著地削弱了晶界强度，以致形成晶界裂纹，使钢的持久塑性降低，最后呈蠕变脆性断裂。
经研究分析表明：造成导汽管弯头部位脆性断裂原因是由于钢材在
高温长期应力作用下内部组织变化和外界因素综合作用的结果。其外界因素主要是导汽管弯头变形太大、结构安装和设计不合理，以致使弯头部分应力过大，造成导管弯头部位在高温长期超应力情况下工作，加速了钢内部组织和相成分的变化。内在因素主要是钢在高温长期应力作用下碳化物沿晶界析出和珠光体组织消失，以及合金元素重新分布，降低钢的高温持久塑性，以致造成脆断。
（2）汽轮机、锅炉用高温螺栓脆断
高温螺栓在汽轮机、锅炉设备中起着连接汽轮机汽缸、主汽门、调速器门;以及锅炉阀门主蒸汽管等零部件的作用，使这些部件能紧密地结合，保证汽轮机组在运行过程中不漏气。若高温螺栓呈脆性断裂将会造成严重损失。因之，高温螺栓脆性断裂问题已引起研究者的重视。约在20多年前，人们就发现螺栓在高温长期运行后出现脆性断裂问题现象，如用Ni-Cr-Mo低合金耐热钢制造的螺栓曾发生脆断，而以后用Cr-V钢和Cr-Mo低合金耐热钢制造的高温螺栓也发生了脆断断裂。近年来，国外用Cr-Mo-V低合金耐热钢制造的螺栓，在热电站实际运行过程中也常发生脆断。
在国内安装的苏联高压机组所采用的эИ723钢（25Cr2Mo1V钢），在电厂运行中常发生脆断事故。由螺栓断裂情况来看，在锅炉主汽门、流量孔板、汽轮机调速器门、自动主汽门、主蒸汽管道等部位的螺栓脆断较多，有时汽轮机高压汽缸法兰的大螺栓也发生脆断。脆断事故最严重的是在整个法兰上的螺栓也发生脆断。脆断事故最严重的是在整个法兰上的螺栓全部断裂。例如，1966年，由苏联制造的ВЛT-25-5型汽轮机3号调速器门上的12个螺栓全部突然断裂，调速器门的门杆从门体跳出，门杆被打弯。螺栓材料是эИ723钢，螺栓脆断断口粗晶粒状而呈脆性特征。其中四个螺栓断面上有疲劳裂纹源，然后呈脆性断裂，分析表明：螺栓热处理不当，同时该钢具有蠕变脆性特点，因之，加速了螺栓的脆性断裂。
造成高温螺栓脆性断裂原因是的，大致可归纳为：①螺栓钢具有蠕变脆性的特性；
②螺栓的螺纹应力集中；③螺栓紧固时应力太大④安装时偏斜和受力不均匀;⑤结构设计不良。
（3）汽轮机叶片脆断
过去汽轮机叶片脆断情况是很少的。近年来，随着汽轮机后几级叶片焊接增多，造成叶片脆断事故的发生。汽轮机后几级叶片脆性断裂与材料韧性、叶根孔的应力集中、工作温度和焊接等因素有关。
某电厂AЛ-1.5-6型汽轮机第七级（末级）叶片过去经常损坏，以后经重新设计、制造的叶片在运行七天后就发生脆断，该叶片材料是2Cr13，其断裂开始部位是在叶根上销钉孔处
，面容表明：销钉孔加工粗糙，有明显的加工刀痕，以致造成较大的应力集中而引起脆性断裂。叶片断口呈粗晶粒状、宏观断口大部分无塑性变形、电镜断口形貌是准解理，这些证明叶片是脆性断裂的。
某电厂BK-50-7型汽轮机末级叶片，经电弧对接焊后运行七天，其中一个叶片在焊接接头处发生断裂，以后又有四个叶片发生类似情况，另一个叶片在出汽边焊接接头处产生小裂纹，裂纹从出汽边焊趾处开始，沿热影响区扩展，以致断裂。叶片断口呈粗晶粒状、微观观察表明：裂纹是沿晶界发生的，这些均说明叶片是脆断的，其原因不明。
（六）炮管脆性断裂
合金钢炮管在低温开炮时曾发生脆性断裂。该炮管脆断起源于一个浅的疲劳裂纹上，裂纹是在炮口的端部，疲劳裂纹为1毫米深。这裂纹仅仅是在少数几次开炮后形成的，在又一次低温开炮时就发生灾难性的脆性断裂。炮管破裂成百余片以上，断面呈人字形脆性断口。经机械性能试验表明：钢材已具有相当低的冲击韧性。由此可知，造成炮管脆裂原因是由于1毫米深疲劳裂纹为起点，在低温下操作时材料具有低的韧性所致。
（七）起重机吊钩脆断
起重机吊钩在工作时突然发生脆性断裂。起重机吊钩在脆断前已存在缺陷。吊钩的脆断断裂是从这里开始的。当吊钩在较差环境条件下工作时，由此表面缺陷扩展到临界缺陷尺寸时而告脆断。
（八）石油设备氢脆脆断事故
对石油和化工设备某些导管或容器是在高温氢环境情况下工作，其工作温度通常是200-600℃、氢分压10-600公斤/平方厘米。在此下由于氢的浸蚀作用是造成导管脆断的危险因素。
甲醇变性反应筒是在氢气环境下工作，其工作温度为410-430℃、氢分压为11.4公斤/平方厘米;材料是SB42钢。该筒内径为1455毫米、壁厚为40毫米。经使用四年后，筒的内壁产生许多裂纹，引起脆断。
高温高压氢导管曾发生脆断。导管内径为200毫米、壁厚为40毫米，导管材料是用ST45碳钢，其工作温度为350℃、氢分压为250公斤/平方厘米。经使用一年半后发生氢脆断裂，其原因是在运行过程中由于氢作用引起裂纹，随着裂纹扩展，最后导致断裂。
（九）其他
第二级A－1北极星火箭发动机箱在水压试验时发生脆裂。其所用材料为AMS6434钢。破坏开始于箱内边原先小的焊接裂纹处。以后一部分裂纹是在水压试验过程中形成。其裂纹形成是由于在水压试验时采用了不适当的水压液体的腐蚀作用所引起的。
道路施工中的安全事故分析及预防措施
道路施工中的安全事故分析及预防措施 【摘要】多种特种机械的交叉使用与复杂环境给道路施工带来了一定的安全隐患,如果安全管理工作不到位就有可能出现安全事故。本文主要是对道路施工中的安全事故进行总结、分类,查找发生安全事故的原因,并针对原因制定合理、有效的安全管理制度保证施工人员的人身、财产安全,保障施工的顺利进行。 【关键词】道路施工安全隐患安全管理 在道路施工中,安全管理工作的不善会导致生产事故的频繁发生,这不仅是对企业管理能力的否定,更会给员工和企业带来不可估量的损失,对企业的综合竞争力产生很大影响。而道路施工因为其施工工期长、工序复杂、流动性大、各类影响因素多等特点,造成了施工过程中安全隐患的存在,如果安全管理意识淡薄就会出现各类安全生产事故。这就使得对安全管理工作的探讨有了很重要的现实意义,本文主要是从安全事故的类型和原因出发,讨论管理工作中的具体措施。 1 安全事故分类及原因分析 因为大庆油田的城区分布特殊性,油田道路施工会出现城区和作业区范围,工程一般多为复杂的系统,涉及到人员、施工环境、工程机械以及施工管理多个环节,对以往的安全事故总结可发现,主要可以分为机械损伤、路基坍塌、高空坠落和物体打击、火灾和电击几大类。 在施工过程中经常需要施工到专业机械,如沥青搅拌机、混凝土搅拌机、路基路面施工专用车辆和各类运输车。道路施工过程需要不间断工作,在工序的要求下,许多施工机械会产生交叉工作,在安全管理措施不完善的情况下,很容易出现机械伤人事故,包括运动机械对施工人员的碾压和机械转动中对人员的伤害,更有甚者,机械失效等原因还会造成群体伤亡的严重事故。