《石油管材与装备材料失效分析导则》

ICS75.180

CCSE98SY

中华人民共和国石油天然气行业标准

SY/T6945－××××

代替SY/T6945-2013

石油管材与装备材料失效分析导则

Guidelinesonthefailureanalysisforpetroleumtubulargoodsandequipment

materials

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

××××-××-××发布××××-××-××实施

国家能源局发布

SY/T6945—××××

目次

前言...............................................................................................................................................................III

1范围.....................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件................................................................................................................................................1

3术语和定义........................................................................................................................................................1

4失效的特征与主要来源....................................................................................................................................3

4.1失效的特征............................................................................................................................................3

4.2失效的主要来源....................................................................................................................................4

5失效分析原则、方法与作用............................................................................................................................5

5.1失效分析的原则....................................................................................................................................5

5.2失效分析方法........................................................................................................................................5

5.3失效分析作用........................................................................................................................................6

6失效分析的一般程序........................................................................................................................................6

6.1通用要求.................................................................................................................................................6

6.2失效分析的基本程序............................................................................................................................6

6.3任务要求.................................................................................................................................................7

6.4项目立项.................................................................................................................................................8

6.5调查研究.................................................................................................................................................8

6.6分析方案管理........................................................................................................................................8

6.7失效件的宏观分析................................................................................................................................9

6.8失效件的微观分析................................................................................................................................9

6.9失效件的无损检测分析........................................................................................................................9

6.10失效件的断口分析..............................................................................................................................9

6.11失效件的材料性能检测......................................................................................................................9

6.12失效件的实物性能检测......................................................................................................................9

6.13失效件的工况分析..............................................................................................................................9

6.14失效原因的综合分析..........................................................................................................................9

I

SY/T6945—××××

6.15失效的再现..........................................................................................................................................9

6.16预防失效的建议和措施....................................................................................................................10

6.17失效分析报告管理............................................................................................................................10

6.18保密性要求........................................................................................................................................10

6.19残样的保存和处理............................................................................................................................10

7失效预防措施..................................................................................................................................................11

7.1合理选材..............................................................................................................................................11

7.2合理结构设计......................................................................................................................................11

7.3合理加工与装配..................................................................................................................................11

7.4合理使用与维护..................................................................................................................................11

7.5监检测与安全评价..............................................................................................................................11

7.6限制使用与报废..................................................................................................................................11

7.7失效预测预防智能化方法..................................................................................................................11

8失效分析机构与人员......................................................................................................................................11

8.1失效分析机构......................................................................................................................................11

8.2失效分析人员......................................................................................................................................12

附录A（资料性）石油管材与装备材料典型失效模式分析......................................................................13

II

SY/T6945—××××

石油管材与装备材料失效分析导则

1范围

本文件描述了石油管材与装备失效分析术语、失效的特征与主要来源、分析原则与方法，规定了一

般程序、失效预防措施及失效分析机构与人员等技术要求，附录包括了典型失效模式分析，为石油管材

与装备材料的失效分析提供指导性程序规范。

本文件适用于各类油井管、输送管、炼化用管等石油管材和各类石油钻采设备、输送设备、炼油化

工设备、海洋工程设备、金属压力容器等石油装备材料的失效分析。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T7826系统可靠性分析技术失效模式和影响分析（FMEA）程序

