腐蝕疲勞的案例
強度丨南航：航空發動機和燃氣輪機熱端部件的熱腐蝕-疲勞性能與壽命預測方法研究進展
如Brooking等[54]的研究表明，當單晶CMSX-4合金處于低溫熱腐蝕環境時，在疲勞載荷峰值處引入60 s的保載會降低其疲勞壽命，如圖7(a）所示。這是由于疲勞與低溫型熱腐蝕結合時，長時間保載過程可使裂紋張開，使腐蝕性介質擴散到裂紋尖端，導致裂紋尖端周圍的氧化程度增加，加速了疲勞裂紋擴展，從而導致疲勞壽命降低。Chapman等[55]對單晶CMSX-4合金腐蝕-疲勞的研究中，也發現了類似的結果。Yang等[39,56]對DZ125合金高溫熱腐蝕后低周疲勞行為的研究發現，長時間預腐蝕和疲勞過程中的長時間保載加速DZ125合金腐蝕-疲勞失效，表面腐蝕層開裂導致裂紋萌生是腐蝕-疲勞失效的主要原因之一，如圖7(b～d）所示。此外，DZ125合金的低周疲勞失效還與熱腐蝕引起的再結晶、試樣有效面積的減少有關。如圖7(e）所示，高溫熱腐蝕后低周疲勞載荷會引起合金表面保護性氧化層的破壞，促使再結晶發生，形成許多小晶粒。在低周疲勞載荷作用下，裂紋往往在這些再結晶晶界處萌生。綜上所述，熱腐蝕后渦輪葉片高溫合金的低周疲勞壽命下降與腐蝕坑、缺陷、氧化/硫化物的形成以及熱腐蝕侵蝕引起的再結晶等因素密切相關。
國內外雖然針對渦輪葉片高溫合金熱腐蝕-疲勞性能開展了一定的實驗研究，一定程度上揭示了熱腐蝕對疲勞失效的影響。然而，這些實驗研究主要是基于對高溫合金進行預先熱腐蝕然后開展疲勞試驗[57,58]，實驗條件與渦輪材料服役環境（即燃氣-海洋環境耦合的服役環境）有所不同，不能實時反映熱腐蝕與機械載荷的交互作用。通常，機械載荷的作用往往會加速熱腐蝕的發生，而熱腐蝕又將反過來促進渦輪材料在機械載荷作用下疲勞裂紋的萌生和擴展[8,59,60]。
展開 書籍－－金屬材料的腐蝕疲勞
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談談飛機結構的疲勞與腐蝕
在此受力過程中，每一個應力周期所經歷的時間長短（即頻率）與疲勞關系甚微，應力周期的振幅及累積次數才是決定疲勞破壞發生的時機；另外，壓縮應力不會造成疲勞破壞，拉伸應力才是疲勞破壞的主因。
材料承受反復應力的作用過程
疲勞破壞大致分為兩類︰低周期疲勞（low cycle fatigue）及高周期疲勞（high cycle fatigue）。一般而言，發生疲勞破壞時的應力周期次數少于十萬次者，稱為低周期疲勞；高于此次數者，稱為高周期疲勞。低周期疲勞的作用應力較大，經常伴隨著結構的永久塑性變形；高周期疲勞的作用應力較小，結構變形通常維持在彈性范圍內，所以不致有永久變形。
材料疲勞破壞的進程分為三階段︰裂紋初始（crack initiation）、裂紋成長（crack growth）、強制破壞（rupture）。材料表面瑕疵或是幾何形狀不連續處，材料晶格在外力作用下沿結晶面相互滑移，形成不可逆的差排移動，在張力及壓力交替作用下，于材料表面形成外凸及內凹，造成初始裂紋。
這些初始裂紋在多次應力周期的拉伸應力連續拉扯下逐漸成長，并使材料承載面積縮減，降低材料的承載能力。當裂紋成長到臨界長度時，材料凈承載面積下的應力已超過材料的極限強度，此時的材料強制破壞也就無法避免了。
飛機結構的疲勞破壞最常發生于幾何形狀不連續處，因此在維護延長服役年限的老飛機時，對一些幾何面積變化較大的位置，如R角、鉚釘孔邊等，都需要特別留意。
展開 不銹鋼的幾種腐蝕形態
國內外不銹鋼應力腐蝕事故的大量統計表明，由于氯化物而引起的事故約占80%以上。因此，為解決一般Cr-Ni不銹鋼的氯化物應力腐蝕而合理選材就顯得更為重要。
