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失效預(yù)防技術(shù)是失效分析的重要內(nèi)容之一，它與失效診斷結(jié)論的準(zhǔn)確性緊密相關(guān)，是建立在大量失敗基礎(chǔ)上的一門(mén)學(xué)科。

廣義的失效預(yù)防傾向于管理系統(tǒng)控制，是以失效系統(tǒng)為范疇，以統(tǒng)計(jì)、圖表和邏輯推理為主導(dǎo)，側(cè)重于“宏觀”控制。狹義的失效預(yù)防以構(gòu)件殘骸為對(duì)象，以物理、化學(xué)的分析方法為主導(dǎo)，著眼于“微觀”機(jī)理研究，更傾向于試驗(yàn)技術(shù)，并與具體的構(gòu)件失效緊密關(guān)聯(lián)。本文主要介紹狹義的失效預(yù)防。

大多數(shù)失效預(yù)防工作都是在有失效先例的情況下采取的后續(xù)措施，有時(shí)也稱(chēng)失效事后處理，它涉及到多種專(zhuān)業(yè)技術(shù)、管理制度和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于專(zhuān)業(yè)技術(shù)方面的失效預(yù)防，根據(jù)事態(tài)的緊迫程度，可將其分為被動(dòng)預(yù)防和主動(dòng)預(yù)防。

1. 被動(dòng)預(yù)防

被動(dòng)預(yù)防是緊隨失效事故之后的事后處理。失效事故往往會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。當(dāng)失效事故發(fā)生后，首先要做的就是如何控制事態(tài)的繼續(xù)發(fā)展，如何把失效造成的損失降到最低，這些工作往往都需要在較短的時(shí)間內(nèi)完成，而且往往是被動(dòng)的。

被動(dòng)預(yù)防一般需遵循以下程序：

（1）首先是向使用部門(mén)反饋，還要向設(shè)計(jì)部門(mén)或制造部門(mén)反饋。在失效原因尚未明確之前，應(yīng)暫停使用原產(chǎn)品，必要時(shí)要對(duì)服役中的同類(lèi)產(chǎn)品實(shí)施召回或者停產(chǎn)處理。

（2）開(kāi)展深入細(xì)致的失效分析，找到事故發(fā)生的根本原因。

（3）對(duì)發(fā)生失效的系統(tǒng)進(jìn)行檢修，確認(rèn)無(wú)法修復(fù)的部分要進(jìn)行更換，對(duì)可以修復(fù)的部分進(jìn)行維修，完成維修后還要對(duì)其進(jìn)行全面檢測(cè)和安全評(píng)估。

（4）對(duì)正在運(yùn)行中的同類(lèi)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行檢修，一般要求采用無(wú)損檢測(cè)方法，最好在現(xiàn)場(chǎng)甚至在運(yùn)行過(guò)程中“動(dòng)態(tài)”進(jìn)行，對(duì)存在隱患的系統(tǒng)或機(jī)械構(gòu)件要進(jìn)行修復(fù)或更換。

2. 主動(dòng)預(yù)防

（1）失效分析圖

通過(guò)對(duì)大量同類(lèi)機(jī)械構(gòu)件的失效分析，確定其失效的特征參量，建立其失效分析圖，達(dá)到控制失效的目的，這是工程上常用的有效方法之一。根據(jù)不同的失效特征參數(shù)，可以將其分為斷裂分析圖、比值分析圖(RAD)、失效評(píng)定圖、失效區(qū)域圖、蠕變斷裂機(jī)制圖、疲勞機(jī)制圖等。

（2）狀況監(jiān)測(cè)和控制

狀況監(jiān)測(cè)和控制是對(duì)正在運(yùn)行中的設(shè)備或系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)試和控制，以便實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況，預(yù)測(cè)設(shè)備的可靠性和剩余壽命。狀況監(jiān)測(cè)和控制的參量一般選擇那些對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)退化敏感、對(duì)失效有預(yù)測(cè)能力、容易觀測(cè)的參數(shù)，可以是應(yīng)力、溫度、壓力、電參量、振動(dòng)參量、聲參量、污染參量、性能參量等等。多參量監(jiān)控系統(tǒng)和電子計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了狀況監(jiān)控的直觀性和可靠性。若監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)異常，則要對(duì)其原因、部位、危險(xiǎn)程度等進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià)，并采取應(yīng)急的修正措施等。

（3）定期檢修制度

對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查，結(jié)合以往的失效歷史，對(duì)失效頻次較高的構(gòu)件和系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)要進(jìn)行重點(diǎn)檢查。重大項(xiàng)目的定期大修、車(chē)輛及輪船的年檢或例行檢查等都是非常有效的失效預(yù)防措施，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)采取預(yù)防措施，避免失效事故的發(fā)生。

安全評(píng)估

1. 安全評(píng)估方法

機(jī)械裝備在服役過(guò)程中，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件經(jīng)常會(huì)發(fā)生磨損，有的區(qū)域還會(huì)產(chǎn)生腐蝕，甚至產(chǎn)生微裂紋。這些缺陷是否會(huì)造成裝備失效？什么情況下裝備是安全的？安全剩余壽命如何估算？這不但需要一個(gè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，還需要有一份評(píng)估報(bào)告。安全評(píng)估和失效預(yù)防在很多情況下，其作用和意義是相同的。