HB7478-2014航空装备失效分析人员的资格鉴定与认证

T/CSTM00276-2020机械产品失效分析术语金属失效分析

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

失效failure

机械产品的零件或部件处于下列三种状态之一时，就可定义为失效：

——当它完全不能工作时；

——仍然可以工作，但已不能令人满意地实现预期的功能时；

——受到严重损伤不能可靠而安全地断续使用时。

3.2

早期失效earlyfailure

使用初期，由于设计和制造上的缺陷或不当操作而诱发的失效。

3.3

随机失效（偶然失效）randomfailure

由于环境的偶然变化、操作时的人为差错或管理不善产生的随机或偶然的失效。

3.4

耗损失效（损伤累积失效）degradationfailure

产品或零部件已到了寿命终止期而出现的大量失效。

3.5

1

SY/T6945—××××

失效分析failureanalysis

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

和管理活动，统称失效分析。

3.6

失效模式failuremode

失效的宏观表现形式和过程规律。

3.7

失效件failureparts

丧失规定功能的构件。

3.8

失效原因failurecause

酿成失效甚至事故直接的关键因素。

3.9

宏观分析macroscopicanalysis

相对于微观分析而言的。是指外在的，可通过目视或低倍放大镜，从大的方面和角度进行分析。

3.10

微观分析microanalysis

金属与合金的各种相的形貌(形状、大小和分布等)、晶体结构、化学组成等微观的研究。

3.11

故障树分析faulttreeanalysis

通过对可能造成构件失效的产品质量、载荷、环境、操作因素等进行分析，绘制故障树，从而确定

故障原因的各种可能组合方式和（或）其发生概率的一种分析技术。

3.12

金相metallographic

金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组成，包括固溶体、金属化合物和纯物质。

3.13

金相组织microstructure

反映金属金相的具体形态，如马氏体、珠光体、铁素体等。

3.14

力学性能mechanicalproperties

材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、

冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。

3.15

缺陷defect

能导致产品或零部件失效，并作为产品拒收依据的足够大的缺欠。

3.16

断口fracturesurface

金属破断后获得的一对相互匹配的断裂表面及其外观形貌。

3.17

断口分析fractureanalysis

对金属失效件断裂面进行检查并分析其断裂原因的技术。

3.18

过载断裂overlaodfracture

当外加载荷导致应力超过材料强度极限造成的断裂。

[T/CSTM00276-2020,定义3.2.8]

3.19

脆性断裂brittlefracture

宏观上几乎不伴随塑性变形的断裂现象。

[T/CSTM00276-2020,定义3.2.10]

3.20

韧性/延性断裂ductilefracture

2

SY/T6945—××××

宏观上伴随明显塑性变形的断裂现象。

[T/CSTM00276-2020,定义3.2.11]

3.21

应力腐蚀stress-corrosion

金属材料或构件在特定的腐蚀介质和一定的拉应力共同作用下发生的低应力脆性断裂现象。

3.22

疲劳断裂fatiguefracture

构件在交变应力反复作用下发生的断裂。

3.23

腐蚀corrosion

材料在周围介质作用下产生损耗与破坏的过程。

3.34

磨损wear

物体表面相接触并做相对运动时，材料自该表面逐渐损失以致表面损伤的现象。

3.35

应力集中stressconcentration

局部区域出现的应力明显变化。几何尺寸的变化、缺陷等都可引起应力集中。

[T/CSTM00276-2020,定义3.2.1]

3.36

残余应力residualstress

消除外力和不均匀温度等作用后，仍留在材料或构件内部自相平衡的内应力。

3.37

变形deformation

材料在力作用下产生形状和尺寸的变化。

3.38

弹性变形elasticdeformation

材料在力作用下产生变形，当外力去除后变形完全消失的现象。

3.39

塑性变形plasticdeformation

材料在力作用下发生的永久变形。

3.40

蠕变creep

材料在恒定载荷或应力作用下发生的缓慢而又连续的一种滞弹性形变。

3.41

失稳unstability

4受力构件丧失保持稳定平衡的能力。失效的特征与主要来源

4.1失效的特征

管材与装备失效的发展过程具有三个阶段特征，用以失效率与服役时间之间构成的曲线——“浴盆

曲线”描述，如图1。

3

SY/T6945—××××

图1石油管材与装备材料失效特征曲线“浴盆曲线”