五. 不銹鋼的疲勞腐蝕
1. 現象和識別：
在介質與交變應力共同作用下所引起的不銹鋼的破壞稱為腐蝕疲勞。由于不銹鋼多在腐蝕環境中使用，因此在交變應力作用下，所產生的不銹鋼的破壞多為腐蝕疲勞。與一般機械疲勞相比，不銹鋼的腐蝕疲勞表面上常見明顯的腐蝕和點蝕。腐蝕疲勞既可以是僅有一條裂紋，也可以有多條裂紋并存，這與不銹鋼的腐蝕疲勞既可以在一點又可以在多處生核并擴展有關。不銹鋼腐蝕疲勞裂紋宏觀常見切向何正向擴展并多呈鋸齒狀和臺階狀；微觀上裂紋一般沒有分支且裂紋尖端較鈍。除腐蝕和裂紋外，不銹鋼腐蝕疲勞最重要的特點是斷口上有一般機械疲勞的各種特征。例如，宏觀斷口較平整，呈瓷狀或貝殼狀，有疲勞弧線，疲勞臺階，疲勞源等；微觀斷口則有疲勞條紋等。
不銹鋼在任何腐蝕介質中均可產生腐蝕疲勞，而沒有介質的選擇。
為了驗證是否是腐蝕疲勞，還可根據提高鋼的強度和耐蝕性或排除腐蝕介質的作用后，是否仍出現破壞來斷定。如果由于鋼強度提高，不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長，則可斷定原斷裂為機械疲勞；如果提高了鋼的耐蝕性或排除了腐蝕介質的作用后，不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長，則可斷定原斷裂為腐蝕疲勞。
根據斷口特征可以準確的把應力腐蝕與腐蝕疲勞區別開來。
2. 機理
目前，不銹鋼腐蝕疲勞的機理主要有以下幾種模型。
展開 
疲勞斷裂的基本原理
接觸疲勞使零件工作時噪聲增加、振幅增大、溫度升高、磨損加劇，最后導致零件不能正常工作而失效 。在滾動軸承、齒輪等零件中常發生這種現象。②高溫疲勞 。在高溫環境下承受循環應力時所產生的疲勞。高溫是指大于熔點1／2以上的溫度，此時晶界弱化，有時晶界上產生蠕變空位，因此在考慮疲勞的同時必須考慮高溫蠕變的影響。高溫下金屬的S-N曲線沒有水平部分 ，一般用 107～108次循環下不出現斷裂的最大應力作為高溫疲勞極限；載荷頻率對高溫疲勞極限有明顯影響，當頻率降低時，高溫疲勞極限明顯下降。③熱疲勞。由溫度變化引起的熱應力循環作用而產生的疲勞。如渦輪機轉子、熱軋軋輥和熱鍛模等，常由于熱應力的循環變化而產生熱疲勞。④腐蝕疲勞。在腐蝕介質中承受循環應力時所產生的疲勞。如船用螺旋槳、渦輪機葉片 、水輪機轉輪等，常產生腐蝕疲勞。腐蝕介質在疲勞過程中能促進裂紋的形成和加快裂紋的擴展。其特點有 ：S-N曲線無水平段；加載頻率對腐蝕疲勞的影響很大；金屬的腐蝕疲勞強度主要是由腐蝕環境的特性而定；斷口表面變色等。 發展趨勢 飛機、船舶、汽車、動力機械、工程機械 、冶金、石油等機械以及鐵路橋梁等的主要零件和構件，大多在循環變化的載荷下工作，疲勞是其主要的失效形式。因此，疲勞理論和疲勞試驗對于設計各類承受循環載荷的機械和結構，成為重要的研究內容。疲勞有限壽命設計中進行壽命估算，必須了解材料的疲勞性能，以此作為理論計算的依據 。由于疲勞壽命的長短取決于所承受的循環載荷大小，為此還必須編制出供理論分析和全尺寸疲勞試驗用的載荷譜，再根據與各種疲勞相適應的損傷模型估算出疲勞壽命。疲勞理論的工程應用，經歷了從無限壽命設計到有限壽命設計，有限壽命設計尚處于完善階段。發展趨勢是：①宏觀與微觀結合，探討從位錯、滑移、微裂紋、短裂紋、長裂紋到斷裂的疲勞全過程 ，尋求壽命估算各階段統一的物理-力學模型 。
展開 防腐保溫基礎知識
主要是：一要盡量避免使用對應力腐蝕敏感的材料；二在設計設備結構時要力求合理，盡量減少應力集中和積存腐蝕介質；三在加工制造設備時，要注意消除殘余應力。
