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1、过程设备失效分析教学大纲一、课程基本信息课程名称过程设备失效分析Failure Analysis of Process Equipment课程编码CNE121221020开课院部新能源学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时33讲授30实验3上机0实践0课外学时0适用专业过程装备与控制工程授课语言中文先修课程工程材料、材料力学、认识实习、过程设备设计（2-1）、金属焊接课程简介（限选）过程设备失效分析为过程装备与控制工程专业的专业限选课程。该课程讲授过程设备失效与失效分析的概念、失效分析的意义与 发展，做好过程设备失效分析所必备的基础知识一一过程设备用材常见缺陷和失效分析的检测手段；重点讲授过
2、程设备的断裂失效模式及 判断方法，主要包括韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和蠕变变形及断裂失效；重点讲授过程设备典型腐蚀失效模式及特征，如点蚀和缝隙 腐蚀，晶间腐蚀，应力腐蚀开裂和氢腐蚀等；最后介绍过程设备的失效分析的思路与方法。通过本课程的学习，使学生掌握失效分析思路 与方法、手段的运用，熟悉化工装备各类失效的模式、特征和成因，并能给予正确的判断，使之具备处理实际工程失效事故的能力和从事 失效分析工作的技能。Failure Analysis for Process Equipment is one of the distributional selectives for students maj
3、oring in Process Equipment and Control Engineering. This course focuses on the following topics:Introduction to the course: concepts of failure and failure analysis for process equipment, why we do failure analysis , the development history of the study and basic knowledge in doing good failure anal
4、ysis including usual equipment deficiencies and testing methods;Fracture failure modes such as ductile fracture, brittle fracture, fatigue crack, creep deformation and rupture, and corresponding estimation methods;Corrosion failure modes and characteristics, mainly on pitting, crevice corrosion, int
5、er-granular corrosion, stress corrosion cracking and hydrogen attack;How to do a failure analysis: thinking way, methods and cases.Through this course, students learn the basic knowledge of ways to analyze equipment failure, practice using these estimation methods, most important, possess the skills
6、 in taking effective preventive measures or dealing with equipment failure accidents or doing failure analysis works by acquiring the knowledge of failure modes, features and factors ofchemical equipment.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ： 了解过程设备失效分析的概念、意义和从事失效分析所需的相关基础知识，培养失效分析所 需的基本素质。
7、是1.41.42M2目标2 ：掌握常见的过程设备断裂失效和腐蚀失效模式的机理、特征和成因，并能给予正确的判断。是2.32.33M3目标3 ：掌握失效分析思路与方法、手段的运用，具备处理实际工程失效事故的能力和从事失效分析 工作的能力。是4.34.3三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内 学时教学方式课外学时课外环节11第1章绪论重点与难点：失效分析的概念，过程设备常见的失效模式1.1 失效与失效分析的概念失效的概念，失效与事故的区别，失效分析的概念1.2 过程设备常见的失效模式常见失效模式一一过度变形失效、断裂失效、表面损伤失效和 失稳失效的概念1.3 过程设备的失效原因常