a）早期失效：在管材与装备服役初期，易暴露由于设计和制造上的缺陷而导致失效，早期失效率

较高，随服役时间延长，失效率下降；

b）随机失效：由于服役环境的偶然变化、使用维护偶然差错或者管理不善等所造成的失效，失效

率随机分布、以较低的水平保持基本恒定；

c）耗损失效：管材与装备的构件服役进入全生命周期中后期，失效率大幅增加。

标引序号说明：

1——早期失效；

2——随机失效；

3——耗损失效；

λ——失效率；

t——使用时间。

4.2失效的主要来源

失效的来源主要包括以下6个方面：

a）设计缺陷：由于设计上某些缺点可造成失效，很多情况下设计的完善需要通过失效分析的反馈

实现；

b）选材不合理：选材是设计中的重要组成部分，通常与设计构型与尺寸等有关，选材的承载、耐

温、耐腐蚀、耐磨损、耐疲劳等性能不足可造成失效；

c）材料缺陷：材料内部和表面的缺陷可降低材料的总强度，并导致应力集中促进裂纹萌生扩展和

腐蚀发生；

d）加工制造问题：加工制造过程的技术要求不全面、加工工艺不合理、质量控制不规范、意外损

伤等因素可造成失效；

e）装配失误：装配失误包括使用说明不准确、操作人员错误等，不宜在性能检测中发现，可在初

次工作时发生失效，或经过一定时间使用后导致失效；

f）服役条件因素：包括但不局限于载荷、温度、加速度和化学环境等苛刻条件可导致失效，没有

4

SY/T6945—××××

按照要求维护检修、检测和监控等可造成失效。

5失效分析原则、方法与作用

5.1失效分析的原则

5.1.1客观公正原则

本质上，失效是人的主观认识和客观事物不一致的结果，因此失效分析应遵循客观公正原则。失效

分析过程应尊重客观事实，排除各种人为干扰对失效分析进程和结论的影响。

5.1.2整体观念原则

整体观念原则是指在进行石油管材与装备材料失效原因分析时，需要考虑的对象不仅仅是失效构件，

更要把“构件－环境－人”当作一个系统来考虑，逐个列出失效因素，再逐个进行排除，即不仅要从材

料、结构、制造工艺以及断口上找原因，还得对其服役环境，人员操作等因素进行整体综合考虑，列出

失效因素，逐条对照分析，查找失效原因。

5.1.3从现象到本质的原则

失效的表现是现象，原因才是本质。从现象到本质的失效分析原则，是从失效的现象出发，分析现

象所表现的特征，查找失效原因，再从理论、机理上分析导致失效的本质因素，找出本质的原因。

5.1.4动态原则

失效的石油管材与装备材料常处于与服役历史、载荷条件、外界环境的相对运动变化之中，内部受

力条件、外部温度和环境介质都在随时间不断地变化，其失效模式也在变化，因而需要用动态的分析原

则，根据具体情况进行失效原因分析。

5.1.5两分法原则

任何石油管材与装备材料的失效，都有导致其失效的主要因素和次要因素，在失效分析中也要一分

为二，把分析的重点放在查找导致失效的主要原因和关键因素。

5.2失效分析方法

5.2.1相关性分析方法

按失效石油管材与装备的制造全过程和使用条件进行分析的方法。

——包括对石油管材与装备的设计，标准选用，使用条件，加工质量等进行审查；

——对材料进行分析，包括热处理工艺、材料成分、夹杂物、冶金缺陷等；

——加工制造缺陷分析，包括铸造缺陷、锻造缺陷、焊接缺陷、冷加工缺陷、碰伤表面缺陷、腐蚀

缺陷和装配不当缺陷等；

——使用和维护情况分析，如过载、超期服役、维护缺失等。

5.2.2“六M”分析方法

按人（Man）、机（Machine）、料（Material）、法（Method）、环（Media）和管理（Management）

六方面进行分析，通过查找各个环节可能造成的失效因素，进行失效原因的判定。

——操作人员的情况分析，包括人员的工作态度、责任心、工作经验、技术能力、反应程度等。

——设备情况的分析，包括石油管管材与装备全生命周期涉及的制造、使用、维护、检修设备等。

——材料情况的分析，包括材料设计、选择、质量控制等因素。

——制造、使用方法等方面的分析，包括制造工艺、使用规程、维护措施、检修程序等。

——使用状态下的环境情况分析，包括载荷状态变化、载荷大小变化、载荷方向变化、周围温度

5

SY/T6945—××××

的变化、腐蚀介质等。

