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失效是指一臺設備（如一個管道系統）由于其中個別的或少數的幾個零件、構件過分受損所致。分兩種情形：一是因個別零件失效導致部件或子系統無法正常工作，整個大系統也失去了應有的功能，即系統處于“故障狀態”。只要修復或更換已失效的零、部件，系統就能恢復正常（如閥門泄漏，更換閥門）。成本過高（經濟上不合算），系統報廢（如管道均勻腐蝕，強度不夠）；二是由于個別零部件失效而引發系統中其它零、部件或子系統發生快速的破壞，以致系統發生損失嚴重的整體失效。即系統發生“事故”。（如管道破裂失效，泄漏出易燃、易爆物料，遇明火燃燒、爆炸，沖擊毀壞其它許多設備）

失效分析是一門學科，是通過研究和分析失效的機制、失效的發生發展過程，找出導致失效的主導因素和可控因素，提出相應的對策，以達到防止失效或延緩失效以及分清責任等各種目的。

失效分析的內容包括三個方面：

1. 查明致失效的各種因素，如零、構件的幾何、材質、性能、缺陷，載荷的性質和大小，環境的溫度、介質及它們的變化；

2. 查失效后果和癥候（宏觀的和微觀的、物理的、化學的、組織的、機構的……），即包括主要的后果如斷裂位置，裂紋走向，裂口的長短、寬窄，平直或曲折，正斷或剪斷，脆斷或韌斷，滑斷或解理，穿晶或沿晶……；也包括一些伴隨的癥候或跡象如斷口附近的變形量，該處的顏色和形貌的變化，表面附著物或腐蝕膜或蝕坑等情況，涂層剝落或開裂情況，表面的碰痕、擦傷以及原存在的加工痕跡如刀痕、焊疤….等

3. 根據查得的致失效因素和失效的后果、癥候，運用關于斷裂失效的理論來分析推斷出失效機理和發展過程。

一、失效分析程序

失效分析的程序如下：

1.現場的宏觀觀察和初步的調查（如口頭詢問）收集背景資料，即查清因素和癥候；

2.對致失效因素和機理作初步的估計或假設（宏觀分析）；

3.提出不能確認的問題，制訂出進一步查證、檢驗和分析工作計劃，提出細致的調查收集背景資料的計劃；

4.依據(3)所列計劃作細致的工作，并對其結果進行分析，修正(2)項之錯誤，提出確認的看法；

5.進一步作出驗證，有時還需要作事故再現性試驗或模擬試驗來驗證；

6.提出改進建議和對策。

二、失效分析方法

失效分析主要有以下方法：

1.宏觀變形量的測量

如管道外徑和周長的最大鼓脹量、壁厚的最大減薄量、裂口的最大寬度和長度等測量。

2.材質方面（含斷口顯微分析）

材質分析包括材料的成份分析、組織結構分析、缺陷檢查及機械性能試驗等。

3.應力測試

實驗應力分析技術包括了電測（應變儀）、云紋（干涉）法、激光全息法、X射線應力測試、光彈性測量等方法。

4.介質分析

介質的常規分析方法有化學分析、光譜分析和點滴法（可溶性好的介質）等，對材料斷面腐蝕產物或微量附著物分析采用能譜儀（EDS）、波譜儀（WDS）和俄歇譜儀（AES）進行，鋼鐵腐蝕產物和氧化物、硫化物、氮化物等價態結構則需要采用莫斯波爾譜儀進行。

5.溫度測量技術

溫度測量有接觸式和非接觸式測量方法。非接觸式的如紅外測溫儀器。

6.現場記錄技術（包括攝像、測量及測繪）

現場記錄可采用攝像機、監控等設備，測量、測繪設備有激光測距儀、經緯儀、全站儀等。

7.斷口宏觀分析

斷口宏觀分析的目的是尋找識別破壞的起始點，觀察并描述斷口的形貌。宏觀形貌特征主要包括：斷口處的塑性變形、斷口的顏色、光澤和質感、斷口方位及其與主應力的關系、斷口上的紋理、斷口上紋理或其它形貌的突變點、斷口外沿的零件狀況等，從斷口形貌特征來判斷斷裂韌性、形式、受力狀況、缺陷情況等等，找到發生事故的原因。

8.模擬試驗技術

假設失效時工況進行模擬試驗，確定失效的原因。

9.調查技術

調查技術主要有詢問、訪問、問卷等方式。   

10.統計分析方法

統計分析方法主要包括線性回歸分析方法、判別分析方法、聚類分析方法、主成份分析方法、因子分析方法、對應分析方法、典型相關分析方法以及片最小二乘回歸分析方法等。

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