在许多特殊地形需要进行大填大挖等施工,挖填的范围有可能是几米甚至几十米,在对土方进行相关操作时就需要特别注意其稳定性,以防操作不当和环境因素导致的坍塌,而这类事故多会造成大范围伤害,带来非常严重的经济损失和恶劣的影响。在路堑施工中,需要进行爆破作业前,严格做好施工人员和作业机械的保护工作,特别是爆破形成的飞石和碎屑,容易出现人员和设备的受损伤害。施工中如果碰到排水管网,开挖较深的沟槽在没做好防护和警示的情况下,会出现路人和施工人员坠入的情况。还有可能导致事故发生的情况就是火灾和电击,道路施工中机械的动力分为燃油和电源两种,基本没道工序都会同时涉及,这就是安全事故的重大隐患,防范工作不到位就容易出现现场失火或相关人员受电击伤害的风险。 对以上各类安全施工进行总结分析可发现,事故发生的原因最重要的一条是施工人员的安全意思淡薄和安全知识不足。施工人员的安全生产意识直接与施工人员的自身素质相关,纵观我国道路施工现状,施工一线人员均以文化水平较低的务工人员为主,这类人员也是最容易发生安全事故的人群,这就造成了道路施工安全管理工作的困难。其次就是安全管理制度不完善,安全措施不到位。从经济和
HT200试棒脆性断裂失效分析
HT200试棒脆性断裂失效分析 过程装备与控制工程２０１３－２刘凯（２２）李阔（１６） 摘要：在机电装备的各类失效分析中以断裂失效最主要，危害最大，往往造成严重的后果及巨大的经济损失。试棒脆性断裂失效分析从断口的宏观外观、微观组织、受力状态等方面综合分析，解释断裂失效的原因。 关键字：ＨＴ２００试棒脆性断裂失效分析 断裂是金属构件在应力作用下材料分离为互不相连的两个或两个以上部分的现象，是金属构件常见的失效形式之一，特别是脆性断裂，它是危害性甚大的失效形式。脆性断裂前构件的变形量很小，没有明显可以觉察出来的宏观变形量。断裂过程中材料吸收的能量很小，一般是在低于允许应力条件下的低能断裂。通过对ＨＴ２００拉力试棒断裂失效分析包括力学性能、化学成分、金相组织、其他相关性能；断口分析、表面分析，包括金相组织、电镜分析各种分析；失效现象及原因分析等综合学习掌握关于脆性断裂的相关知识 一、试样收集与观察 ＨＨＴ２００拉力试棒 图示拉力试棒为液压万能试验机拉断后的试棒，其原始尺寸如下图。 ＨＴ２００拉力试棒尺寸图 试棒装在液压万能试验机后，开动试验机缓慢加载。在拉伸过程中，没有肉眼可见的颈缩、屈服现象，，随着“砰”一声，试棒被拉断。拉断前的应变很小，伸长率也很小，十分典型的脆性断裂过程。 二、化学成分 脆性断裂实验所用拉力试棒为ＨＴ２００材料，具体含义为灰口铸铁抗拉强度为２００ＭＰａ，硬度范围为１６３～２５５ＨＢ，抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。其具体化学成分如下表。
试验过程中观察不到拉力试棒明显的应变过程及颈缩现象，在较小的拉应力作用下就被拉断了，没有屈服和颈缩现象，拉断前的应变很小，伸长率也很小。其拉伸时的应力－应变关系是一段微弯的曲线，没有明显的直线部分，也没有明显的屈服阶段。 铸铁在拉断时的最大应力即为其强度极限。因为没有屈服现象，强度极限σ ｂ是衡量强度的唯一指标。σ ｂ ＝Ｆｂ Ａｏ 。 灰口铸铁σ－ε图 四、断裂试棒断口宏观形貌及其微观金相组织观察 脆性断裂是从金属构件内部原本存在的微小裂纹为裂纹源而开始的。因此，脆性断裂往往是突然发生的，断裂前基本没有肉眼可见的变形量。脆性断裂一般沿低指数晶面穿晶解理，解理是金属在正应力作用下沿解理面发生的一种低能断裂。由于解理是通过破坏原子间的键合来实现的，而密排面之间的原子间隙最大，键合力最弱，故绝大多数解理面是原子密排面。但也有一些脆性材料断裂是沿晶断裂，如晶界上有脆性物或有晶间腐蚀是，就有可能产生沿晶断裂。该拉力试棒为沿解理面断裂，故其断口的宏观形貌具有两个明显特征。一、其断口表面是明亮结晶状的，表面存在小刻面。一个多晶体金属材料的解理断口，由于其每个晶体的取向不同，所以其解理面与断裂面所取的位向也就不同，若把断口放在手中旋转时，将闪闪发亮，像存在许多分镜面。二、存在“山形”条纹。脆性材料在断裂时会从断裂源点形成“山形”裂纹。随着裂纹的发展，条纹会变粗，因此，根据断口“山形”裂纹的图形可以判断脆性断裂的裂纹扩展方向和寻找断裂起源点。综上并观察试棒断口分析可知ＨＴ２００拉力试棒为典型的脆性断裂。 脆性解理断裂的电子显微断口形态的一个特征是呈现河流花样。由于金属是多晶体，取向又是无序的，解理在某一晶粒内进行时以及穿过一个晶粒向相邻晶粒传播时，均会造成解理裂缝在不同的结晶面上断开，这些解理裂缝相交处即会形成台阶。在电子显微镜中这些解理台阶呈现出形似地球上的河流状形貌，故名河流状花样。沿着解理断裂的方向河流可以合并为“主流”。解理穿越晶界时，不仅河流花样的“流向”要发生变化，而且有可能加粗或部分消失由于实际晶体内部存在许多缺陷（位错、析出物、夹杂物等），所以在一个晶粒内的解理并不
焊接结构习题库
焊接结构 一、焊接结构的特点 焊接结构的特点包括： （1）焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大。 因为焊接结构中焊缝与基本金属组成一个整体，并在外力作用下与它一起变形。因此焊缝的形状和布置必然影响应力的分布，使应力集中在较大的范围内变化。从而严重影响结构的脆断和疲劳。 （2）焊接结构有较大的残余应力和变形 绝大多数焊接方法采用局部加热，故不可避免会产生内应力和变形。焊接应力和变形不但容易引起工艺缺陷，而且影响结构的承载能力，此外还影响结构的加工精度和尺寸稳定性。 （3）焊接结构具有较大的性能不稳定性 由于焊缝金属的成分和组织与基本金属不同，以及焊接接头所经受的不同热循环和热塑性应变循环，焊接接头不同区域具有不同性能，形成一个不均匀体。（4）焊接接头的整体性 这是区别于铆接结构的一个重要特性，一方面赋予焊接结构高密封性和高刚度，另一方面由带来了问题，例如止裂性能差。 二、影响脆性断裂的因素 （一）应力状态的影响 （1）不同的应力状态：如果最大正应力首先达到正断抗力，则发生脆性断裂，如果剪应力先达到屈服极限，则产生塑性变形，形成塑性断裂，达到剪断抗力时，产生剪断。 （2）不同材料同一应力状态。 （3）缺口效应：虽然整个结构件处于单轴拉伸状态，但由于其局部设计不佳或存在缺陷导致出现三轴应力状态的缺口效应。 （二）温度的影响 随着温度的降低，出现脆性断裂的倾向变大。脆性转变温度越低，可使用温度范围越大，材料抗脆断能力好。 （三）加载速率的影响 提高加载速率会促使材料脆性破坏。当有缺口时，由于缺口处有应力、应变集中，缺口扩展速率增大，导致脆性断裂的发生。 （四）材料状态的影响 （1）厚度的影响：厚度增大，脆断倾向增大。 原因：a、厚板在缺口处易形成三轴拉应力，因为厚度方向的收缩和变形受到限制，形成所谓的平面应变状态，使材料变脆。 b、冶金因素：厚板轧制次数少，终轧温度高，组织疏松，内外层均匀性差。 （2）晶粒度影响：晶粒越细，脆性—延性转变温度越低。 （3）晶格结构：面心立方晶格较好。 （4）化学成分：C、N、O、H、S、P增加脆性，Mn、Ni、Cr、V适量加入有助于减少脆性。