——管理情况分析，包括作业程序、保护措施、维护保养等。

5.2.3故障树分析法

一种基于系统可靠性的分析方法，用树状图对系统进行演绎分析。从所定义的“不希望事件”开始，

在给定的边界条件下，把系统故障的有关因素联系起来，按系统失效的规律，对系统的组件故障、人为

差错、环境影响等进行分析。故障树分析法既可以用于事后分析，查找故障产生的原因；也可以用于事

前分析，进行系统故障的预测和诊断。

5.2.4失效模式及后果分析法

失效模式与后果分析（FailureModeandEffectsAnalysis），简称FMEA，是一种定性的具有工程实

用价值的可靠性分析方法。该方法是利用潜在失效模式及后果分析法的结果，通过对比已发生的失效模

式和后果，反推分析失效原因的方法。通过潜在失效模式及后果分析法，可以发现和评价产品/过程中

一切潜在的失效模式，及早地指出根据经验判断出的弱点和可能发生的缺陷，并分析导致的失效后果和

风险。

按照GB/T7826规定计算失效风险。

5.2.5可靠性评估法

影响构件故障的各种因素可分为“载荷”与“抗力”两类，“载荷”大于“抗力”时故障发生。“载

荷”包括但不局限于受力、温度、腐蚀介质等服役外部因素。“抗力”是构件承受工况条件的能力，即

阻止故障发生的因素，包括但不局限于材料抗弹性变形指标、抗塑性变形指标、抗断裂/疲劳断裂/环境

断裂指标、耐温度指标等构件自身因素。

“载荷”和“抗力”是受多种因素影响的随机变量，具有一定的分布规律。可运用失效概率计算方

法确定构件服役“载荷”和“抗力”指标分布并加以综合，计算构件服役安全可靠度（即抵抗失效的整

体概率）。构件服役安全裕度以“载荷”和“抗力”相互重叠干涉所表征的可靠性指标予以量化评估。

5.2.6失效分析数据库、知识库与智能诊断技术

建立石油管材与装备材料失效分析数据库及知识库，将数字化失效分析数据、知识、能力等进行信

息技术融合应用，实现信息录入、传输、编辑、查询、统计、处理等功能。失效分析数据库可包括石油

管与装备材料、结构、规格、制造信息、服役条件、使用历史、现场失效情况及失效原因等关键数据。

失效分析知识库基于知识工程、数字孪生、智能化建模提供知识图谱、工具方法、知识模型等数字知识

应用，实现对石油管材与装备失效问题的快速智能诊断。

5.3失效分析作用

石油管材与装备材料失效分析的作用包括：

a）可减少和避免同类失效现象的重复发生，降低安全风险，减少经济损失；

b）是石油管材与装备材料全面质量管理中重要组成部分和关键技术环节；

c）可为事故仲裁、制修订质量标准等提供科学依据；

d）可为技术开发、技术改造、技术进步提供信息、方向、途径和方法；

e）可为工程、技术和经济决策提供科学信息来源。

6失效分析的一般程序

6.1通用要求

失效分析项目按照一套完整的程序进行管理与控制，项目运行可控，能进行回查和追溯。

6.2失效分析的基本程序

6

SY/T6945—××××

鉴于石油管材与装备材料失效模式、原因的复杂性，应针对具体失效样品制定具体分析方案，不应

按照统一方法。本文件仅推荐失效分析过程的基本程序，明确应注意的重点环节，如图2所示。

失效（故障）发生

调查加工和服役历史现场调查及残骸分析

初步观察

判定分析方案

无损检测分析

宏观断口分析

制备复型及截取试样

金相分析微观断口分析化学成分分析常规力性测定

制造件和有关失效零部件应力找出具体

定性断口模拟复核

使用件的抗力指标分布测定及的失效抗

学分析试验分析

统计分析的测定计算力表达式

综合分析确定失效原因

进行生产考验提出改进措施

图2石油管材与装备材料失效分析基本程序

6.3任务要求

6.3.1任务来源

失效分析任务可由上级主管部门下达，也可由设计、研究、生产或使用单位委托。

6.3.2接受任务

7

SY/T6945—××××

接受任务时应对失效件的情况做如下了解，并接收失效样品和相关资料：

a）失效件的名称、钢级、规格、材料以及失效件相关标准等基本信息；

b）失效件所属的系统或组件；

c）失效件的制造工艺历史；

d）失效件的服役环境、服役工况；

e）失效情况报告或资料；

f）失效件的历史使用情况。

6.4项目立项

6.4.1项目负责人

