1失效分析及其意义
    按一定的思路和方法判断失效性质、分析失效原因、研究失效事故处理方法和预防措施的技术活动及管理活动，统称失效分析。
    失效分析预测预防是使失败转化为成功的科学，是产品或装备安全可靠运行的保证，是提高产品质量的重要途径，是科学技术进步的强有力杠杆，是许多重大法律、法规及技术标准制定的依据。
    其意义和作用在于：
    (1)失效分析可减少和预防产品或装备同类失效现象重复发生，从而减少经济损失或提高产品质量。
    (2)失效是产品质量控制网发生偏差的反映，失效分析是可靠性工程的重要基础技术工作，是产品全面质量管理中的重要组成部分和关键技术环节。
    (3)失效分析可为技术开发、技术改造、科学技术进步提供信息、方向、途径和方法。
    (4)失效分析可为裁决事故责任、侦破犯罪案例、开展技术保险业务、修改和制订产品质量标准等提供可靠的科学技术依据。
    (5)失效分析可为各级领导进行宏观经济和技术决策提供重要的科学的信息来源。

2 失效分析的任务
    失效分析预测预防的总任务就是不断降低产品或装备的失效率，提高可靠性，防止重大失效事故的发生，促进经济高速持续稳定发展。从系统工程的观点来看，失效分析的具体任务可归纳为：①失效性质的判断；②失效原因的分析；③采取措施，提高材料或产品的失效抗力。

3失效分析的思路及程序
    失效分析及失效的防止好比医生治病，正确的诊断、配合对症下药才能将病治好，这是紧密联系的两个方面。其基本思路是：
    (1)对具体服役条件下的零部件进行具体分析，从中找出主要的失效形式及主要失效抗力指标。
    (2)运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、力学的研究成果，深入分析各种失效现象的本质，以主要失效抗力指标与材料成分、组织、状态的关系，提出改进措施。
    (3)根据“不同服役条件要求材料强度和塑性、韧性的合理配合”这一规律，分析研究失效零部件现行的选材、用材技术条件是否合理，是否受旧的传统学术观念束缚。在失效分析中常遇到一些“合法而不合理”的技术条件规定，如果把它当成金科玉律，则会犯分析上的错误，对防止零部件失效不利。
    (4)采用局部复合强化，克服零部件上的薄弱环节，争取达到材料的等强度设计。
    (5)在进行失效分析和提出防止失效的措施时，还应做到几个结合：
    ①设计、材料、工艺相结合，即对形状、尺寸、材料、成型加工和强化工艺统一考虑；
    ②结构强度(力学计算、实验应力分析)与材料强度相结合，试样试验与实际零部件台架模拟试验相结合；
    ③宏观规律与微观机理相结合，宏观断口和微观断口分析相结合，宏观与显微、亚显微组织分析相结合；
    ④试验室规律性试验研究与生产试验相结合。

