失效分析中心以沈陽(yáng)材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實(shí)驗室為依托，是中國科學(xué)院金屬研究所對外技術(shù)服務(wù)與咨詢(xún)的重要窗口，宗旨是為國防裝備的排故工作提供第三方認證，同時(shí)也為國內外大、中型企業(yè)與高新技術(shù)企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)。

失效分析中心擁有經(jīng)驗豐富的失效分析專(zhuān)家5人，各個(gè)相關(guān)學(xué)科帶頭人組成的專(zhuān)家委員會(huì )12人，以及青年科技人員8人，形成了老、中、青三代結合的項目分析團隊。

2001年至今15年間，失效分析中心共完成各類(lèi)失效分析項目800余項，涉及各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。國防領(lǐng)域包括航天、航空、海軍裝備、陸軍裝備；民用領(lǐng)域包括電力、石化、冶金、交通、機械等各個(gè)行業(yè)；同時(shí)也為國內外各知名公司如殼牌、GE、索拉、西門(mén)子、阿爾斯通、通用、中石化、中海油、保險行業(yè)等提供失效分析技術(shù)支持。眾多失效分析項目的完成，為各個(gè)行業(yè)解決了一大批技術(shù)疑難問(wèn)題；還為涉外失效項目提供客觀(guān)全面的失效分析，為國家和企業(yè)挽回經(jīng)濟損失。

1.構件斷裂的失效分析工作

位于印度尼西亞蘇門(mén)答臘島南部的巨港電廠(chǎng)，是中國在印度尼西亞投資并承包建設的，是印尼政府基礎設施建設和吸引國外投資的成功典范，在當地影響巨大。該電廠(chǎng)的150MW 9E燃氣機組于2004年9月并網(wǎng)發(fā)電，運行約91000小時(shí)后出現爆響聲而緊急停機，造成了較大的經(jīng)濟損失。為了澄清事故原因及理賠責任，該電廠(chǎng)與保險公司方共同委托中國科學(xué)院金屬研究所失效分析中心承擔該項失效分析工作。

圖1 壓氣機葉片損壞的現場(chǎng)圖

拆解檢查發(fā)現壓氣機的一片一級動(dòng)葉發(fā)生斷裂，失效分析中心人員經(jīng)過(guò)細致的觀(guān)察首先判定葉片斷裂是疲勞斷裂，疲勞源位于葉背側榫頭壓力面的轉角R處。疲勞源位置處于安裝覆蓋區，日常運行、維護以及檢修無(wú)法及時(shí)發(fā)現。然后觀(guān)察分析疲勞源，并對比送檢的其他葉片，發(fā)現此處存在應力集中以及微動(dòng)磨損，這兩者疊加使該位置萌生裂紋形成疲勞源。同時(shí)指出了疲勞源的位置屬于國外制造公司的設計缺陷。而此處在該公司的后續系列中已經(jīng)得到改進(jìn)，這更加有力地證明了我們的分析結論。

圖2 印尼電廠(chǎng)和保險公司的感謝信

2.構件腐蝕的失效分析工作

某公司生產(chǎn)的一個(gè)60立方米LNG儲罐，使用僅3個(gè)多月發(fā)生泄漏。公司遂委托中國科學(xué)院金屬研究所失效分析中心對儲罐進(jìn)行分析，以查明泄漏原因。分析結果表明：儲罐內有氯化物和硫化物腐蝕介質(zhì)存在，在封頭附近的高殘余應力作用下，裂紋從內膽的內壁腐蝕坑起始，發(fā)生了應力腐蝕裂紋萌生與擴展的快速失效過(guò)程。

隨著(zhù)近幾年LNG行業(yè)的發(fā)展，LNG的安全運營(yíng)成為一個(gè)重要命題。儲罐是儲存低溫天然氣液體的非真空絕熱容器，一旦發(fā)生泄露，會(huì )造成巨大的生命和財產(chǎn)損失。本次分析工作為事故處理及LNG罐體制造提供了科學(xué)依據；

圖3 儲罐內膽的裂紋

圖4 裂紋尖端的微觀(guān)形貌

3.構件磨損的失效分析案例

某高速列車(chē)開(kāi)通后，維護人員發(fā)現短時(shí)間內制動(dòng)軸盤(pán)和閘片出現異常磨損，存在極大的安全隱患，遂委托中國科學(xué)院金屬研究所失效分析中心進(jìn)行失效分析。

圖5 磨損嚴重的剎車(chē)盤(pán)

經(jīng)分析發(fā)現，這種異常磨損現象主要發(fā)生在雪后的第二天。此時(shí)天氣異常寒冷，導致制動(dòng)軸盤(pán)材料的力學(xué)性能下降，同時(shí)也導致閘片變脆、破碎，其中的硬質(zhì)顆粒脫落在剎車(chē)副的摩擦面上形成磨粒磨損。這是造成此次故障的主要原因。此次分析工作為我國高速列車(chē)的排故及后續的維護維修工作提供了技術(shù)分析依據；有力的保障了高鐵的安全運營(yíng)。

圖6 制動(dòng)盤(pán)磨損的宏觀(guān)形貌和微觀(guān)形貌