失效分析是故障分析的重要方法,而扫描电镜为失效分析的重要手段,两者在工程领域有着广泛的应用,尤其是在断口分析中的应用。通过扫描电镜可以确定失效的形式和机理,对于确定故障的原因和制定措施起着关键作用。笔者通过工程具体的实例,结合失效分析理论,应用扫描电镜的分析,针对具体工程问题分析了原因,并制定了措施,着重介绍了扫描电镜在失效分析中的应用。

DCTD液压工程挖掘机车轮在更换过程中由于钢圈断裂而发生事故,本文通过宏观、微观检验、拉伸试验、化学成分分析等方法对钢圈失效原因进行分析,认为该钢圈断裂性质为疲劳断裂,钢圈锁环沟槽的圆角表面局部分布有大量的氧化铁夹杂物促成了疲劳源的形成,加之钢圈材质不均匀,致使钢圈最终发生大面积疲劳断裂。

针对环控系统用单向截止阀在密封性检测过程中截止功能失效的问题,以结构的工艺性作为重点研究对象,通过对密封副结构的密封面焊接变形、阀芯导向卡滞现象、硫化密封面外形的尺寸偏差等多方面进行了详细的分析,找出单向阀密封失效的原因,提出相应的改进措施,提升了产品的密封可靠性。

某核主泵采用的WC-Ni硬质合金O形密封圈在运行一段时间后,密封圈端面出现较多的裂纹。为研究密封圈端面损伤失效原因,对密封圈损伤区进行微观形貌分析、白光干涉测试分析、损伤区化学成分分析和表面残余应力测试,讨论WC-Ni硬质合金密封圈表面出现的损伤特征,并对其服役安全性进行评估。结果表明裂纹源多在密封圈槽堰区和坝区的交界处产生,裂纹多数分布在坝区,坝区损伤程度相比槽堰区较大;裂纹区存在氧化现象,但氧化程度比较轻微,氧化产物主要为W的氧化物;裂纹的产生主要是由密封圈槽堰区和坝区之间较大的应力差导致的,但裂纹体积较小,损伤轻微,短期内不会对整体机械密封装备造成重要影响。

通过化学成分检测、室温力学性能分析以及金相组织观察、形貌观察、腐蚀产物分析等方法,分析了铜合金截止阀阀瓣密封腐蚀的原因。结果表明,截止阀阀瓣成分、组织及性能均满足标准要求,截止阀阀瓣密封面腐蚀由脱成分腐蚀、冲刷以及缝隙腐蚀的共同作用造成,管路海水泥沙较多促进了缝隙的出现并增加冲刷力度,加速腐蚀过程。

介绍了橡胶密封件密封失效的主要因素,其中包括密封件结构设计、原材料选择、生产质量缺陷和安装方式不当等;阐述了密封失效分析常用检测技术方法和流程,如选择失效分析机构、了解密封件使用背景、初步理论分析和技术(设备)分析等;还结合典型案例作了具体说明。

某核级阀门在核电站现场存放两年后,安装调试过程中发现阀门密封面泄漏的问题。采用液体渗透剂、荧光光谱仪、扫描电镜、EDS能谱仪、金相显微镜、显微硬度计、残余应力测试仪等设备和方法对失效的阀门进行测试。结果表明阀体密封面堆焊的硬质合金存在孔洞;断面处发现大量韧窝,属于韧性断裂;硬质合金层的残余应力处于比较高的水平,阀门在核电站现场长期存放,残余应力逐渐在孔洞处形成应力集中萌生裂纹,裂纹沿着堆焊层内部的孔洞扩展,导致阀体密封面密封失效。

铲叉在校形时发生断裂，采用成分测定、宏微观检测及能谱分析，对该批断裂铲叉进行了研究分析。结果表明，铲叉的断裂失效是由硫化物及硅酸盐等夹杂物严重超标造成的。

对3．5MPa边界阀法兰密封——柔性石墨金属波齿复合垫片密封的泄漏进行了密封失效分析，并提出了改进方案，解决了垫片密封短期失效问题。

以O形密封圈为例，介绍了密封的工作原理，并结合实例从设计、材料、安装、预热和润滑等方面对其失效原因进行分析，最后总结了密封件的存放、使用和工作环境对密封性能的影响。