    进行失效分析，对于具体零部件要具体对待，不能企求有统一的方法。在整个失效分析过程中，应重点抓住以下几个环节：
    (1)收集失效件的背景数据
除了解失效零部件在机器中的部位和作用、材料牌号、处理状态等基本情况外，应着重收集下面两方面的资料：
    ①失效件全部制造工艺历史。从取得有关图纸和技术标准开始，了解冶炼、铸造、压力加工、切削加工、热处理、化学热处理、抛光、磨削、各种表面强化和表面处理及装配、润滑情况；
    ②失效件的服役条件及服役历史。除了解载荷性质、加载次序、应力状态、环境介质、工作温度外，应特别注意环境细节和异常工况，如突发超载、温度变化、温度梯度和偶然与腐蚀介质的接触等。
    (2)失效零部件及全部碎片的外观检查 在进行任何清洗之前都应经过彻底的外观检查，用摄相等方法详细做好记录。重点检查内容为：
    ①观察整个零部件的变形情况，看是否有镦粗、下陷、内孔扩大、弯曲、颈缩等；
    ②观察零部件表面冷热加工质量，如有无过烧、折叠、斑疤等热加工缺陷，有无刀痕、刮伤等机加工缺陷，有无冷热加工造成的裂纹；
    ③观察断裂部位是否在键槽、油孔、尖角、加工深刀痕、凹坑等应力集中处；
    ④观察零部件表面有无氧化、腐蚀、气蚀、咬蚀、磨损、龟裂、麻点或其它损伤；
    ⑤观察相邻零部件或配偶件的情况；
    ⑥观察零部件表面有无附着物。
    (3)试验室检验
    在检验前，对试验项目和顺序、取样部位、取样方法、试样数量等均应全面、周密地考虑。一般采用的分析手段有下列各项：
    ①化学分析
    目的是鉴定零部件用材料是否符合原定要求，有无用错材料或成分出格，必要时可分析微量元素或进行微区成分分析。当表面有腐蚀产物时，也应分析腐蚀产物成分；
    ②宏观(低倍)分析 主要用于检查原材料或零部件质量，揭示各种宏观缺陷；
    ③断口分析
    对于断裂失效零部件，断口分析是最重要的一环。断口形貌真实地反映了断裂过程中材料抵抗外力的能力，记录了对材料断裂起决定作用的主裂缝所留下的痕迹。通过对断口形貌特征的分析，不仅可以得到有关零部件使用条件和失效特点的资料，还可以了解断口附近材料的性质和状况，进而可以判明断裂源、裂纹扩展方向和断裂顺序，确定断裂的性质，从而找出断裂的主要原因。断口分析先用肉眼或低倍实体显微镜和立体显微镜从各个角度来观察断口表面的纹理和特征，然后用电子显微镜(特别是扫描电镜)对有代表性的部位进行深入观察，以了解断口的微观特征；
    ④微观组织分析
即用金相显微镜、电子显微镜鉴定失效分析的显微组织，观察非金属夹杂物，分析组织对性能的影响，检查铸、锻、焊和热处理等工艺是否恰当，从而由材料的内在因素分析导致失效的原因；
    ⑤力学性能试验 在必要时可以进行某些项目的力学性能试验，包括断裂韧性试验，以校验该零部件的实际性能是否符合技术要求；
    ⑥其它检测项目 如用X射线衍射仪进行定性(如σ相)或定量(如残余奥氏体含量)分析，对受力复杂的零部件进行实验应力分析等等。
    (4)判定失效原因
    进行上述环节后，把所得的资料进行综合分析，搞清失效的过程和规律，这是失效分析的重要环节。一般要从影响零部件失效的结构设计因素、材料因素、工艺因素、装配因素和服役条件因素中进行全面分析，真正找到导致该零部件早期失效的主导因素。重大的失效分析项目，在初步确定失效原因后，还应及时进行重现性试验(模拟试验)，以验证初步结论的可靠性。
    (5)失效分析的反馈
    积极的失效分析，其目的不仅在于失效性质和原因的分析判断，更重要的是反馈到生产实践中去。由于失效原因涉及到结构设计、材料设计、加工制造及装配使用、维护保养等各个方面，失效分析结果也要相应地反馈到这些环节。即从失效分析的结论中获得反馈信息，据以确定提高失效抗力的途径(形成反馈试验方案)，并通过试验选择出最佳改进措施。反馈的结果可能是改进设计结构、材料、工艺、现场操作规程，也可能是综合改进。

4 火电厂关键部件失效类型
    火力发电厂主机设备重要部件大都处于高温、高压或高速旋转条件下工作，随着运行时间的延续，这些部件的材料组织状态会逐渐产生老化和损伤现象，从而导致其性能状态持续劣化，加之氧化、腐蚀、疲劳、磨损等现象的综合作用，就会使部件的运行安全性逐步降低，最终以失效而告终。
    火电厂常见主要失效部件及失效类型包括：
    （1）锅炉四管(水冷壁、省煤器、过热器和再热器)

    （2）管道类(主蒸汽、再热蒸汽热/冷段和主给水管道和高温导汽管)
    其失效类型主要是氧化腐蚀减薄、蠕变损伤、疲劳损伤以及蠕变－疲劳交互作用中的一种或几种同时作用。
    （3）联箱类（省煤器、水冷壁、过热器）
    这些部件的损伤机理为腐蚀、疲劳、蠕变以及蠕变－疲劳交互作用的一种或几种同时作用。
    （4）汽包
    汽包的失效方式以低周疲劳为主。
    （5）转子及螺栓类(汽轮机高中压转子、低压转子、发电机转子及高温螺栓)
    转子及螺栓的损伤机理主要为蠕变、疲劳以及二者的交互作用。
    （6）叶片
    转子的损伤机理主要为蠕变、疲劳以及二者的交互作用。
    （7）护环
    护环的失效机理以应力腐蚀和疲劳为主。
    （8）汽缸
    损伤机理主要为蠕变和疲劳。