安全評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)無(wú)一例外地均采用了失效評(píng)定圖技術(shù)，技術(shù)路線(xiàn)日趨統(tǒng)一。目前世界各國(guó)的壓力容器缺陷評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)均向新R6規(guī)范靠攏，相繼采用失效評(píng)定圖技術(shù)。

安全評(píng)估時(shí)首先要對(duì)評(píng)定對(duì)象進(jìn)行狀況調(diào)查（歷史情況、現(xiàn)使用工況、環(huán)境等）、缺陷檢測(cè)、缺陷成因分析、失效模式分析、應(yīng)力分析、相應(yīng)的試驗(yàn)及計(jì)算等，評(píng)估內(nèi)容可分為檢測(cè)、分析、評(píng)定三大部分，主要應(yīng)用斷裂力學(xué)、失效分析學(xué)、損傷力學(xué)、材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)、金屬疲勞力學(xué)和無(wú)損檢測(cè)技術(shù)等多種理論和技術(shù)，然后根據(jù)相關(guān)的理論、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)評(píng)定對(duì)象的安全性進(jìn)行綜合分析和評(píng)估。

2. 安全評(píng)估程序

安全評(píng)估工作程序可簡(jiǎn)單歸納如下：

① 被評(píng)定對(duì)像的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用等基本情況和數(shù)據(jù)的收集；

② 缺陷檢驗(yàn)數(shù)據(jù)；

③ 材料性能數(shù)據(jù)測(cè)試或選用；

④ 應(yīng)力測(cè)試和應(yīng)力分析；

⑤ 綜合安全評(píng)價(jià)與評(píng)估結(jié)論；

⑥ 缺陷評(píng)估結(jié)束后，評(píng)估單位應(yīng)根據(jù)國(guó)際相關(guān)法規(guī)和章程規(guī)定，及時(shí)出具完整的評(píng)估報(bào)告，并給出明確的評(píng)估結(jié)論和繼續(xù)使用的條件。

由于各設(shè)備之間本身結(jié)構(gòu)的差異較大，且使用情況也不盡相同，因此首先必須查閱有關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維修等技術(shù)檔案，了解金屬結(jié)構(gòu)的使用情況、損傷情況等，尤其是關(guān)鍵部位和已經(jīng)發(fā)現(xiàn)損傷部位的情況，有的放矢地確定具體檢測(cè)和評(píng)定內(nèi)容。按照安全評(píng)估的一般工作程序，建立評(píng)估流程，如圖1所示。

圖1 安全評(píng)估流程示意圖

在實(shí)際工作中，常常要采用多種安全評(píng)定方法進(jìn)行聯(lián)合評(píng)估，最終得出綜合性的評(píng)估結(jié)論。這其中平面缺陷和體積缺陷的斷裂安全評(píng)定方法和疲勞評(píng)定方法（尤其是針對(duì)壓力容器和壓力管道等）是目前國(guó)內(nèi)外相對(duì)成熟、也是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)和方法。

小結(jié)

失效診斷是失效分析的主要任務(wù)之一。失效診斷過(guò)程是一個(gè)綜合分析與評(píng)價(jià)的過(guò)程，其依據(jù)是利用各種失效分析技術(shù)所獲得的大量數(shù)據(jù)、圖片和相關(guān)信息。失效診斷和失效原因定位的準(zhǔn)確程度對(duì)整個(gè)失效分析的結(jié)論和失效預(yù)防措施的制定至關(guān)重要。

失效診斷的理論、技術(shù)和方法的核心是其思維學(xué)、推理法則和方法論。在進(jìn)行具體失效診斷時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持五條基本原則，即整體觀念原則、立體性原則、從現(xiàn)象到本質(zhì)的原則、動(dòng)態(tài)性原則、兩分法原則；要使用五種具體方法，即相關(guān)性方法、抓關(guān)鍵問(wèn)題的方法、對(duì)比的方法、歷史的方法、邏輯思維方法。

失效診斷一般都是事后的、被動(dòng)的行為，是一種事后處理。失效預(yù)測(cè)是事前的、主動(dòng)的失效控制，是從大量的失敗中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，是失效診斷研究的繼續(xù)和發(fā)展。一個(gè)失效事故的分析和研究，沒(méi)有提出失效預(yù)防措施是不完整的，失效預(yù)防是失效診斷和失效預(yù)測(cè)的最終目的和成果。

失效診斷和失效預(yù)測(cè)、預(yù)防技術(shù)內(nèi)涵十分豐富，對(duì)其中的每一項(xiàng)技術(shù)作深入研究，都可以形成一個(gè)獨(dú)立的學(xué)術(shù)體系。本文主要是以基礎(chǔ)部分的分析為主，以規(guī)范失效分析的過(guò)程為目的，希望能起到拋磚引玉的作用和效果，對(duì)于璞玉的精雕細(xì)琢還需要作進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究。