什麼是「良性」和「惡性」的疲勞裂紋?

我在軸類零件的在役檢測中，發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋有「良性」和「惡性」之分。就像人類的「良性腫瘤」和「惡性腫瘤」一樣，「良性腫瘤」的是不會死亡的，「惡性腫瘤」(癌癥)的會很快死亡。
我用這個方法很好地為客戶解決了問題。「惡性」的立即拆除更換，「良性」的定期監(jiān)控使用。
成功為客戶贏得時間和金錢，同時在不影響生產(chǎn)的情況下也保障了安全使用。
我認為我們從事無損檢測的除了能快速和準確地找出裂紋(隱患)外，還要能做到「量化」裂紋的大小以及形狀(裂紋走勢)，並且能判斷裂紋「性質(zhì)」，為客戶之所想，這樣才能得到客戶的認同，才能體現(xiàn)出無損檢測的更高價值。
我們應(yīng)該把我們的專業(yè)知識向社會宣傳和推廣，把無損檢測應(yīng)用到各行各業(yè)的民生之中，告訴大家我們能做什麼!!!
在此附上兩張典型的疲勞裂紋圖片斷口與大家分享下，大家看看哪一個是「良性」的﹖哪一個是「惡性」的疲勞裂紋﹖

謝謝阿黃先生的抬愛！
我只不過想表達：如今跨邊界，多學(xué)科交叉已成趨勢，如果無損檢測還停留在原來范疇之中，那么被代替也就不遠了！
向無損評價方向發(fā)展，是大趨勢，不管檢測人員愿不愿，都很難改變這種趨勢；你不發(fā)展，很可能斷裂力學(xué)等，它就會把你納入進來或者覆蓋這個領(lǐng)域；我們應(yīng)該發(fā)出自己的聲音。
當(dāng)然，專業(yè)化有其優(yōu)點，但不能因?qū)I(yè)化就拒絕融合其它的發(fā)展因子！在馬云跨邊界搶銀行存款的今天，抱著過去的傳統(tǒng)范疇不放，是很危險的事情。
但同時，阿黃先生提出不能盲干，值得人警醒！
無損檢測有其自然的優(yōu)勢，這些是斷裂力學(xué)不能代替的！隨著檢測技術(shù)的提升，檢測知識的富集，我相信未來是方法的世界，而不是邊界林立的世界。
好的技術(shù)和方法，是可以不分邊界的；檢驗它的價值，在檢測人員和客戶手中。
我輩檢測人員，思路可以更開闊，步子可以稍微邁的大些！
一家之言，如有不當(dāng)，尚請諒之！

對軸類檢測，我遇見的少。對疲勞裂紋“良性” 和“惡性” 之分，也是第一次聽見說。

但我認為：軸類疲勞斷面分析，是很有實用價值的學(xué)問。

按我的直觀理解，第一幅圖，疲勞裂紋周向擴展，應(yīng)該是良性的，似乎疲勞裂紋擴展速率較慢，瞬斷區(qū)比例較小，可在一定時間內(nèi)，監(jiān)督控制下使用；第二幅圖，偏心疲勞斷裂，沙灘狀裂裂明顯，疲勞裂紋擴展速率較快，瞬斷區(qū)比例較大（約占70%），此類裂紋擴展情況，不可預(yù)測，似乎是惡性的。UT發(fā)現(xiàn)苗頭后，應(yīng)立即拆除。

我已將近30年未參與安全評定了，這些言論，算無知妄說吧！

此外，我同意劉恩凱先生所言，對材料擴展速率的研究，已超出了常規(guī)無損檢測范疇。有這方面知識和經(jīng)驗的，如黃先生，可以進行此類服務(wù);一般NDT人員，最好不要冒險，因為在役檢驗，有它的標準，安全評定也有人員資格(資質(zhì))問題。

個人感覺如果進行良性和惡性的判斷，就脫離的目前無損檢測的層次，可能上升到材料力學(xué)等內(nèi)容，遠遠超乎了目前無損檢測人員的實際水平，甚至應(yīng)該說，要求三級人員具備這樣的知識，可能還算合理。就好比，在醫(yī)院有不同門診的醫(yī)生，但是診斷往往先要做B超、CT、X攝像等檢測。醫(yī)生根據(jù)檢測結(jié)果進行病情分析。那么檢測員肯定不會給出具體病情，只是給出檢測結(jié)果。同理，醫(yī)生也是參考檢測員的檢測報告進行判斷的，如果報告錯誤，那么接下來的所有治療都是錯誤的。就是說，醫(yī)生和檢測員是互相聯(lián)系的關(guān)系。在無損行業(yè)，也是這樣的關(guān)系。無損檢測人員實際上根本無法給出檢測結(jié)果會影響工件的使用性能等結(jié)論。