失效分析项目负责人，应由失效分析机构指定。项目负责人应具有国家或行业相应机构颁发的从事

失效分析的资质证书或从业证书。

6.4.2项目登记

项目负责人在接受任务后应按程序进行项目登记，填写相关资料，获得项目内控编号。

6.5调查研究

6.5.1事故现场的观察与记录

项目负责人应对事故现场作详细的观察、记录、照相、及录像等，不应遗漏可能造成事故发生的任

何重要情况。

6.5.2调研内容

调查研究内容主要包括：

a）事故发生的时间、地点、失效现场的环境以及失效件的使用工况；

b）寻找失效的残样，了解并记录残样的状态；

c）失效件在失效前的运转（工作）情况及出现的异常现象；

d）有关的设计、工艺图纸、计算书、生产制作、出厂检验、贮运包装及调试测试等资料；

e）相关结构件的损伤情况；

f）征询有关人员对结构件失效的见解；

g）对同批发生的多次（根）失效件，研究失效件间的共同之处，优选进行分析的失效件。

6.6分析方案管理

6.6.1分析方案的制定

项目负责人在项目运行前应制定详实、具体、可操作的分析方案。

6.6.2分析方案的审批

制定的分析方案经失效分析机构技术负责人审批后方可执行。在项目运行过程中，应严格按照已定

方案执行，不应随意更改或调整。

6.6.3分析方案的备案

经审批后的分析方案应提交相关管理部门备案，并按项目管理程序进行实施。

6.6.4分析方案的更改或调整

在执行过程中，若需要对分析方案进行更改或调整，项目负责人应重新制定方案，说明原因，并经

失效分析机构技术负责人审批后方可进行。

8

SY/T6945—××××

6.7失效件的宏观分析

对失效件的宏观形貌进行描述和分析，包括必要的尺寸测量、失效部位宏观形貌、可视缺陷、应力

集中部位、损伤形貌（腐蚀、冲蚀、磨损等）、相邻部件或配偶件、表面附着物等，并进行初步判断。

6.8失效件的微观分析

根据需要，对失效部位和其他缺陷，如断口、裂纹的表面，进行微观形貌分析和成分分析，并对检

测结果进行照相和记录。

6.9失效件的无损检测分析

在对失效件进行破坏性试验之前，根据需要及相应标准，应对失效件进行无损检测，并对检测出的

缺陷进行标记和记录。

6.10失效件的断口分析

应对断口形貌特征开展分析，可得到有关构件使用条件和失效特点的资料，可了解断口附近材料的

性质和状况，判明断裂源、裂纹扩展方向和断裂顺序，确定断裂的性质，找出断裂的主要原因。

断口分析宜先用肉眼或低倍实体显微镜和立体显微镜多角度观察其纹理和特征，再用电子显微镜对

有代表性的部位观察其微观特征。

6.11失效件的材料性能检测

6.11.1化学成分检测

根据需要，按相关标准分析材料的化学成分。当表面有腐蚀产物时，也应分析腐蚀产物成分。

6.11.2力学性能检测

根据需要，按相关标准检测材料的力学性能，具体检测项目可视失效件尺寸结构而定。

6.11.3组织检测

根据需要，按相关标准对失效件的材料组织进行检测分析，包括材料的金相组织，晶粒度、夹杂物

等，并对检测结果进行照相和记录。

6.11.4抗腐蚀性能检测

根据需要，按相关标准对失效件的抗腐蚀性能进行检测分析，并对检测结果进行照相和记录。

6.12失效件的实物性能检测

根据需要，按相关标准检测与失效相关的实物性能；若失效件不具备进行实物性能检测的条件，可

从同批次的产品或构件中抽样，且检测结果应视为代表失效件的实物性能。

6.13失效件的工况分析

根据需要，对失效件的服役工况进行分析，研究失效件所处的环境、承受的载荷以及失效件结构对

失效的影响。

6.14失效原因的综合分析

在调研、观察、试验的基础上，结合失效件的服役工况和相关理论知识，应用合适的失效分析方法，

对所获得的各种信息进行归纳、整理和综合分析，判定失效件的失效原因。

6.15失效的再现

9

SY/T6945—××××

根据需要和可行性，应进行重复性模拟试验，进行失效的再现工作。

6.16预防失效的建议和措施

根据需要，依据判定的失效原因，提出可预防类似失效的建议和措施。

6.17失效分析报告管理

6.17.1失效分析报告的撰写

失效分析报告应由项目负责人负责撰写，如适用，报告应主要包括下列内容：

a）任务来源；