材料断裂理论与失效分析知识点
作业：（8）航空发动机涡轮盘-叶片结构 ◆材料为镍基高温合金，为什么？ ◆服役环境的要素有哪些？ ◆有可能发生的失效类型是什么？ ◆如何设计实验确定失效的类型？ ◆改进的建议和措施 一．涡轮叶片的材料 涡轮叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，是一种特殊的零件，它的数量多，形状复杂，要求高，加工难度大，而且是故障多发的零件，一直以来各发动机厂的生产的关键。所以对涡轮叶片材料就有更高的要求。 涡轮叶片的材料一般选择镍基高温合金。镍基合金就是以镍为基础，加入其他的金属，比如钨、钴、钛、铁等金属，做成以镍为基础的合金。有的镍基高温合金含镍量达到70%左右，其次Cr含量也比较高。其性能主要有： 1.物理性能。具有较高的熔点和弹性模量；各温度下均有较低的热膨胀系数，且随温度变化不大；没有磁性。 2.耐腐蚀性。镍基合金由于含Cr，在氧化性的腐蚀环境中的耐腐蚀性优于纯镍。同时，由于Ni含量高，在还原性腐蚀环境下也能维持良好的耐腐蚀性能。还具有良好的耐应力腐蚀开裂性能，也能抵抗氨气和渗氮、渗碳气氛。 3.机械性能。镍基高温合金在零下、室温及高温时都具有很好的机械性能。 4.高温特性。高温下耐氧化性极佳，对氮、氢以及渗碳也具有极佳的耐受性。 5.热处理及加工、焊接性。高温镍基合金不能通过热处理进行失效硬化，但可以进行固溶热处理和退火处理等。高温镍基合金比较容易进行热加工，冷加工性能比奥氏体不锈钢好。焊接性能与标准奥氏体钢一样，可采用TIG焊接、MIG焊接以及手工电弧焊。 总的来说，镍基合金具有优良的热强热硬性能、热稳定性能及热疲劳性能，可以承受复杂应力，组织稳定，有害相少，高温时抗氧化热腐蚀性好，蠕变特性出色，能够在相当苛刻的高温环境下进行服役。所以涡轮叶片的材料选择高温镍基合金。 二.涡轮叶片的服役环境 涡轮处于燃烧室后面的一个高温部件，而涡轮叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，即涡轮叶片的服役环境特别的复杂与恶劣。总得来说，涡轮叶片服役环境的要素主要有： 1.不均匀的高温条件下工作。涡轮处于燃烧室后面的一个高温部件，涡轮工作叶片的工作温度大约在720℃～1120℃，其在工作时已达到红热状态，并且其温度场不均匀，随着飞行状态的变化而承受不同的温度，而且还存在高温氧化，这些都使得涡轮叶片的服役环境非常恶劣。 2.高转速条件下工作。涡轮发动机靠涡轮叶片快速旋转将燃气压缩排出，装化为机械能，为航天器提供动力。 3.高应力和复杂应力条件下工作。涡轮工作叶片承受很大的离心力及其弯矩，还要承受燃气施加的很高的弯曲载荷、热应力，还有振动应力和气动力等复杂的应力作用。 4.受到燃气高频脉动及燃气腐蚀的影响。涡轮工作叶片直接接触高温高压燃气，燃烧产生的燃气含有大量的Na，V，S等热腐蚀性元素，使得涡轮工作叶片的工作环境更为苛刻。 三．可能发生的失效类型 根据涡轮叶片的服役环境，可以推断出涡轮叶片的失效方式大概分为正常失效和非正常失效两种。 1.正常失效中的叶片损伤包括由磨损、掉块、内裂等构成的表观损伤和内部冶金组织损伤两类。其中，内部冶金组织损伤是指叶片在低于规定使用温度和应力的服役环境下发生的诸如γ＇相粗化，晶界及晶界碳化物形貌的变化，脆性相生成等显微组织的变化。导致的主要失效形式是蠕变失效，但同时还有高温腐蚀、热疲劳和低周疲劳及其交互作用等。蠕变损伤主要表现为蠕变孔洞和蠕变裂纹的产生。 大多数涡轮叶片的失效方式为正常失效方式，即蠕变失效、蠕变－疲劳交互作用导致的失效和腐蚀失效。 2.非正常失效是由于叶片设计不当、制备缺陷或人员操作不当引起的失效行为，主要表现为高周疲劳、超温服役引起的过热甚至过烧等失效形式。 总的来说，涡轮叶片可能的失效类型主要为：疲劳失效、蠕变失效和过载断裂等。 四．设计实验确定失效的类型 1.疲劳失效。金属零件再使用中发生的疲劳断裂具有突发性、高度局部性及对各种缺陷的敏感性等特点；引起疲劳断裂的应力一般很低，端口上经常可观察到特殊的、反映断裂各阶段宏观及微观过程的特殊花样。典型的疲劳端口的宏观形貌结构可分为疲劳核心、疲劳源区、疲劳裂纹的选择发展区、裂纹的快速扩展区及瞬时断裂区等五个区域。 2.蠕变失效。蠕变断裂是材料在恒定应力（应力水平低于材料的断裂强度）作用下应变时间逐渐增加，最后发生断裂。明显的塑性变形是蠕变断裂的主要特征，在端口附近产生许多裂纹，使断裂件的表面呈现龟裂现象。
市政道路工程安全事故应急预案
*****************道路工程 安全事故应急预案 编制： 审核： 批准： ***************** *****************工程项目部 二〇一六年二月 目录 一、工程概况 二、本工程易存在安全隐患得部位 三、现场危险性较大与施工现场易发生重大事故得部位 四、应急准备及应急响应 五、现场应急处理设备与设施管理 六、施工过程中遇突发事故得处理及目标 七、现场潜在危险源得预防措施及应急预案
安全事故应急预案 一、工程概况 *****************道路工程总体呈东西走向，起于******与********交叉口，途径****62号道路、****60号道路、****61号道路、止于**************。道路全长1、748千米，规划红线宽60米，设计为城市主干道，采用主辅道设计系统，主道设计速度50km/h，辅导设计速度为30km/h。 工程地点：位于****古镇片区，新亚洲体育城以东。 工程范围：起于******与********交叉口止于**************，桩号范围K0+040——K1+726、24。 