糟老頭子 發(fā)表于 2014-3-24 21:53
我的意思是，你是不是統(tǒng)計出了某一種特定工件，在特定環(huán)境下，裂紋在確定的位置以及方向上，當(dāng)裂得足夠長， ...

「臨界尺寸」對於「惡性」的疲勞裂紋是的，但是，對於「良性」疲勞裂紋不是的。
另外您說的0.3mm這麼小我們的超聲波是沒有把握找出來和準確量化的。太小了!
疲勞裂紋的成長是根據(jù)其使用的周期發(fā)展的，疲勞失效分析專家還得靠我們給出「量化」的尺寸，來評估其剩餘的使用壽命。
這個題目我會下次發(fā)表。如何「量化」疲勞裂紋﹖

1、較好，圓周產(chǎn)生，向中心發(fā)展，發(fā)展的速度較慢，   2、較差的，局部產(chǎn)生，向另一端發(fā)展，速度較快，發(fā)展為脆性斷裂了。

從斷口上看到的信息是周向疲勞裂紋的發(fā)展期可以跟蹤檢測到，偏心處的疲勞裂紋是很難用周期估計的！再交變載荷下的疲勞裂紋目前算“惡性”吧，這個沒有實際數(shù)據(jù)，可不能算結(jié)論！

無損檢測和斷裂力學(xué)等結(jié)合起來，就已經(jīng)步入無損評價（NDE）的殿堂了；這是無損檢測的必然方向，不僅關(guān)注靜態(tài)缺陷性質(zhì)、形貌等特征，而且關(guān)注缺陷的動態(tài)擴展性，從無損評價的角度對設(shè)備或工件安全做出專業(yè)化的建議或提交可量化的擴展數(shù)據(jù)，已超出傳統(tǒng)無損檢測（NDE-E =examination）的范疇了。
從最早NDT-TEST（類似實驗室得到客觀試驗數(shù)據(jù)）到NDE-examination（得到客觀試驗數(shù)據(jù)并作出檢測結(jié)論、評價），再到NDE-Evaluation（不僅對缺陷靜態(tài)特征進行測定，而且對缺陷的動態(tài)特征進行描述，甚至利用檢測技術(shù)對無缺陷工件應(yīng)力水平、斷裂因子等進行評定），無損檢測越走越遠，越走越開闊。
我輩面臨著巨大的機遇和巨大的挑戰(zhàn)！

個人覺得上面第二幅圖上的疲勞裂紋屬于惡性的。上面第一幅圖為良性的。

歡迎分享，希望能多多向樓主學(xué)習(xí)

luolang1314 發(fā)表于 2014-3-29 21:23
很好的帖子，就這么沉寂下來！至于，它屬于什么范疇，真的很重要么？

這可能與國內(nèi)的制度有關(guān)，分工太細，各行各業(yè)只要求做好自己份內(nèi)的事就好了，其他事不聞不問更不可超出自己的工作範疇，否則要承擔(dān)所有的責(zé)任。
我在30多年的無損檢測生涯中，遇見過很多真實案例，我?guī)椭蛻艚鉀Q了很多「斷裂」問題。不僅僅找出隱患，還做到了防止隱患再次發(fā)生。還真的救了很多人命。我們?nèi)绻恢鲃恿私馐颤N原因造成疲勞裂紋，只是事後查找疲勞裂紋，是不能解決問題的。
很高深嗎?其實不然!我認為都是一些「小小常識」，我們可以從書本、標準、無損檢測期刊、同行交流會、網(wǎng)上等等查閱，再加上自己不斷地實踐累積，完全是可以學(xué)到很多很多的「小小常識」，條條大路通羅馬，只要您留心觀察就可以把它在實際的工作中應(yīng)用出來。
我很想把我的這些「小小常識」與國內(nèi)的同仁分享。

很好的帖子，就這么沉寂下來！至于，它屬于什么范疇，真的很重要么？

天地之間先生:您好！我們通過留言聯(lián)系吧，謝謝！

梁金昆 發(fā)表于 2014-3-25 11:50
對軸類檢測，我遇見的少。對疲勞裂紋“良性” 和“惡性” 之分，也是第一次聽見說。但我認為：軸類疲勞斷面 ...