b）失效件的相关信息，如类型、型号、规格、尺寸、钢级等；

c）失效件失效前的工作条件及失效现象；

d）失效件的宏观分析（断口分析）；

e）失效件的无损检测分析；

f）失效件材料的化学成分分析；

g）失效件材料的金相组织分析；

h）失效件材料的力学性能分析；

i）失效件的实物性能检测；

j）失效件的微观分析（断口分析）；

k）失效原因的综合分析；

l）失效分析结论；

m）预防类似失效的建议和措施。

6.17.2失效分析报告的审批

项目负责人应将拟好的失效报告递交失效分析机构技术负责人进行审阅，并按照审阅意见进行修改

或补充。对重大失效分析项目，失效分析机构技术负责人应组织相关专家进行会审。

6.17.3报告的签发

经审批后的失效分析报告，应按照统一的格式进行排版和编号，由失效分析机构的技术主管负责人

签发。管理部门应对报告签发单和所有的原始试验数据进行核实，在报告的固定位置加盖具有法律效力

的印章。

6.17.4报告的归档

管理部门应对整个项目的所有原始记录进行归纳，整理并归档，以备回查和追溯。报告的归档管理

期至少10年。

6.18保密性要求

失效分析项目相关人员对委托方信息及失效分析项目情况负有保密义务，在除履行法定义务外的情

况下，不得随意向第三方透露项目信息及资料。

6.19残样的保存和处理

6.19.1残样的保存

根据委托方的要求，对残样的保存通常有以下两种方式：

——由委托方取回自行进行保存；

——由失效分析机构进行保存。

6.19.2保存的期限

10

SY/T6945—××××

一般残样的合理保存期为报告异议期后的3个月。对于特殊失效件残样，保存期可以根据情况适当

延长。

6.19.3残样的处理

对保存期内的残样应妥善保存，以备复检。对保存期后的残样，失效分析单位不再承担残样保存的

义务。

7失效预防措施

7.1合理选材

针对石油管材与装备材料服役条件，突出与服役条件相对应的材料合理性能指标：

a）选择合理的材料强度、塑性、韧性匹配；

b）选择材料具有高的疲劳强度和低的裂纹扩展速率；

c）选择材料具有高的应力腐蚀临界应力强度因子；

d）选择合理的表面强化材料与工艺。

7.2合理结构设计

针对石油管材与装备材料服役条件，改变其结构形式与尺寸以符合如下性能要求：

a）提高其承载性能，包括但不局限于局部增加壁厚、增加连接件啮合长度等；

b）提高其密封性能，包括但不局限于增加密封件数量、增加密封接触宽度、提高密封接触压力、

优选液体密封材料等；

c）提高其耐磨性能，包括但不局限于降低摩擦距离、降低摩擦压力、提高表面性能与质量等；

d）降低应力集中，包括但不局限于增加过渡圆角、加长过渡段、避免尖角、优化危险截面尺寸等。

7.3合理加工与装配

按照工艺规程进行加工和装配，严格构件尺寸、表面粗糙度等质量控制。

7.4合理使用与维护

针对石油管材与装备材料服役特点，应合理使用和维护保养，保证其原始结构尺寸，减少环境损伤。

7.5监检测与安全评价

根据失效原因采用无损检测方法定期检测监测失效征候，评价其服役安全性。

7.6限制使用与报废

针对石油管材与装备材料失效原因及预测分析结果，限定构件继续服役条件或终止服役并更换构件，

保证其后续服役安全性。

7.7失效预测预防智能化方法

融合石油管材与装备失效分析数字化与智能化技术基础设施，发展失效预测预防智能化技术，实现

数据驱动的石油管材与装备失效预测预防高效信息生产与服务。

8失效分析机构与人员

8.1失效分析机构

11

SY/T6945—××××

石油管材与装备材料失效分析机构应具有国家或行业相应机构颁发的从事失效分析资质。其应在结

构设计、材料应用、制造工艺、理化检测等方面具有较强的综合技术能力，保障失效分析所需的检测、

试验、检查、计算和技术分析与评定等方面的活动。其应建立失效分析质量体系程序化文件，对失效分

析过程进行控制。

石油管材与装备材料失效分析机构应有足够数量的失效分析人员，人员的失效分析能力范围和职责

应经过确认。失效分析机构应建立失效分析人员的培训、考核、参加学术交流等机制，促进失效分析人

员的技术水平的提高。

石油管材与装备材料失效分析机构应配备相关检测设备，这些设备至少能开展材料化学分析、力学