工程规模：道路红线宽度 60 米，道路总长为 ****** 米。属城市主干道。采用主辅道设计系统，主道设计为双向 6 车道，辅道设计为机非混行得双向 2 车道。 二、本工程易存在安全隐患得部位 1、路基土挖开挖施工现场机械较多，作业时易造成机械伤害、土体坍塌、施工场地内交通事故、物体打击等安全隐患； 2、CFG桩基础施工时，安放钻具易发生机械伤害、触碰高压线等安全隐患；临时用电易发生触电、漏电等安全隐患；砼压力灌注易发生车辆伤害、爆管伤害等安全隐患；钻具提升易发生坠物伤人安全隐患。 3、路基填筑施工现场机械较多，交叉作业时易带来机械伤害安全隐患；施工场地内运输车辆易发生交通事故；道路边缘施工时，易发生机械倾翻事故。 4、给排水管道及井室土方开挖（挖深约3m以上）施工机械需在沟槽中移动施工，对井室周边得土体扰动大，开挖过程中，存在很大因素土体塌方得可能。 为确保机械及人员在路基土方开挖、CFG桩基础、路基填筑、给排水管道沟槽、井室开挖等施工中顺利、安全进行，根据现场实际情况，结合施工周边环境及以往工程积累得施工经验，避免施工过程中存在不安全隐患因素，采取了必要得防范措施，以保证本工程施工得安全。
失效分析
失效分析 第三章失效分析的基本方法 1.按照失效件制造的全过程及使用条件的分析方法：（1）审查设计（2）材料分析（3）加工制 造缺陷分析（4）使用及维护情况分析 2.系统工程的分析思路方法：（1）失效系统工程分析法的类型（2）故障树分析法（3）模糊故 障树分析及应用 3.失效分析的程序：调查失效时间的现场；收集背景材料，深入研究分析，综合归纳所有信息 并提出初步结论；重现性试验或证明试验，确定失效原因并提出建议措施；最后写出分析报告等内容。 4.失效分析的步骤：（1）现场调查①保护现场②查明事故发生的时间、地点及失效过程③收集 残骸碎片，标出相对位置，保护好断口④选取进一步分析的试样，并注明位置及取样方法⑤询问目击者及相关有关人员，了解有关情况⑥写出现场调查报告（2）收集背景材料①设备的自然情况，包括设备名称，出厂及使用日期，设计参数及功能要求等②设备的运行记录，要特别注意载荷及其波动，温度变化，腐蚀介质等③设备的维修历史情况④设备的失效历史情况⑤设计图样及说明书、装配程序说明书、使用维护说明书等⑥材料选择及其依据⑦设备主要零部件的生产流程⑧设备服役前的经历，包括装配、包装、运输、储存、安装和调试等阶段⑨质量检验报告及有关的规范和标准。（3）技术参量复验①材料的化学成分②材料的金相组织和硬度及其分布③常规力学性能④主要零部件的几何参量及装配间隙（4）深入分析研究（5）综合分析归纳，推理判断提出初步结论（6）重现性试验或证明试验 5.断口的处理：①在干燥大气中断裂的新鲜断口，应立即放到干燥器内或真空室内保存，以防 止锈蚀，并应注意防止手指污染断口及损伤断口表面；对于在现场一时不能取样的零件尤其是断口，应采取有效的保护，防止零件或断口的二次污染或锈蚀，尽可能地将断裂件移到安全的地方，必要时可采取油脂封涂的办法保护断口。②对于断后被油污染的断口，要进行仔细清洗。③在潮湿大气中锈蚀的断口，可先用稀盐酸水溶液去除锈蚀氧化物，然后用清水冲洗，再用无水酒精冲洗并吹干。④在腐蚀环境中断裂的断口，在断口表面通常覆盖一层腐蚀产物，这层腐蚀产物对分析致断原因往往是非常重要的，因而不能轻易地将其去掉。 6.断口分析的具体任务：①确定断裂的宏观性质，是延性断裂还是脆性断裂或疲劳断裂等。② 确定断口的宏观形貌，是纤维状断口还是结晶状断口，有无放射线花样及有无剪切唇等。③查找裂纹源区的位置及数量，裂纹源的所在位置是在表面、次表面还是在内部，裂纹源是单个还是多个，在存在多个裂纹源区的情况下，它们产生的先后顺序是怎样的等。④确定断口的形成过程，裂纹是从何处产生的，裂纹向何处扩展，扩展的速度如何等。⑤确定断裂的微观机理，是解理型、准解理型还是微孔型，是沿晶型还是穿晶型等。⑥确定断口表面产物的性质，断口上有无腐蚀产物，何种产物，该产物是否参与了断裂过程等。 7.断口的宏观分析（1）最初断裂件的宏观判断①整机残骸的失效分析；②多个同类零件损坏的 失效分析；③同一个零件上相同部位的多处发生破断时的分析。（2）主断面（主裂纹）的宏观判断①利用碎片拼凑法确定主断面；②按照“T”形汇合法确定主断面或主裂纹；③按照裂纹
焊接结构脆性断裂
第六章焊接结构脆性断裂 自从焊接应用于船舶、球罐、压力容器、桥梁、机械设备等工程结构以来，发生了一系列的脆性断裂事故。1943年1月16日在奥勒冈州波特兰码头某油船发生断裂，当时海面平静，其计算的甲板压力只有7.0Kg，见图6-1。二次世界大战期间美国建造的5000艘商船中约有1000艘船在1946年4月前经历了1300次左右的大小不同的结构破坏事故，其中250艘完全断裂，见图6-2。1974年12月日本某圆筒形石油槽发生开裂，该结构用12mm、60Kg 级钢材焊制，在环状边板与罐壁拐角处产生裂纹源并扩展13m，大量石油外流。1962年7月，奥大利亚的“金斯桥”(跨度30.5m)在45.8t卡车通过时发生脆性断裂，原因是材料含碳量高，可焊性差，断面急剧变化处产生应力集中。 这些断裂事故都具有共同的性质： (1)没有明显的塑性变形，破坏具有突发性； (2)焊接结构刚度较大，裂纹扩展至整个结构； (3)发生脆断时平均应力比材料的屈服极限和设计许用应力小得多，是低应力破坏。 脆性断裂一般在以下条件下发生： (1)结构在低温下工作； (2)结构中存在焊接缺陷； 图6-1 船舶断裂实例1 图6-2 船舶断裂实例2
(3)焊接残余应力对脆断产生了严重影响； (4)材料性能劣质； (5)结构设计不合理。 § 6-1 材料断裂及影响因素 一、断裂分类及特征 按塑性变形大小可将断裂分为延性断裂和脆性断裂(解理断裂、晶界断裂)。它们反映材料或结构断裂前的行为，即延性断裂表明在断裂之前金属或结构要发生显著的塑性变形；相反，脆性断裂表明金属材料或结构在断裂前发生很少的塑性变形。当然这只是定性概念，在定量上，发生多大程度的塑性变形属于延性断裂，小于何种程度的塑性变形量属于脆断，仍需具体情况而定。它往往与采用的评定标准有关，及测量变形的工具类型和精度有关，也和所评定的金属或结构的特性有关。如，铁轨用钢，当试样断裂时伴有百分之几的塑性变形时就属于延性断裂，但对于低碳钢来说，其无疑属于脆性断裂。 从“合于使用”原则出发，按图6-3对金属结构断裂性质进行分类。在拉伸中心开有缺口的试样时，试样上有三种应变。即无缺口部位的应变ε；缺口尖端处的应变ε′；缺口所在平面内边缘处的应变ε″，一般情况下它们之间具有下述关系： ε′>ε″>ε 构件断裂时，此三值与屈服点εs相比，有下述4种情况： εs>ε′>ε″>ε线弹性断裂情况 ε′>εs>ε″>ε弹塑性断裂情况 ε′>ε″>εs>ε韧带屈服断裂情况 ε′>ε″>ε>εs 全面屈服断裂情况 从断裂的机制来说，解理断裂：低温、高应变速率及高应力集中情况下，材料的塑性变形严重受阻，材料不能以形变方式而是以分离顺应外加应力。解理是某些特定结晶学平面发生的断裂。剪切断裂：在剪应力作用下，沿滑移面形成的断裂，可分为纯剪切断裂和微孔聚