梁老好！好多年不見了，還是寶刀未老！

luolang1314 發(fā)表于 2014-3-25 08:18
無損檢測和斷裂力學(xué)等結(jié)合起來，就已經(jīng)步入無損評價（NDE）的殿堂了；這是無損檢測的必然方向，不僅關(guān)注靜 ...

loulang1314先生  總結(jié)得非常好，傳統(tǒng)的NDT已經(jīng)不能滿足客戶(時代)的要求了。

2．安定性分析概念
如果一個結(jié)構(gòu)經(jīng)幾次反復(fù)加載后，其變形趨于穩(wěn)定，或者說不再出現(xiàn)漸增的非彈性變形，則認為此結(jié)構(gòu)是安定的。喪失安定后的結(jié)構(gòu)會在反復(fù)加載卸載中引起新的塑性變形，并可能因塑性疲勞或大變形而發(fā)生破壞。
若虛擬應(yīng)力超過材料屈服點，局部高應(yīng)力區(qū)由塑性和彈性區(qū)兩部分組成。塑性區(qū)被彈性區(qū)包圍，彈性區(qū)力圖使塑性區(qū)恢復(fù)原狀，從而在塑性區(qū)中出現(xiàn)殘余壓縮應(yīng)力。殘余壓縮應(yīng)力的大小與虛擬應(yīng)力有關(guān)。設(shè)結(jié)構(gòu)由理想彈塑性材料制造，現(xiàn)根據(jù)虛擬應(yīng)力 的大小簡單分析結(jié)構(gòu)處于安定狀態(tài)的條件。
（1） 當(dāng)結(jié)構(gòu)第一次加載時，塑性區(qū)中應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系按OAB線變化，虛擬應(yīng)力-應(yīng)變線為OAB′。卸載時，在周圍彈性區(qū)的作用下，塑性區(qū)中的應(yīng)力沿BC線下降，且平行于OA，如圖2.4-2（a）所示。塑性區(qū)便存在了殘余壓縮應(yīng)力E（ ），即縱坐標上的OC值。若載荷大小不變，則以后的加載、卸載循環(huán)中，應(yīng)力將分別沿CB、BC線變化，不會出現(xiàn)新的塑性變形，在新的狀態(tài)下保持彈性行為，這時結(jié)構(gòu)是安定的。
（2） 第一次加載時，塑性區(qū)中的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系按OAB線變化，卸載時沿BC線下降，在C點發(fā)生反向壓縮屈服而到達D點，如圖2.4-2（b）所示。于是在以后的加載、卸載循環(huán)中，應(yīng)力將沿DEBCD回線變化。如此多次循環(huán)，即反復(fù)出現(xiàn)拉伸屈服和壓縮屈服，將引起塑性疲勞或塑性變形逐次遞增而導(dǎo)致破壞，這時結(jié)構(gòu)是不安定的。可見，保證結(jié)構(gòu)安定的條件是 ≤ ，由于 ≥1.5Sm，分析設(shè)計標準中，將一次加二次應(yīng)力強度限制在3Sm以內(nèi)。
由于實際材料并非理想彈塑性材料，屈服后還有應(yīng)變強化能力，因此上面由極限分析和安定性分析導(dǎo)出的應(yīng)力限制條件是偏于保守的，使結(jié)構(gòu)增加了一定的安全裕度。
3．疲勞分析概念
（1）低循環(huán)疲勞
近50年來，隨著石油化工和其他工業(yè)的迅速發(fā)展，許多壓力容器要承受交變載荷，例如頻繁的開、停工以及壓力波動、溫度變化等，使得容器中應(yīng)力隨時間呈周期性（或無規(guī)則）變化（即所謂交變應(yīng)力）。生產(chǎn)規(guī)模的大型化和高參數(shù)（高壓、高溫、低溫）也使得高強度材料廣泛應(yīng)用于壓力容器。這些因素的組合造成了壓力容器發(fā)生疲勞失效的事故增加。
容器疲勞失效總是起源于局部高應(yīng)力區(qū)。當(dāng)局部高應(yīng)力區(qū)中的應(yīng)力超過材料的屈服點時，材料產(chǎn)生屈服變形，在載荷反復(fù)作用下，微裂紋于滑移帶或晶界處形成，這種微裂紋不斷擴展，形成宏觀疲勞裂紋并貫穿容器厚度，從而導(dǎo)致容器發(fā)生疲勞失效。
