一個螺絲釘多少錢？五毛錢！但是關鍵部位的螺絲釘的失效就有可能導致一架飛機失事。

一條不鏽鋼管多少錢？一千元以下買得到！但是不合格的不鏽鋼管，能在半年內導致1500萬歐元的經濟損失。

從工業、農業、科技以及人們生活的各個領域，金屬製品被廣泛運用，因為品質、設計等各環節產生的隱患，看不見卻真實地關係著企業主的財產收益，更關乎每個人的人身安全。

資料顯示，85%的失效都可以在產品開發和生產階段出現或者被發現。因此，借助失效分析工程師，將可能引起金屬設備發生失效的因素，如局部開裂、腐蝕、變形等，進行總結、歸類，提前預防並優化企業設備的檢驗與維護策略。

 

一條不鏽鋼管如何造成上億元的損失？

以一條不鏽鋼鋼管的腐蝕為例，瞭解失效分析的常規流程，還原失效分析工程師「偵探+醫生」的日常。

 

【症狀】水管漏水

一家連鎖的高級酒店在經營六、七個月之後，所有的水管（要求使用不鏽鋼無縫鋼管，酒店採購時未做相關檢查驗收）都開始漏水。這些不鏽鋼管是用來輸送飲用水的，根本不敢想像會在這麼短的時間內出現這樣嚴重的問題。

 

【偵查】洩露原因

專門研究材料失效原因的失效分析工程師，在檢查水管內表面時發現所有水管都是有縫鋼管，且焊接部位很粗糙，高低不平，所有洩露部位都在焊縫處。

隨後，失效分析工程師截取了一段發生洩露的鋼管，放置於掃描電子顯微鏡下觀察並對水管內的腐蝕介質進行微區成分分析。最終發現水管腐蝕為麻點腐蝕，且在腐蝕產物中含有較高濃度的腐蝕性元素氯。

 

【診斷】真相大白

造成不鏽鋼水管發生洩露的原因是由於水管為有縫鋼管，內表面粗糙，飲用水中的氯元素在粗糙部位濃縮聚集，再加之由於焊接，使得水管各處的電極電位不同，最終導致水管發生腐蝕洩露。

 

【結論】1500萬歐換新設備

業者自己造成了這樣的損失，不得不花費大約 1500 萬歐元重新更換整套設施，而這樣的案例數以萬計。

失效分析程式如下：

 

金屬材料失效分析最普遍的場景有哪些？

在石油天然氣勘探生產、石化、煉油、發電廠（煤電、核電、新能源）、製藥等工業設備密集的行業裡，腐蝕、老化和裂紋簡直是金屬設備的噩夢。即使最微小的裂縫和隱蔽性極強的腐蝕，不僅會加速設備的老化與折舊，同時會對人員及環境帶來無法想像的災難。

腐蝕、裂紋和老化還常常發生在我們每日會接觸到的設備上：電梯、高鐵、軌道交通等，為人身安全和社會環境帶來巨大隱患，導致高昂的經濟後果。

除此之外，汽車零組件、精密零組件、模具製造、鑄鍛焊、熱處理、表面防護等金屬相關行業同樣需要密切留意失效現象。

 

常見的金屬材料失效模式有哪些？

斷裂：  韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂、氫致斷裂、應力腐蝕斷裂、蠕變斷裂、液態金屬脆化

腐蝕：  化學腐蝕、電化學腐蝕

磨損：  磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、微動磨損

變形：彈性變形、塑性變形、蠕變變形、高溫鬆弛

其他：  功能性失效、物理性能降級等等

 

常見金屬材料失效產生的原因及預防？

一般來說，金屬材料失效產生的原因是多樣的，比如設計不當、材料缺陷、鑄造缺陷、焊接缺陷、熱處理缺陷等。

將失效分析中所得到的資訊及時而準確的回饋到產品的設計、製造及使用部門，可以從根本上解決問題。

• 如果失效是由於設計不合理造成的，那麼就要更改設計圖紙，進行重新設計，同時加強對產成品的檢查；
• 如果失效是由於製造製程問題導致的，就要從製程上入手；
• 如果是使用部門的問題，就要從使用入手查找原因，是由於環境惡劣不達標？還是材料不適合這種環境下使用？如果環境改變不了，那就更換產品的材料。

總之，要想更好的預防產品的失效問題，那麼就要對同一產品的失效原因進行匯總、歸類，進而找出容易發生失效問題的環節，進而有目的地去改善，同時加強後續的監督和檢驗。

 

【小結】

失效分析是經驗和科學的結合，失效分析工程師就如醫生，製程設計之初要有預防對策；產品生產後，進行檢驗，找出其中的隱患，給出預防辦法去防止；失效發生後通過各種手段查找原因，根據檢驗的資料進行分析是什麼症狀並對症下藥，提出補救辦法。

目前台灣這方面做得比較欠缺，設計、生產、失效，各做各的。實際上，失效分析應該整合到產品的各個環節中，這樣才能從根本上避免失效。另外，企業應建立專門的失效分析資料庫，以此作為依據，指導產品設計、生產、使用等，這樣可大大降低產品的失效比例，避免同類問題重複發生。

 

相關文章：

深入淺出，資深專家為您講解什麼是資產完整性管理！

 

質者

馮淩超

德國萊因TÜV大中華區工業服務失效分析專案經理

擁有10年金屬材料失效分析及金相檢測經驗，在長期的實際工作中，積累了不同金屬產品在設計、製造、使用等環節失效的豐富經驗。曾赴德國萊因TÜV德國總部進行失效分析的交流與培訓，對國內外的失效分析技術有深厚的瞭解及豐富的經驗。作為專業的失效分析工程師，説明各行各業的客戶解決了產品在不同階段出現的問題，避免了失效問題的再次發生，並提供了完善的解決方案。