实验一脆性断裂和韧性断裂断口失效分析
实验一脆性断裂和韧性断裂断口失效分析 一、实验目的 了解模具脆性断裂和韧性断裂断口失效分析步骤以及模具脆性断裂和韧性断裂断口的宏观和微观特征。 二、实验内容及步骤 1、模具脆性断裂和韧性断裂宏观断口的观察 （1）操作前的准备工作 a.选定失效模具的待分析部位； b.选定并切割试样、清洗并擦拭干净。 （2）操作步骤 a.用放大镜或低倍显微镜观察脆性断裂和韧性断裂断口； b.记录上述所观察到的脆性断裂和韧性断裂宏观断口形貌。 2、模具脆性断裂和韧性断裂微观断口的观察 （1）操作前的准备工作 a.选定失效模具的待分析部位； b.选定并切割试样、将试样严格清洗干净； （2）操作步骤 a.将试样放入扫描电子显微镜工作室并将扫描电子显微镜调整到 工作状态； b.用扫描电子显微镜观察脆性断裂和韧性断裂断口 c.记录上述所观察到的脆性断裂和韧性断裂微观断口形貌。 三、实验设备器材 1、放大镜、低倍显微镜、扫描电子显微镜、试样切割机、无水酒精、丙酮 2、脆断失效模具和韧性断裂失效模具各一副。 四、实验注意事项 1、实验前，试样表面要严格请洗； 2、使用显微镜时要细心操作，以免损坏机件。 3、遇故障及时报告指导教师。
实验二模具表面磨损失效分析 一、实验目的 了解模具磨损失效分析步骤以及模具磨损表面的宏观和微观特征。 二、实验内容及步骤 1、模具磨损表面宏观形貌的观察 i.操作前的准备工作 1.选定失效模具的待分析部位； 2.清洗并擦拭干净。 ii.操作步骤 1.用放大镜或低倍显微镜观察模具磨损表面形貌； 2.记录上述所观察到的磨损表面形貌。 2、模具磨损表面微观形貌的观察 i.操作前的准备工作 1.选定失效模具的待分析部位； 2.将试样严格清洗干净； ii.操作步骤 1.将试样放入扫描电子显微镜工作室并将扫描电子显微镜调整到 工作状态； 2.用扫描电子显微镜观察模具（或40Cr）磨损表面微观形貌; 3.记录上述所观察到的模具（或40Cr）磨损表面微观形貌。 3、磨损失效机理分析 ⅰ根据模具表面磨损失效的宏观断口分析结果，初步判定模具磨损失效的类型和失效机理。 ⅱ根据模具表面磨损失效的微观断口分析结果，准确判定模具磨损失效的类型和失效机理。 三、实验设备器材 1、放大镜、低倍显微镜、扫描电子显微镜、高纯氩气、无水酒精、丙酮 2、磨损失效模具一副或40Cr经表面强化试样。 四、实验注意事项 1、实验前，试样表面要严格请洗； 2、使用显微镜时要细心操作，以免损坏机件。 3、遇故障及时报告指导教师。
失效分析知识点
失效分析知识点 第一章概论 1.失效的定义：当这些零件失去其应有的功能时，则称该零件失效。 2.失效三种情况： （1）.零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等从而完全丧失其功能； （2）.零件在外部环境作用下，部分的失去其原有功能，虽然能工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺寸超差等； （3）.零件能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。 3.失效分析定义：对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技术活动。也就是研究失效的特征和规律，从而找出失效的模式和原因。 4.失效分析过程：事前分析（预防失效事件的发生）、事中分析（防止运行中设备发生故障）、事后分析（找出某个系统或零件失效的原因）。 5.失效分析的意义： （1）.失效分析的社会经济效益：失效将造成巨大的经济损失；质量低劣、寿命短导致重大经济损失；提高设备运行和使用的安全性。 （2）.失效分析有助于提高管理水平和促进产品质量提高； （3）.失效分析有助于分清责任和保护用户（生产者）利益； （4）.失效分析是修订产品技术规范及标准的依据； （5）.失效分析对材料科学与工程的促进作用：材料强度与断裂；材料开发与工程应用。 第二章失效分析基础知识 一.机械零件失效形式与来源： 1.按照失效的外部形态分类： （1）过量变形失效：扭曲、拉长等。原因：在一定载荷下发生过量变形，零件失去应有功能不能正常使用。 （2）断裂失效：一次加载断裂（静载荷）：由于载荷或应力超过当时材料的承载能力而引起； 环境介质引起的断裂：环境介质和应力共同作用引起的低应力脆断； 疲劳断裂（交变载荷）：由于周期作用力引起的低应力破坏。 （3）表面损伤失效：磨损：由于两物体接触表面在接触应力下有相对运动，造成材料流失所引起的一种失效形式； 腐蚀: 环境气氛的化学和电化学作用引起。 （4）.注：断裂的其他分类 断裂时变形量大小：脆性断裂、延性断裂； 裂纹走向与晶相组织的关系：穿晶断裂、沿晶断裂； 2.失效的来源：
公路工程施工安全事故典型案例
公路工程施工安全事故典型案例 案例一某路基施工中发生的压路机倾翻事故 一、事故经过 1993年9月6日，某项目经理部在进行路基填方作业收工时，发生了一起压路机倾翻事故，导致1人死亡。 8月22日，该项目开始对K174+200处深沟（沟深45m，需填土方5万m3）进行路基填方施工。当日，项目主要负责人在现场对现场负责人兼压路机驾驶员Y做了施工任务和施工方法的安排和布置。即：深沟填方采用机械施工，用推土机开一条便道（l80m，27°）连接沟底和地面，由一台推土机用钢丝绳拖拽一台装载机、一台压路机经便道下到沟底。施工方法是由推土机向沟下推土，压路机、装载机在沟下作业。项目领导曾口头交待机械送下去以后，不准再开上来，加油加水、机械故障维修都在沟底进行。机械将随着大沟的填方上升，直到填平到位，自然升至地面（其间，人员步行上下班）。 9月6日下午18:30现场收工，与Y配合作业的装载机驾驶员W向Y请示交待完工作后步行回驻地之后，Y却私自驾驶压路机回驻地。