4、什么是腐蝕疲勞
腐蝕疲勞是在腐蝕介質與循環應力的聯合作用下產生的。這種由于腐蝕介質而引起的抗腐蝕疲勞性能的降低，稱為腐蝕疲勞。疲勞破壞的應力值低于屈服點，在一定的臨界循環應力值（疲勞極限或稱疲勞壽命）以上時，才會發生疲勞破壞。而腐蝕疲勞卻可能在很低的應力條件下就發生破斷，因而它是很危險的。
影響材料腐蝕疲勞的因素主要有應力交變速度、介質溫度、介質成分、材料尺寸、加工和熱處理等。增加載荷循環速度、降低介質的PH值或升高介質的溫度，都會使腐蝕疲勞強度下降。材料表面的損傷或較低的粗糙度所產生的應力集中，會使疲勞極限下降，從而也會降低疲勞強度。
5、什么是晶間腐蝕
晶間腐蝕是金屬材料在特定的腐蝕介質中，沿著材料的晶粒間界受到腐蝕，使晶粒之間喪失結合力的一種局部腐蝕破壞現象。受這種腐蝕的設備或零件，有時從外表看仍是完好光亮，但由于晶粒之間的結合力被破壞，材料幾乎喪失了強度，嚴重者會失去金屬聲音，輕輕敲擊便成為粉末。
據統計，在石油、化工設備腐蝕失效事故中，晶間腐蝕約占4%～9%，主要發生在用軋材焊接的容器及熱交換器上。
一般認為，晶界合金元素的貧化是產生晶間腐蝕的主要原因。通過提高材料的純度，去除碳、氮、磷和硅等有害微量元素或加入少量穩定化元素（鈦、鈮），以控制晶界上析出的碳化物及采用適當的熱處理制度和適當的加工工藝，可防止晶間腐蝕的產生。
6、什么是均勻腐蝕
均勻腐蝕是指在與環境接觸的整個金屬表面上幾乎以相同速度進行的腐蝕。
展開 懸架彈簧的設計方向
懸架彈簧的疲勞壽命是實現輕量化目標的技術關鍵，除了改善彈簧制造工藝，提高原材料的抗拉強度成為目前的主要手段，設計應力從1100MPa提高到1200MPa，相應的材料強度就要從1800MPa提高到2000MPa左右。
再次是開發新材料。隨著材料強度和硬度的提高，其塑性和熱性必然會有所降低。因此對于懸架彈簧高強度輕量化的要求，必須要開高強度，高韌性且抵抗腐蝕疲勞性的材料。
因此，屠世潤認為，針對目前主機廠對懸架彈簧壽命和可靠度要求不斷的提高，從原材料化學成分的設計到彈簧制造過程中都需要采取相應的措施。改善彈簧腐蝕疲勞強度的解決方案是以下三個方面，第一是降低腐蝕效率，第二改善斷裂韌性，第三改善延遲斷裂強度。
屠世潤是在由中國汽車咨詢中心網主辦的“第二屆中國汽車懸架系統產業發展論壇”上做如上發言。該論壇是目前國內汽車產業內底盤系統制造領域最具權威的行業論壇，此次論壇吸引了來自全國的上百位業內人士參與，參會企業包括中國一汽技術中心、上汽集團技術中心、濰柴動力研發中心、陜汽集團、長安汽車、天納克、康迪泰克、本特勒、凱邇必、瀚瑞森、株洲時代新材料、蘇州有色金屬研究院等。
展開 技術 | 影響鋁合金應力腐蝕的主要因素有哪些？
而不同的應力作用會產生不同的效果，交變應力和環境共同作用產生腐蝕疲勞，它和固定應力產生的應力腐蝕破裂通常有明顯區別。通常腐蝕疲勞比應力腐蝕產生的后果更嚴重。此外，加載速度的不同也會影響鋁合金應力腐蝕的敏感性。（來源：鋁友社區）
鍋爐“爆管”原因一眼可以看透，5分鐘教會你！
其主要特征是潰瘍腐蝕 , 在被腐蝕的金屬表面形成許多小型鼓包, 其直徑差別很大 ,鼓包表面顏色由黃褐色到磚紅色 ,次層為黑色粉末物 ,金屬表面有腐蝕坑。爆口金相組織變化不明顯 ,為韌性斷裂。
疲勞破壞
鍋爐爐管因啟停或負荷變化受到交變熱應力和機械應力作用,同時由于管子和管內工質的重量 ,管子也承受著重力的作用, 當管子因各種原因產生振動時 ,管內應力也發生周期性的變化 ,從而造成了爐管的熱疲勞和振動疲勞。
1.
