一个螺丝钉多少钱？五毛钱！但是关键部位的螺丝钉的失效就有可能导致一架飞机失事。

一条1米长的不锈钢管多少钱？二十元！但是不合格的不锈钢管，能在半年内导致1500万欧元的经济损失。

从工业、农业、科技以及人们生活的各个领域，金属制品被广泛运用，因为质量、设计等各环节产生的隐患，看不见却真实地关乎着企业主的财产收益，更关乎每个人的人身安全。

数据显示，85%的失效都可以在产品开发和生产阶段出现或者被发现。因此，借助失效分析工程师，将可能引起金属设备发生失效的因素，如局部开裂、腐蚀、变形等，进行总结、归类，提前预防并优化企业设备的检验与维护策略。

一条不锈钢管如何造成上亿元的损失？

以一条不锈钢钢管的腐蚀为例，了解失效分析的常规流程，还原失效分析工程师”侦探+医生”的日常。

【症状】管道漏水

一家连锁的星级酒店在经营六、七个月之后，所有的管道（要求使用不锈钢无缝钢管，酒店采购时未做相关检查验收）都开始漏水。这些不锈钢管是用来输送饮用水的，根本不敢想象会在这么短的时间内出现这样严重的问题。

【侦查】泄露原因

专门研究材料失效原因的失效分析工程师，在检查管道内表面时发现所有管道均为有缝钢管，且焊接部位很粗糙，高低不平，所有泄露部位均在焊缝处。

随后，失效分析工程师截取了一段发生泄露的钢管，放置于扫描电子显微镜下观察并对管道内的腐蚀介质进行微区成分分析。最终发现管道腐蚀为点腐蚀，且在腐蚀产物中含有较高浓度的腐蚀性元素氯。

【诊断】真相大白

造成不锈钢管道发生泄露的原因是由于管道为有缝钢管，内表面粗糙，饮用水中的氯元素在粗糙部位浓缩聚集，再加之由于焊接，使得管道各处的电极电位不同，最终导致管道发生腐蚀泄露。

【结论】1500万欧换新设备

经营者自己造成了这个损失，不得不花费大约 1500 万欧元重新更换整套设施。据不完全统计，这样的案例数以万计。

失效分析程序如下：

金属材料失效分析最普遍的场景有哪些？

在石油天然气勘探生产、石化、炼油、发电厂（煤电、核电、新能源）、制药等工业设备密集的行业里，腐蚀、老化和裂纹简直是金属设备的噩梦。即使最微小的裂缝和隐蔽性极强的腐蚀，不仅会加速设备的老化与折旧，同时会对人员及环境带来无法想像的灾难。

腐蚀、裂纹和老化还常常发生在我们每日会接触到的设备上：电梯、高铁、轨道交通等，为人身安全和社会环境带来巨大隐患，导致高昂的经济后果。

除此之外，汽车零部件、精密零部件、模具制造、铸锻焊、热处理、表面防护等金属相关行业同样需要密切留意失效现象。

常见的金属材料失效模式有哪些？

断裂： 韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、氢致断裂、应力腐蚀断裂、蠕变断裂、液态金属脆化

腐蚀： 化学腐蚀、电化学腐蚀

磨损： 磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损

变形：弹性变形、塑性变形、蠕变变形、高温松弛

其他： 功能性失效、物理性能降级等等

常见金属材料失效产生的原因及预防？

一般来说，金属材料失效产生的原因是多样的，比如设计不当、材料缺陷、铸造缺陷、焊接缺陷、热处理缺陷等。

将失效分析中所得到的信息及时而准确的反馈到产品的设计、制造及使用部门，可以从根本上解决问题。

♣ 如果失效是由于设计不合理造成的，那么就要更改设计图纸，进行重新设计，同时加强对产成品的检查；

♣ 如果失效是由于制造工艺问题导致的，就要从工艺上入手；

♣ 如果是使用部门的问题，就要从使用入手查找原因，是由于环境恶劣不达标？还是材料不适合这种环境下使用？如果环境改变不了，那就更换产品的材料。

总之，要想更好的预防产品的失效问题，那么就要对同一产品的失效原因进行汇总、归类，进而找出容易发生失效问题的环节，进而有目的地去改善，同时加强后续的监督和检验。

【小结】

失效分析是经验和科学的结合，失效分析工程师就如医生，工艺设计之初要有预防对策；产品生产后，进行体检，找出其中的隐患，给出预防办法去防止；失效发生后通过各种手段查找病因：验血，照X光，做B超等，根据检验的数据进行分析是什么症状并对症下药，给出补救办法。
目前国内这方面做得比较欠缺，设计、生产、失效，各干各的。实际上，失效分析应该参与到产品的各个环节中，这样才能从根本上避免失效。另外，企业应建立专门的失效分析数据库和资料库，以此作为依据，指导产品设计、生产、使用等，这样可大大降低产品的失效比例，避免同类问题重复发生。

质者

冯凌超

德国莱茵TÜV大中华区工业服务失效分析项目经理

拥有10年金属材料失效分析及金相检测经验，在长期的实际工作中，积累了不同金属产品在设计、制造、使用等环节失效的丰富经验。曾赴TÜV莱茵德国总部进行失效分析的交流与培训，对国内外的失效分析技术有深厚的了解及丰富的经验。作为专业的失效分析工程师，帮助各行各业的客户解决了产品在不同阶段出现的问题，避免了失效问题的再次发生，并提供了完善的解决方