一、失效分析的定義 

  對裝備及其構件在使用過程中發生各種形式失效現象的特征及規律進行分析研究，從中找出產生失效的主要原因及防止失效的措施，稱為失效分析。 失效分類 材料在各種工程應用中的失效模式主要由斷裂、腐蝕、磨損和變形等，其中斷裂失效的危害性最大。

 1. 彈性變形失效 

  當應力或溫度引起材料可恢復的彈性變形大到足以影響裝備正常發揮預定的功能時，就出現彈性變形失效。 

 2. 塑性變形失效 

  當受載荷的材料產生不可恢復的塑性變形大到足以影響裝備正常發揮預定的功能時，就出現塑性變形失效。

 3. 韌性斷裂失效 

  材料在斷裂之前產生顯著的宏觀塑性變形的斷裂稱為韌性斷裂失效。 

 4. 脆性斷裂失效 

  材料在斷裂之前沒有發生或很少發生宏觀可見的塑性變形的斷裂稱為脆性斷裂失效。 

 5. 疲勞斷裂失效 

  材料在交變載荷作用下，經過一定的周期后所發生的斷裂稱為疲勞斷裂失效。 

 6. 腐蝕失效 

  腐蝕是材料表面與服役環境發生物理或化學的反應，使材料發生損壞或變質的現象，材料發生的腐蝕使其不能發揮正常的功能則稱為腐蝕失效。腐蝕有多種形式，有均勻遍及材料表面的均勻腐蝕和只在局部地方出現的局部腐蝕，局部腐蝕又分為點腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕開裂、腐蝕疲勞等。 

 7. 磨損失效 

  當材料表現相互接觸或材料表面與流體接觸并作相對運動時，由于物理和化學的作用，材料表面的形狀、尺寸或質量發生變化的過程，稱為磨損。由磨損而導致構件功能喪失，稱為磨損失效。磨損有多種形式，其中常見粘著磨損、磨料磨損、沖擊磨損、微動磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等。 

二、失效原因分析 

 1. 設計不合理 

  其中結構或形狀不合理，材料存在缺口、小圓弧轉角、不同形狀過渡區等高應力區，未能恰當設計引起的失效比較常見。總之，設計中的過載荷、應力集中、結構選擇不當、安全系數過小(追求輕巧和高速度)及配合不合適等都會導致構件及裝備失效。構件及裝備的設計要有足夠的強度、剛度、穩定性，結構設計要合理。 分析設計原因引起的失效尤其要注意：對復雜構件未作可靠的應力計算；或對構件在服役中所承受的非正常工作載荷的類型及大小未作考慮；甚至于對工作載荷確定和應力分析準確的構件來說，如果只考慮拉伸強度和屈服強度數據的靜載荷能力，而忽視了脆性斷裂、低循環疲勞、應力腐蝕及腐蝕疲勞等機理可能引起的失效，都會在設計上造成嚴重的錯誤。 

 2. 選材不當及材料缺陷 

  金屬裝備及構件的材料選擇要遵循使用性原則、加工工藝性能原則及經濟性原則，首先要考慮遵循使用性原則。使在特定環境中的構件，對可預見的失效形式要為其選擇足夠的抵抗失效的能力。如對韌性材料可能產生的屈服變形或斷裂，應該選擇足夠的拉伸強度和屈服強度；但對可能產生的脆性斷裂、疲勞及應力腐蝕開裂的環境條件，高強度的材料往往適得其反。在符合使用性能的原則下選取的結構材料，對構件的成形要有好的加工工藝性能。在保證構件使用性能、加工工藝性能要求的前題下，經濟性也是必須考慮。

 3. 制造工藝不合理 

  金屬裝備及其構件往往要經過機加工（車、銑、刨、磨、鉆等）、熱冷變形（沖、壓、卷、彎等）、焊接、裝配等制造工藝過程。若工藝規范制訂不合理，則金屬設備或構件在這些加工成形過程中，往往會留下各種各樣的缺陷。如機加工常出現的圓角過小、倒角尖銳、裂紋、劃痕；冷熱成形的表面凹凸不平、不直度、不圓度和裂紋；在焊接時可能產生的焊縫表面缺陷(咬邊、焊縫凹陷、焊縫過高)、焊接裂紋、焊縫內部缺陷(未焊透、氣孔、夾渣)，焊接的熱影響區更因在焊接過程經受的溫度不同，使其發生組織轉變不同，有可能產生組織脆化和裂紋等缺陷；組裝的錯位、不同心度、不對中及強行組裝留下較大的內應力等。所有這些缺陷如超過限度則會導致構件以及裝備早期失效。 使用操作不當和維修不當 使用操作不當時金屬裝備失效的重要原因之一，如違章操作，超載、超溫、超速；缺乏經驗、判斷錯誤；無知和訓練不夠；主觀臆測、責任心不強、粗心大意等都是不安全的行為。某時期統計260 次壓力容器和鍋爐事故中，操作事故194 次，占74.5% 。裝備是要進行定期維修和保養的，如對裝備的檢查、檢修和更換不及時或沒有采取適當的修理、防護措施，也會引起裝備早期失效。