振動疲勞
振動疲勞常由于支吊失效或布置不合理引起, 其斷口處沒有明顯的減薄現象, 為橫向斷裂。
2.
熱疲勞
熱疲勞可由于間斷性的蒸汽停滯或急冷引起的水側金屬周期性冷卻造成, 斷口處一般沒有明顯的減薄,為橫向斷裂,在斷口的下部,可發現多條平行于斷口平面的大小不一的裂紋 ,通過對裂紋尖端的金相觀察 ,裂紋是沿晶開裂, 存在有二次沿晶裂紋, 裂紋尖端不連續,其擴展方向垂直于管軸方向。吹灰時急冷或渣層間斷性地浸潤受熱面管也會造成溫度的周期性變化,導致爐管疲勞破壞, 在爐管外表面產生“大象皮膚狀”密布的多處橫向裂紋 。
3.
腐蝕疲勞
鍋爐內存在著各種腐蝕現象, 部件腐蝕介質作用產生的疲勞破壞為腐蝕疲勞。腐蝕疲勞的爆口外表面或內表層通常會有腐蝕層或氧化物層附著。爆口一般無脹粗、鼓包現象,無壁厚減薄現象 ,沒有塑性變形 ,呈脆性斷裂 。破口裂紋斷口面較平齊 ,與管子壁厚垂直,但不光滑。腐蝕疲勞破壞一開始時, 往往以多裂紋源的方式進行,因此在斷面上常有獨特的多齒狀特性 。
展開 飛機結構疲勞強度分析
在以上幾種疲勞載荷中，對殲擊機影響最大的是機動載荷、著陸撞擊載荷和地面滑行載荷。
6、根據部隊和工廠維修實踐，影響飛機結構疲勞強度的因素主要有以下四個方面：
1）應力集中的影響：大量破壞事例證明：應力集中是影響飛機結構疲勞強度的主要因素，疲勞源總是出現在應力集中的部位。如開孔、開槽、倒角、螺紋等處容易出現疲勞裂紋。
2）表面加工質量的影響：大量的破壞事例也證明：表面加工質量不高，也是影響飛機結構疲勞強度的重要因素。
3）裝配效應的影響：使用經驗和疲勞試驗表明，各種裝配效應對結構的疲勞強度影響很大。
4）使用環境的影響
1腐蝕疲勞：金屬受到腐蝕，將產生“腐蝕疲勞”，使疲勞強度降低，因為腐蝕使金屬表面產生無數的小應力集中點，促使疲勞裂紋的形成。
2擦傷疲勞：當兩個相互接觸的固體表面具有微小的相對運動時，表面會受到損傷，這就會引起“擦傷疲勞”（或稱“擦傷腐蝕”）。
3高溫疲勞和低溫疲勞：溫度對結構的疲勞強度也有影響。
4熱疲勞：構件在交變的熱應力作用下引起的破壞稱為“熱疲勞”。這種熱應力主要來自兩方面，①由溫度分布不均所引起的；②限制金屬自由膨脹或收縮所引起的。熱疲勞破壞常常表現為金屬表面細微裂紋網絡的形成，叫做“龜裂”。
5聲疲勞：在聲環境下工作的構件，因為受到噪音的激勵而產生振動，由這種強迫振動引起的破壞，稱為“聲疲勞”或“噪音疲勞”。
轉自CAE技術聯盟微信平臺
展開 飛機結構疲勞強度與斷裂分析
（三）裝配效應的影響
使用經驗和疲勞試驗表明，各種裝配效應對結構的疲勞強度影響很大。
（四）使用環境的影響
1.腐蝕疲勞
金屬受到腐蝕，將產生“腐蝕疲勞”，使疲勞強度降低，因為腐蝕使金屬表面產生無數的小應力集中點，促使疲勞裂紋的形成。
2.擦傷疲勞
當兩個相互接觸的固體表面具有微小的相對運動時，表面會受到損傷，這就會引起“擦傷疲勞”（或稱“擦傷腐蝕”）。
3.高溫疲勞和低溫疲勞
溫度對結構的疲勞強度也有影響。
4.熱疲勞