疲勞分為高循環(huán)疲勞和低循環(huán)疲勞兩類。在使用期內(nèi)，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)超過105次的稱為高循環(huán)疲勞或高周疲勞，循環(huán)次數(shù)在102~105次范圍內(nèi)的稱為低循環(huán)疲勞或低周疲勞。對于一般壓力容器，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)很少有超過105次的，通常只有幾千次，故屬于高應(yīng)變、低循環(huán)的低周疲勞范圍。
（2）JB 4732關(guān)于不需作疲勞分析的規(guī)定
疲勞分析是建立在應(yīng)力分析的基礎(chǔ)之上，計算工作量很大，而且，不是所有承受交變載荷的容器都會發(fā)生疲勞，因此，分析設(shè)計規(guī)定，當(dāng)滿足一定的條件時，承受交變載荷的容器可免作疲勞分析。顯然，免作疲勞分析的條件應(yīng)該是與交變載荷大小、循環(huán)次數(shù)、材料性質(zhì)、以及結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的程度等因素有關(guān)，但為了便于應(yīng)用，常以交變載荷的循環(huán)次數(shù)作為判據(jù)，并從偏于保守的角度作出規(guī)定。例如，JB 4732規(guī)定，對于常溫抗拉強度 ≤550MPa鋼材，若下列4條中總循環(huán)次數(shù)不超過1000次，容器整體部位可以不作疲勞分析。
① 包括啟動與停車在內(nèi)的全范圍壓力循環(huán)的預(yù)計（設(shè)計）循環(huán)次數(shù)；
② 壓力波動范圍超過設(shè)計壓力20%的工作壓力循環(huán)的預(yù)計（設(shè)計）循環(huán)次數(shù)；
③ 容器上包括接管在內(nèi)的任意相鄰兩點之間金屬溫差波動的有效次數(shù)，這里的有效次數(shù)是指金屬溫差波動的循環(huán)次數(shù)乘以從表2.4-1查得系數(shù)值之積的和；
④ 由熱膨脹系數(shù)不同的材料組成的部件（包括焊縫），當(dāng) ＞0.00034時的溫度波動循環(huán)次數(shù)，其中 與 是兩種材料的平均線膨脹系數(shù)， 為工作時溫度總波動范圍。
表2.4-1  溫度波動有效次數(shù)計算用系數(shù)（略）
（3）JB 4732關(guān)于疲勞分析的規(guī)定
對于判定需要進行疲勞分析的壓力容器，可利用設(shè)計曲線進行疲勞壽命設(shè)計。這些曲線是由材料試驗或理論分析得出的，同時根據(jù)實際情況已經(jīng)考慮了平均應(yīng)力的影響，并計入了工程應(yīng)用的安全系數(shù)。
除利用疲勞曲線的基本疲勞分析方法之外，JB 4732還給出了以下幾種方法：
① 在操作條件中存在著兩個或更多個顯著應(yīng)力循環(huán)時，利用線性累積損傷準則，規(guī)定了疲勞壽命的校核方法；
② 關(guān)于螺柱承受循環(huán)載荷能力的校核；
③ 對于局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)，角焊縫等特殊部位，可以利用應(yīng)力集中系數(shù)或疲勞強度減弱系數(shù)進行疲勞分析的規(guī)定；
④ 對于承受靜內(nèi)壓的容器，同時又承受熱應(yīng)力循環(huán)作用時，規(guī)定了求取許可的最大循環(huán)熱應(yīng)力的極限值的方法；
⑤ 給出了確定疲勞壽命的試驗方法，以便采用較設(shè)計疲勞曲線所規(guī)定的允許值更高的循環(huán)應(yīng)力強度值；
⑥ 對于整體補強的開孔接管，規(guī)定了應(yīng)力指數(shù)，用以估算接管區(qū)的應(yīng)力集中系數(shù)。

摘自強天鵬著《壓力容器檢驗》第二章