当爬到距沟底40多米（即才每到地面时），压路机失去动力，开始下滑，当下滑至距沟底28m拐弯处发生侧翻，Y被变形的驾驶室与方向盘卡住胸部，当现场步行回驻地的W发现时，只见Y的脸已被憋得红紫肿胀。因无立即拯救其出来的办法，只能眼睁睁地看着Y死去，其间大约经历了5min。 二、事故原因分析 1.技术方面 （1）压路机检修保养不及时，技术性能不符合标准。 （2）上下沟的便道坡度过大，不符合规定。 （3）压路机驾驶员违反操作规程驾驶压路机爬陡坡（27°，一般应不超过8°~9°），正是由于这个原因使压路机负荷过大，液压驱动马达供油管路破裂，导致压路机失去动力，下滑。 2.管理方面 （1）项目经理部没有机械管理制度和压路机操作人员的安全操作规程，对机械设备管理不严。 （2）缺少专门的管理人员进行现场指挥和监管。 （3）项目经理部在明知深沟填土施工危险性大的情况下，不做专门的安全施工方案，安全管理措施笼统且未形成有效文件。 （4）该项目经理部对违章行为不作查处，在此次事故前曾有过将机械设备从沟底开到地面的事件，项目负责人只是做了口头批评，并没有处理和通报，更没有进一步采取监控措施，加以限制，等于纵容了违章行为。 三、事故结论和教训
金属断裂与失效分析刘尚慈
金属断裂与失效分析（刘尚慈编） 第一章概述 失效：机械装备或机械零件丧失其规定功能的现象。 失效类型：表面损伤、断裂、变形、材质变化失效等。 第二章金属断裂失效分析的基本思路 §2—1 断裂失效分析的基本程序 一、现场调查 二、残骸分析 三、实验研究 （一）零件结构、制作工艺及受力状况的分析 （二）无损检测 （三）材质分析，包括成分、性能和微观组织结构分析 （四）断口分析 （五）断裂力学分析 以线弹性理学为基础，分析裂纹前沿附近的受力状态，以应力强度因子K作为应力场的主要参量。 K I＝Yσ（πα）1/2 脆性断裂时，裂纹不发生失稳扩展的条件：K I＜K IC 对一定尺寸裂纹，其失稳的“临界应力”为：σc＝K IC / Y（πα）1/2 应力不变，裂纹失稳的“临界裂纹尺寸”为：αc＝（K IC / Yσ）2/π 中低强度材料，当断裂前发生大范围屈服时，按弹塑性断裂力学提出的裂纹顶端张开位移[COD（δ）]作为材料的断裂韧性参量，当工作应力小于屈服极限时： δ＝（8σsα/πE）ln sec(πσ/2σs) 不发生断裂的条件为：δ＜δC（临界张开位移） J积分判据：对一定材料在大范围屈服的情况下，裂纹尖端应力应变场强度由形变功差率J来描述。张开型裂纹不断裂的判据为：
J＜J IC K IC——断裂韧性；K ISCC——应力腐蚀门槛值 （六）模拟试验 四、综合分析 分析报告的内涵：①失效零部件的描述；②失效零部件的服役条件；③失效前的使用记录；④零部件的制造及处理工艺；⑤零件的力学分析；⑥材料质量的评价；⑦失效的主要原因及其影响因素；⑧预防措施及改进建议等。 五、回访与促进建议的贯彻 §2—2 实效分析的基本思路 一、强度分析思路 二、断裂失效的统计分析 三、断裂失效分析的故障树技术 第三章金属的裂纹 §3—1 裂纹的形态与分类 裂纹：两侧凹凸不平，偶合自然。裂纹经变形后，局部磨钝是偶合特征不明显；在氧化或腐蚀环境下，裂缝的两侧耦合特征也可能降低。 发纹：钢中的夹杂物或带状偏析等在锻压或轧制过程中，沿锻轧方向延伸所形成的细小纹缕。发纹的两侧没有耦合特征，两侧及尾端常有较多夹杂物。 裂纹一般是以钢中的缺陷（发纹、划痕、折叠等）为源发展起来的。 一、按宏观形态分为： （1）网状裂纹（龟裂纹），属于表面裂纹。产生的原因，主要是材料表面的化学成分、金相组织、力学性能、应力状态等与中心不一致；或者在加工过程中发生过热与过烧，晶界性能降低等，导致裂纹沿晶界扩展。如： ①铸件表面裂纹：在1250～1450℃形成的裂纹，沿晶界延伸，周围有严重的氧化和脱碳。
市政道路工程安全事故应急预案教学内容
市政道路工程安全事故应急预案
*****************道路工程安全事故应急预案 编制： 审核： 批准： ***************** *****************工程项目部 二〇一六年二月
目录 一、工程概况 二、本工程易存在安全隐患的部位 三、现场危险性较大和施工现场易发生重大事故的部位 四、应急准备及应急响应 五、现场应急处理设备和设施管理 六、施工过程中遇突发事故的处理及目标 七、现场潜在危险源的预防措施及应急预案
安全事故应急预案 一、工程概况 *****************道路工程总体呈东西走向，起于******与********交叉口，途径****62号道路、****60号道路、****61号道路、止于**************。道路全长1.748千米，规划红线宽60米，设计为城市主干道，采用主辅道设计系统，主道设计速度50km/h，辅导设计速度为30km/h。 工程地点：位于****古镇片区，新亚洲体育城以东。 工程范围：起于******与********交叉口止于**************，桩号范围 K0+040——K1+726.24。 工程规模：道路红线宽度 60 米，道路总长为 ****** 米。属城市主干道。采用主辅道设计系统，主道设计为双向 6 车道，辅道设计为机非混行的双向 2 车道。 二、本工程易存在安全隐患的部位 1、路基土挖开挖施工现场机械较多，作业时易造成机械伤害、土体坍塌、施工场地内交通事故、物体打击等安全隐患； 2、CFG桩基础施工时，安放钻具易发生机械伤害、触碰高压线等安全隐患；临时用电易发生触电、漏电等安全隐患；砼压力灌注易发生车辆伤害、爆管伤害等安全隐患；钻具提升易发生坠物伤人安全隐患。 3、路基填筑施工现场机械较多，交叉作业时易带来机械伤害安全隐患；施工场地内运输车辆易发生交通事故；道路边缘施工时，易发生机械倾翻事故。 4、给排水管道及井室土方开挖（挖深约3m以上）施工机械需在沟槽中移动施工，对井室周边的土体扰动大，开挖过程中，存在很大因素土体塌方的可能。 为确保机械及人员在路基土方开挖、CFG桩基础、路基填筑、给排水管道沟
焊接结构作业