構件在交變的熱應力作用下引起的破壞稱為“熱疲勞”。這種熱應力主要來自兩方面，①由溫度分布不均所引起的；②限制金屬自由膨脹或收縮所引起的。熱疲勞破壞常常表現為金屬表面細微裂紋網絡的形成，叫做“龜裂”。
5.聲疲勞
在聲環境下工作的構件，因為受到噪音的激勵而產生振動，由這種強迫振動引起的破壞，稱為“聲疲勞”或“噪音疲勞”。
五、提高飛機結構疲勞強度的措施
目前飛機設計制造，在結構布局、材料選擇和工藝方法等方面，都采取了許多措施來提高飛機結構疲勞強度。這里僅就與使用維護有關的方面作一介紹。
（一）減緩局部應力
由于應力集中是影響疲勞強度的主要因素。因此，減緩局部應力是提高構件疲勞強度的一項重要措施。在維護使用中減緩局部應力的方法，主要是增大圓角半徑和打止裂孔。
1.增大圓角半徑
減緩局部應力的一般原則是：防止截面有急劇的變化，當這種變化不可避免時，應保證這種變化有足夠的圓角半徑。
殲6飛機前起落架輪叉在接耳根部易產生裂紋，就是由于接耳根部的圓角半徑過小（只有），且接耳根部外緣的圓弧過渡區過小或根本未加工出來，形成尖角造成的。針對這一情況，部隊采用了銼修和打磨的方法，工廠將接耳根部圓角半徑加大到并使根部外緣有一定寬度的圓弧過渡面（圖），從而排除了這一故障。
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核電站疏水管道斷裂泄漏原因分析及失效機理研究
經認真審議，鑒定委員會給出如下鑒定意見：該項目通過對管道不同部位斷裂泄漏特征的分析研究，在國內外首次提出沖蝕和疲勞交互作用的失效模型，指出GSS/AHP疏水管道斷裂泄漏并非應力腐蝕或腐蝕疲勞失效、而是一種與沖蝕和疲勞相關的新的失效模式，并且不合理的管道設計加劇了沖蝕和疲勞的交互作用。最后鑒定委員會專家一致認為該科研成果處于國內領先水平，達到國際先進水平，同意通過成果鑒定。
可靠性設計分析軟件PosVim
這個系統包含產品可靠性（廣義可靠性）設計分析、仿真、試驗、數據應用4大子系統，涵蓋可靠性預計、可靠性建模、FMEA、FTA、容差分析（含最壞情況仿真分析）、降額設計分析（兼容ECSS標準和GJB35)、可靠性分配、維修性預計與分配、測試性建模與分析（兼容多信號模型、仿真）、疲勞壽命分析（具備應力壽命分析、拉伸壽命分析、焊接結構疲勞分析、裂紋增長壽命分析、腐蝕疲勞壽命分析）、失效物理仿真分析、故障診斷與壽命預測分析、保障性仿真、概率風險評價、安全研制保障等級分析、多物理環境建模、加速壽命試驗設計分析、加速退化試驗設計分析、威布爾分析、數據挖掘應用等30多個功能模塊，具備故障邏輯分析與故障物理分析、統計與仿真驗證分析、通用與專業性（如相控陣雷達等專用模型與方法）設計分析、宏觀與微觀分析等多個層面、多個角度的可靠性設計分析能力。
下面是他們的PosVim的詳細介紹材料。國產的，感覺還不錯，非常難得的一個系統。給他們點贊。
PosVim介紹材料.pdf
展開 飛機結構疲勞強度與斷裂分析
如開孔、開槽、倒角、螺紋等處容易出現疲勞裂紋。
