工程材料与构件失效分析团队

失效分析中心以沈阳材料科学国家(联合)实验室为依托，是中国科学院金属研究所对外技术服务与咨询的重要窗口，宗旨是为国防装备的排故工作提供第三方认证，同时也为国内外大、中型企业与高新技术企业提供技术服务。

失效分析中心拥有经验丰富的失效分析专家5人，各个相关学科带头人组成的专家委员会12人，以及青年科技人员8人，形成了老、中、青三代结合的项目分析团队。

2001年至今15年间，失效分析中心共完成各类失效分析项目800余项，涉及各个行业领域。国防领域包括航天、航空、海军装备、陆军装备；民用领域包括电力、石化、冶金、交通、机械等各个行业；同时也为国内外各知名公司如壳牌、GE、索拉、西门子、阿尔斯通、通用、中石化、中海油、保险行业等提供失效分析技术支持。众多失效分析项目的完成，为各个行业解决了一大批技术疑难问题；还为涉外失效项目提供客观全面的失效分析，为国家和企业挽回经济损失。

1.构件断裂的失效分析工作

位于印度尼西亚苏门答腊岛南部的巨港电厂，是中国在印度尼西亚投资并承包建设的，是印尼政府基础设施建设和吸引国外投资的成功典范，在当地影响巨大。该电厂的150MW 9E燃气机组于2004年9月并网发电，运行约91000小时后出现爆响声而紧急停机，造成了较大的经济损失。为了澄清事故原因及理赔责任，该电厂与保险公司方共同委托中国科学院金属研究所失效分析中心承担该项失效分析工作。

图1 压气机叶片损坏的现场图

拆解检查发现压气机的一片一级动叶发生断裂，失效分析中心人员经过细致的观察首先判定叶片断裂是疲劳断裂，疲劳源位于叶背侧榫头压力面的转角R处。疲劳源位置处于安装覆盖区，日常运行、维护以及检修无法及时发现。然后观察分析疲劳源，并对比送检的其他叶片，发现此处存在应力集中以及微动磨损，这两者叠加使该位置萌生裂纹形成疲劳源。同时指出了疲劳源的位置属于国外制造公司的设计缺陷。而此处在该公司的后续系列中已经得到改进，这更加有力地证明了我们的分析结论。

图2 印尼电厂和保险公司的感谢信

2.构件腐蚀的失效分析工作

某公司生产的一个60立方米LNG储罐，使用仅3个多月发生泄漏。公司遂委托中国科学院金属研究所失效分析中心对储罐进行分析，以查明泄漏原因。分析结果表明：储罐内有氯化物和硫化物腐蚀介质存在，在封头附近的高残余应力作用下，裂纹从内胆的内壁腐蚀坑起始，发生了应力腐蚀裂纹萌生与扩展的快速失效过程。

随着近几年LNG行业的发展，LNG的安全运营成为一个重要命题。储罐是储存低温天然气液体的非真空绝热容器，一旦发生泄露，会造成巨大的生命和财产损失。本次分析工作为事故处理及LNG罐体制造提供了科学依据；

图3 储罐内胆的裂纹

图4 裂纹尖端的微观形貌

3.构件磨损的失效分析案例

某高速列车开通后，维护人员发现短时间内制动轴盘和闸片出现异常磨损，存在极大的安全隐患，遂委托中国科学院金属研究所失效分析中心进行失效分析。

图5 磨损严重的刹车盘

经分析发现，这种异常磨损现象主要发生在雪后的第二天。此时天气异常寒冷，导致制动轴盘材料的力学性能下降，同时也导致闸片变脆、破碎，其中的硬质颗粒脱落在刹车副的摩擦面上形成磨粒磨损。这是造成此次故障的主要原因。此次分析工作为我国高速列车的排故及后续的维护维修工作提供了技术分析依据；有力的保障了高铁的安全运营。

图6 制动盘磨损的宏观形貌和微观形貌