焊接结构作业一 1.简述焊接结构的特点。 2.什么是内应力? 有什么特点? 3.什么是自由变形、内部变形、外观变形？三者之间有什么关系？ 4.画出低碳钢的屈服极限随温度的变化曲线。 5.某种钢材（σs=960MPa）的杆两端完全拘束的条件下温升多少才屈服？（注：E=210GPa, α=1.2×10-6 ）。 6.某种钢材（σs=300MPa）的杆两端完全拘束，环境温度为30℃，问在均匀的加热的 过程中何时杆件内出现压缩塑性变形？温度升高到多高时可使杆件冷却后的残余应力为σs（E=210GPa,α=1.0×10-5/℃）（10） 7.杆件均匀加热时产生残余应力和变形的原因是什么？ 8.分析低碳钢窄长板条中央纵向堆焊时应力与应变的演变过程，并用图示表示加热和冷 却时的应力和变形。 9.低碳钢窄长板条沿板边堆焊时，是如何变形的，为什么？影响因素有哪些？用图示法 绘出加热和冷却后两种状态横截面上纵向应力的分布情况。 10.图示下列焊接结构中的内应力分布。
焊接结构作业二 11.焊接残余变形有几种形式？ 12.影响对接接头纵向残余变形的因素有哪些？这些因素是如何影响的？ 13.分析各种变形产生的原因。 14.为什么焊接薄板时，容易产生波浪变形？ 15.焊接错边主要是什么原因引起的？对接头强度有何影响？ 16.影响对接焊缝角变形的因素有哪些？它们是如何影响的？ 17.试述在平板上堆焊焊道时，角变形与板厚的关系。 18.宽度不相等的两平板对接焊后，可能会产生那些变形？ 19.影响焊接接头角变形的主要因素是什么？并简述其理由。 20.简述影响焊接构件挠度的主要因素并说明理由。 21.分析结构因素对焊接残余变形的影响。 22.预防焊接变形的措施有那些？为什么？ 23.矫正焊接变形的措施有哪些？ 24.为防止焊接变形，如何选择合理的焊接顺序？ 25.简述火焰加热矫正焊接变形的原理。 26.在工艺上有哪些控制焊接变形的方法? 焊接结构作业三 27.简述焊缝及焊接接头的基本形式、分类及表示方法。 28.简述组配对接头静载强度的影响。 29.焊接接头开坡口的目的及其考虑因素有哪些？ 30.何谓应力集中？焊接接头产生应力集中的原因有哪些？ 31.何谓联系焊缝和工作焊缝？简述两者的关系。 焊接结构作业四 32.为什么焊接接头比铆接接头容易产生脆性断裂。简述脆断的原因。 33.简述韧性断裂和脆性断裂的宏微观特征。 34.影响金属材料脆性断裂的主要因素有哪些？各自如何影响的？
金属脆性断裂失效现象
金属脆性断裂失效现象 近百年来，随着金属材料的广泛应用，曾频繁出现过不少重大的工程断裂事故，包括桥梁、储气和储油罐、管道、转子、轮船、导弹发动机壳体的断裂等，造成严重的后果和重大的经济损失。 通过对大量脆性断裂现象的分析与考查，脆性断裂的主要特征有： 1、零件断成两部分或碎成多块； 2、断裂后的残片能很好地拼凑复原，断口能很好地吻合，在断口附近没有宏观的塑性变形迹象； 3、脆断时承受的工作应力很低，一般低于材料的屈服强度，因此，人们把脆性断裂又称为“低应力脆性断裂”； 4、脆断的裂纹源总是从内部的宏观缺陷处开始； 5、温度降低，脆断倾向增加； 6、脆断断口宏观上平直，断面与正应力垂直，断口上往往能观察到放射状或人字纹条纹； 7、一旦发生开裂，裂纹便以极高的速度扩展，其扩展速度可达声速，因此带来的后果常常是灾难性的； 8、高强度钢可能发生脆性断裂，在比较低的温度下，中、低强度钢也可能发生脆性断裂。脆性断裂通常在体心立方和密排六方金属材料中出现，而面心立方金属材料只有在特定的条件下才会出现脆性断裂。 金属脆性断裂失效原因分析 1、应力分布 最大拉应力与最大切应力对形变和断裂起不同作用。最大切应力促进塑性变形，是位错移动的推动力，而最大拉应力则只促进脆性裂纹的扩展。当零件存在缺陷(如尖锐缺口、刀痕、预存裂纹、疲劳裂纹等)或零件的截面突然变化，这些部位往往引起应力集中而使应力分布不均匀，即造成三向拉应力状态，极易导致脆性断裂。因此，应力集中的作用以及除载荷作用方向以外的拉应力分量是造成金属零件在静态低负荷下产生脆性断裂的重要原因。材料的应力状态越严重，则发生解理断裂的倾向性越大。 2、温度 温度降低会引起材质本身的性能变化，如钢的屈服应力随温度降低而增加，韧性下降，解理应力也随着下降。对某些体心立方金属及合金，由于位错中心区螺位错非共面扩展为三叶位错或两叶位错，特别在低温下，这种结构的螺位错难以交滑移，使得派-纳力（在理想晶体中克服点阵阻力移动单位位错所需的临界切应力）随温度的降低迅速升高，这是这类材料的屈服强度或流变应力随温度降低而急剧升高即对温度产生强烈依赖关系，并因此导致材料脆化的主要原因。 金属零件发生低温脆断的基本条件：一是所用材料属于冷脆金属；二是环境温度较低，即零件处在脆性转变温度T c以下的环境中工作；三是零件的几何尺寸较大，即处在平面应变状态。
焊接结构复习习题
第一章焊接接头静载力学行为 1、内应力按照其分布的尺度范围可分为、和。 2、焊接热过程特点主要表现在三个方面：、和高的。 3、纵向残余应力σx分布的一般规律是：焊缝及附近的区域为，远离焊缝拉应力迅速下降，随后出现。 4、焊接残余收缩变形主要表现在两个方面和。 5、焊接接头的基本形式有：、、和。 6、造成焊接结构脆断的原因是多方面的：主要是，和制造工艺及等。 7、为了防止结构发生脆性破坏相应地有两种设计原则：一为原则，二为原则。 8、在进行多层焊时，如果在先焊的焊道中产生了，则在后续的焊道焊接过程中，有可能在这些缺陷处产生，使焊接结构的。 9、对于大型焊接结构，在满足结构的使用条件下，应当尽量减小，以降低和的影响。 10、、或等，都会使构件中出现应力集中，降低了构件的疲劳强度。 11、大部分疲劳破坏的断口都有一些共同的特征。一般都有二个区域，分别为和。 1、和是形成各种焊接裂纹的重要因素，又是造成焊接接头热应变脆化的根源，并且影响结构的。 2、合理的接头构造不但使结构在服役时，不产生高的，而且在工艺上，便于焊接；不仅保证结构，同时在经济上也省时省料。 3、内应力按照其分布的尺度范围可分为、和。 4、横向残余应力的形成机理较纵向残余应力复杂，它由两个组成部分组成；一个是由焊缝及附近塑性区的，用σy’表示；另一个是由焊缝及附近塑性区的不同时引起，用σy”表示。 5、焊接接头的基本形式有：、、和。 6、按照断裂前塑性变形大小，将断裂分为和两种。 7、通过断裂力学的研究，我们知道加大板厚将使其，断裂将从塑性向，并由向平面应变状态转变。 8、为了防止结构发生脆性破坏相应地有两种设计原则：一为，二为。 9、结构发生脆断时，材料中的比材料的和都小很多，是一种的破坏。 10、对一定的钢种和一定的焊接方法而言，热影响区的金相组织主要取决于，即取决于焊接热输入。因此，合理的选择对防止结构极为重要。
高速公路施工现场生产安全事故应急预案(模板)