（二）表面加工質量的影響
大量的破壞事例也證明：表面加工質量不高，也是影響飛機結構疲勞強度的重要因素。
（三）裝配效應的影響
使用經驗和疲勞試驗表明，各種裝配效應對結構的疲勞強度影響很大。
（四）使用環境的影響
1.腐蝕疲勞
金屬受到腐蝕，將產生“腐蝕疲勞”，使疲勞強度降低，因為腐蝕使金屬表面產生無數的小應力集中點，促使疲勞裂紋的形成。
2.擦傷疲勞
當兩個相互接觸的固體表面具有微小的相對運動時，表面會受到損傷，這就會引起“擦傷疲勞”（或稱“擦傷腐蝕”）。
3.高溫疲勞和低溫疲勞
溫度對結構的疲勞強度也有影響。
4.熱疲勞
構件在交變的熱應力作用下引起的破壞稱為“熱疲勞”。這種熱應力主要來自兩方面，①由溫度分布不均所引起的；②限制金屬自由膨脹或收縮所引起的。熱疲勞破壞常常表現為金屬表面細微裂紋網絡的形成，叫做“龜裂”。
5.聲疲勞
在聲環境下工作的構件，因為受到噪音的激勵而產生振動，由這種強迫振動引起的破壞，稱為“聲疲勞”或“噪音疲勞”。
五、提高飛機結構疲勞強度的措施
目前飛機設計制造，在結構布局、材料選擇和工藝方法等方面，都采取了許多措施來提高飛機結構疲勞強度。這里僅就與使用維護有關的方面作一介紹。
（一）減緩局部應力
由于應力集中是影響疲勞強度的主要因素。因此，減緩局部應力是提高構件疲勞強度的一項重要措施。在維護使用中減緩局部應力的方法，主要是增大圓角半徑和打止裂孔。
展開 干貨 | 飛機結構疲勞強度的影響因素及改進（附設計手冊下載）
圖7 σ-N曲線的三個范圍
圖8 損傷尺寸與載荷循環數的關系
四、影響飛機結構疲勞強度的因素
根據部隊和工廠維修實踐，影響飛機結構疲勞強度的因素主要有以下四個方面：
(一)、應力集中的影響
大量破壞事例證明：應力集中是影響飛機結構疲勞強度的主要因素，疲勞源總是出現在應力集中的部位。如開孔、開槽、倒角、螺紋等處容易出現疲勞裂紋。
(二)、表面加工質量的影響
大量的破壞事例也證明：表面加工質量不高，也是影響飛機結構疲勞強度的重要因素。
(三)、裝配效應的影響
使用經驗和疲勞試驗表明，各種裝配效應對結構的疲勞強度影響很大。
(四)、使用環境的影響
1. 腐蝕疲勞
金屬受到腐蝕，將產生“腐蝕疲勞”，使疲勞強度降低，因為腐蝕使金屬表面產生無數的小應力集中點，促使疲勞裂紋的形成。
2. 擦傷疲勞
當兩個相互接觸的固體表面具有微小的相對運動時，表面會受到損傷，這就會引起“擦傷疲勞”(或稱“擦傷腐蝕”)。
3. 高溫疲勞和低溫疲勞
溫度對結構的疲勞強度也有影響。
4. 熱疲勞
構件在交變的熱應力作用下引起的破壞稱為“熱疲勞”。這種熱應力主要來自兩方面，①由溫度分布不均所引起的;②限制金屬自由膨脹或收縮所引起的。熱疲勞破壞常常表現為金屬表面細微裂紋網絡的形成，叫做“龜裂”。
5. 聲疲勞
在聲環境下工作的構件，因為受到噪音的激勵而產生振動，由這種強迫振動引起的破壞，稱為“聲疲勞”或“噪音疲勞”。
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