性能测试、金相分析、电子显微分析等工作，检验检测实验室应具有国家认证认可监督管理委员会和合

格评定国家认可委员会的认证授权。

石油管材与装备材料失效分析机构应持续开展工程失效分析工作，在过去的3年中从事石油管材与

装备失效分析不少于9次。

以上参考其他行业标准（HB7478）规定。

8.2失效分析人员

从事石油管材与装备材料失效分析的人员应具石油管材与装备材料设计、制造、检验、使用等专业

知识和经验，具备材料分析与试验、焊接检验、无损检测、力学分析与计算等专业技能。

从事石油管材与装备材料失效分析的人员应当熟悉失效分析方法、程序和分析结果的评定，具备对

失效分析检查、检测、试验、计算结果进行专业判断的能力。其资格应符合下列要求：

a）失效分析工程师至少应具有理工科本科以上学历，从事失效分析助理工作三年以上；

b）失效分析项目负责人、监督人员应当具有理工科本科以上学历，高级工程师以上技术职称，从

事失效分析工作五年以上；

c）失效分析项目审批签字人应当具有理工科硕士以上学历，高级工程师以上技术职称，从事失效

分析工作十年以上。

以上参考其他行业标准（HB7478）规定。

12

SY/T6945—××××

附录A

（资料性）

石油管材与装备材料典型失效模式分析

本附录将石油管材与装备材料典型失效模式按照材料断裂、表面损伤、过量变形及螺纹接头失效进

行归类，实际中多种失效模式往往同时存在并交互作用，见图A.1。

石油管材与装备

材料失效模式低应力脆性断裂

过载断裂

材料断裂

应力腐蚀

疲劳

腐蚀疲劳

制造及焊接缺陷裂纹

腐蚀

表面损伤机械损伤

磨损

弹性变形

过量变形

塑性变形

密封结构失效

密封失效摩擦失效

密封件泄漏

图A.1石油管材与装备材料失效模式分类

13

SY/T6945—××××

A.1材料断裂

将石油管材与装备材料断裂分为低应力脆性断裂、过载断裂、应力腐蚀、疲劳及腐蚀疲劳、制造及

焊接缺陷裂纹等。

A.1.1低应力脆性断裂

低应力脆性断裂一般与构件表面或内部存在缺陷及不良的微观组织有关，典型失效形貌如图A.2~5

所示。

图A.2油气井管材脆性断裂宏观断口形貌

图A.3油气井管材脆性断裂微观断口形貌

14

SY/T6945—××××

图A.4法兰螺栓脆性断裂宏观断口形貌

图A.5法兰螺栓脆性断裂微观断口形貌

A.1.2过载断裂

由于工作应力超过材料的抗拉强度引起的断裂，典型失效形貌如图A.6~9所示。

15

SY/T6945—××××

图A.6油气井管材过载断裂宏观断口形貌

图A.7油气井管材过载断裂断口附近金相组织

图A.8油气井用工具过载断裂宏观断口形貌

16

SY/T6945—××××

图A.9油气井用工具过载断裂微观断口形貌

A.1.3疲劳断裂

构件疲劳断裂是在低于抗拉强度极限的变动载荷重复作用下，发生递增的局部永久性变化，并扩展

导致突然破断的现象，典型失效形貌如图A.10~14所示。

图A.10油气井管材疲劳断裂宏观断口形貌

17

SY/T6945—××××

图A.11油气井管材疲劳裂纹形貌

图A.12油气井管材疲劳断裂穿晶裂纹形貌

a）失效件b）断口

18

SY/T6945—××××

图A.13压裂泵曲轴疲劳断裂宏观断口形貌

图A.14压裂泵曲轴疲劳断裂微观断口形貌

A.1.4应力腐蚀断裂

构件应力腐蚀断裂是在一定的应力，包括但不局限于施加的外应力或残余应力等，和一定的腐蚀介

质，包括但不局限于硫化氢、特定盐类等，同时作用下所导致的断裂，典型失效形貌如图A.15~18所示。

图A.15油气井管材应力腐蚀断裂宏观断口形貌

19

SY/T6945—××××

图A.16油气井管材应力腐蚀断裂微观断口形貌

a）失效件

b）断口

图A.17油气集输站场管材应力腐蚀断裂宏观断口形貌

图A.18油气集输站场管材应力腐蚀裂纹形貌

20

SY/T6945—××××

A.1.5腐蚀疲劳断裂

构件腐蚀疲劳断裂是交变载荷和腐蚀介质联合作用下所导致的断裂，典型失效形貌如图A.19~21

所示。

图A.19油气井管材腐蚀疲劳表面腐蚀及裂纹形貌

图A.20油气井管材腐蚀坑萌生的腐蚀疲劳裂纹形貌