施工现场生产安全事故应急预案 一、指导思想 建设工程项目在施工中，危险性较大，一旦管理不善或操作失控，易发生坍塌，高处坠落，物体打击、触电、机械伤害、火灾、中毒等安全事故。为了保证人民生命安全，身体健康，国家财产，减少发生生产事故和防止事故扩大，最大程度减少损失，根据《建设工程安全生管理条例》第六章，国家建设部、自治区建设厅、、公司的有关法律、法规、文件的规定，特编制此预案。 二、工程概况 工程名称：*********高速公路第****标段 建设单位：****************************公司 施工单位：***********************公司 施工范围：K***+***---K***+*** 开工日期：年月日 竣工日期：年月日 三、应急救援预案领导机构、指挥机构、职责及分工 1、项目部成立应急救援预案领导小组 组长（总指挥）：**名字** ****电话*** 副组长（副指挥）：***** ********* 成员：工程部**** *********** 合同部***** ********* 质检部****** ********* 物质部****** ********* 拌和站******* ********8 实验室**** ******** 财务部***** ******** 安全部***** ****** 综合办***** ******** 预制场***** ****** 桥一队****** ******* 钢筋班****** ***** 路基一队***** ********* 应急救援办公室主任： ***** 说明：一旦发生事故，领导小组立即改变为应急救援指挥部，指挥部设在项目部办公室。 2、生产安全事故应急救援联络图（见附图示） 3、职责 （1）领导小组 负责工程项目生产安全事故应急救援预案的制定、修订、组织应急救援队伍，组织实施和演练，检查督促做好安全事故的预防措施、应急救援的各项准备工作和应急救援物质及器材的存放、保管、有效使用工作。 （2）指挥部 发生生产安全事故时，指挥部发布和解除应急救援命令信号，组织指挥救援队伍实施
疲劳断裂失效分析
1 5.1疲劳断裂失效的基本形式和特征 5.2疲劳断口形貌及其特征 5.3疲劳断裂失效类型与鉴别 5.4疲劳断裂失效的原因与预防 第5章疲劳断裂失效分析 2?按应力循环次数 当Nf＞105时为低应力高周疲劳（通常所指） 当Nf＜10 4时为高应力低周疲劳?按服役的温度及介质条件 机械疲劳、高温疲劳、低温疲劳 冷热疲劳、腐蚀疲劳?基本形式 切断疲劳：面心立方在单向压缩、拉伸及扭转条件下多以切断形式破坏 正断疲劳：大多数的金属构件的疲劳失效都是以此形式进行的，特别是体心立方金属 3 ?疲劳断裂的突发性?疲劳断裂应力很低 ?疲劳断裂是一个损伤积累的过程?疲劳断裂对材料缺陷的敏感性?疲劳断裂对腐蚀介质的敏感性 4 典型的疲劳断口一般有三个区,即疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬时破断区。疲劳断口的宏观特征与静载破坏的脆性断口相似，无明显的宏观塑性变形。 5 ?疲劳核心是疲劳破坏的起点，它总是位于零件强度最低或应力最高的地方。 ?零件承受弯曲、扭转疲劳负荷时，最大应力区是在零件的表面。 ?零件表面的加工刀痕、凹槽、尖角、台肩等处由于应力集中往往成为疲劳源。 ?如果零件内部存在缺陷，如脆性夹杂物、白点、空洞、化学成分的偏析等，则可能在零件内部产生疲劳源。 1、疲劳核心(或称疲劳源) 6 ù疲劳源的数目可以不止一个，在名义应力较高或是应力集中较为严重时，在高应力区域就可能产生几个疲劳源。 ù疲劳源的位置用肉眼或低倍放大镜就能判断，一般在疲劳区中磨得最光亮的地方。 ù在断口表面同时存在几个疲劳源的情况下，可按疲劳线的密度来确定疲劳源产生的次序，疲劳线的密度越大，表示起源的时间越早。
7 疲劳断口上最重要的特征区域 该区域上常有疲劳断裂独特的宏观标志，如贝纹状、蛤壳状、海滩波纹等。 贝纹线以疲劳源为中心，向四周推进呈弧形线条，垂直于 裂纹扩展方向。 对于光滑试样，疲劳弧线的圆心一般指向疲劳源区。扩展到一定程度时，也可能出现疲劳弧线的转向现象 当试样表面有尖锐缺口时，疲劳弧线的圆心指向疲劳源区的相反方向。 在低周疲劳断口上一般也不常能观察到贝壳状条纹线。 8 $疲劳裂纹达到临界尺寸后发生的快速破断,它的特征与 静拉伸断口中快速破坏的放射区及剪切唇相同,但有时仅出现剪切唇而无放射区。$对于非常脆的材料,此区为结晶状断口，即使是塑性良好的合金钢或铝合金，疲劳断件断口附近通常也观察不到宏观的塑性变形。 9 10 6与静载拉伸断裂时不同，拉压疲劳断裂的疲劳核心多源于表面而不是内部。缺口试样由于缺口根部有应力集中故靠近表面裂纹扩展快，结果形成波浪形的疲劳弧线。高应力导致疲劳稳定扩展区较小，而最终断裂区所占比例较大。 6旋转弯曲的疲劳源区一般出现在表面，但无固定地点，疲劳源可 以为多个。疲劳源区和最后断裂区相对位置一般总是相对于轴的旋转方向而逆转一个角度。而高应力集中时，最终撕裂面移向中心，呈现棘轮花样。交变扭转载荷也出现这种花样 6双向弯曲的疲劳源区可能在零件的两侧表面，最后断裂区在截面内部。在高名义应力下，光滑的和有缺口的零件瞬断区的面积都大于扩展区，且位于中心部位，形状似腰鼓形。随着载荷和应力程度的提高，瞬断区的形状逐渐变形成为椭圆形。在低名义应力下，两个疲劳核心并非同时产生，扩展速度也不一样，所以断口上的疲劳断裂区一般不完全对称，瞬断区偏离中心位置。 11 D第一阶段为切向扩展阶段。在交变应力作用下，使滑移形成的裂纹源扩展形成可观察的裂纹，裂纹尖端将沿着与拉伸轴呈45°角方向的滑移面扩展。该阶段中裂纹扩展范围较 小，一般在2~5个晶粒之内。 D第二阶段为正向扩展阶段。裂纹从原来与拉伸轴呈45 °的滑移面，发展到与拉伸轴呈90 °，该阶段的断口具有引人注目的独特形态－疲劳辉纹。 D第三阶段是由于裂纹扩展到一定长度后，使构件的有效截面减少而造成的一次性快速断裂，断口特征常为韧窝型撕裂。 12疲劳辉纹的一般特点 （1）疲劳裂纹是一系列基本上相平行的条纹，略带弯曲呈波浪形，并与裂纹局部扩展方向相垂直，其凸弧面指向裂纹扩展方向。 （2）在疲劳裂纹稳定扩展阶段，所形成的每一条辉纹相当于一次载荷循环。辉纹确定了裂纹前沿线在前进时的位置。（3）疲劳辉纹的间距随应力场强度因子而变化，应力越大，间距越宽；反之应力越小，则间距越窄。 （4）疲劳断口的微观范围内，通常由许多大小不同、高低不一的小断块组成，每一小断块上的疲劳辉纹连续且平行，而相邻小断块上的疲劳辉纹不一定连续和平行。（5）断口的两匹配面上的辉纹基本对应。