8、见失效原因一一设计不合理、选材不当及材料缺陷、制造工 艺不合理、使用操作和维修不当1.4 过程设备失效分析的意义1.5 失效分析的发展失效分析的三个发展阶段、我国失效分析的差距与对策Ml4讲授2作业22第2章过程设备重点与难点：焊接缺陷、检测方法Ml2讲授2作业失效分析基础知识2.1过程设备用材的常见缺陷金相组织缺陷，夹杂物，焊接缺陷，机械加工缺陷2. 2失效分析检测方法成分分析，金相分析，断口分析，机械性能测试，残余应力测 试，耐蚀性能测试33第3章过程设备 断裂失效重点与难点：断裂机理，韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和蠕 变断裂的断口特征。3. 1断口基础知识断口三要素，断裂机理3. 2韧性
9、断裂过程设备的超压变形，韧性断裂的宏观特征，韧性断裂的微观 特征，韧性断裂的原因，韧性断裂的预防措施，韧性断裂典型 案例3. 3脆性断裂脆性断裂的原因，脆性断裂的宏观特征，脆性断裂的微观特征，脆性断裂的预防措施，脆性断裂典型案例3. 4疲劳断裂交变载荷和应力，疲劳断裂机理，疲劳断口的宏观形貌，疲劳 断口的微观形貌，疲劳断口的影响因素及预防措施3.5蠕变变形及断裂蠕变变形及断裂的机理，蠕变变形及断口的宏观特征，蠕变断 裂的微观形貌，蠕变断裂的影响因素及预防措施。M210讲授6作业44第4章过程设备 腐蚀失效重点与难点：点蚀与缝蚀的异同，晶间腐蚀的机理，应力腐蚀的裂纹形貌4.1 腐蚀的危害与分类4
10、.2 全面腐蚀全面腐蚀的概念，形貌和预防，案例分析4. 3点蚀M26讲授4作业点蚀的定义，机理，形貌与防护，案例分析4.4缝隙腐蚀缝隙腐蚀的定义与机理，缝隙腐蚀的形貌，缝隙腐蚀的防护， 案例分析4. 5电偶腐蚀电偶腐蚀的定义与机理，电偶腐蚀的现象，电偶腐蚀的防护， 案例分析4. 6晶间腐蚀晶间腐蚀的定义与机理，晶间腐蚀的形貌，晶间腐蚀的防护， 案例分析4. 7露点腐蚀露点腐蚀的定义，露点腐蚀的机理，露点腐蚀的形貌，露点腐 蚀的防护，案例分析4. 8冲蚀磨损冲蚀磨损的定义和分类，冲蚀腐蚀的形貌特征，冲蚀腐蚀的影 响因素和预防措施，案例分析1.1 9氢脆氢脆的机理及其危害，氢脆失效的形貌，氢脆的影
11、响因素，氢 脆的预防措施，案例分析4.10 氢腐蚀氢腐蚀的机理及其危害，氢腐蚀的影响因素，氢腐蚀的预防措 施，案例分析4.11 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂的定义，应力腐蚀的影响因素，应力腐蚀开裂的 机理，应力腐蚀开裂的特征，应力腐蚀开裂的防护，案例分析 4.12腐蚀疲劳腐蚀疲劳的定义，腐蚀疲劳的影响因素，腐蚀疲劳断裂的形貌 特征，腐蚀疲劳的预防，案例分析55第5章过程设备 失效分析的思路与 方法重点与难点：过程设备失效原因的判断5.1失效分析的思路失效分析思路的重要性，构件失效过程及其原因和特点，常见 的过程设备失效分析思路5. 2过程设备失效分析的程序失效件的保护，失效件的取样，试样的清洗5.
12、3过程设备失效原因的判断事故现场调查，事故过程调查，制造与服役历史的调查，技术 检验与鉴定，综合分析M34讲授2作业66第6章典型过程 设备（锅炉）失效分析重点与难点：锅炉汽水循环系统，锅炉四管失效机理6. 1锅炉基础知识锅炉工作原理与结构，锅炉机组的工作过程6.2 锅炉汽水系统工作原理锅炉水冷壁结构，锅炉过热器结构，锅炉再热器，锅炉省煤器，汽包6.3 锅炉四管失效机理锅炉四管工作环境特点，锅炉四管的失效机理6.4 锅炉四管的典型失效分析锅炉四管的典型失效形式，锅炉水冷壁、过热器和再热器的蠕 变失效，汽水系统超温原理，热疲劳失效，汽水侧腐蚀失效， 烟气侧腐蚀失效M24讲授2作业四、考核方式序号
13、考核环节操作细节总评占比1平时作业1 .平均每次4道以上思考题。2 .成绩采用白分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3 .考核学生对化工设备失效分析基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。3.考核学生对电力拖动自动控制系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要 有作图、分析和计算题。15%2实验1 .本课程3个学时实验，共1次实验。2 .成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3 .考核学生对典型化工设备失效零部件的断口特点观察及描述、典型金相组织识别分析的能力。10%3大作业1 .本课程要求学生通过查阅文献资料，
14、提交典型过程设备失效分析的案例。2 .根据对案例问题描述、失效分析方案拟定、失效分析检验检测项目确定，通过失效分析报告的准确性、规范性和提出 解决问题的措施可行程度进行评分。20%4期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .主要考核学生对化工设备失效分析基本知识的掌握能力及综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。3 .题型主要有填空题、判断题、简答题及案例分析题。40%5考勤随机点名、刷卡点名等5%6课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况10%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业50%A-独立思考、按时完成，答案完全准确、规范、清晰
15、。B-独立思考、按时完成，答案比较准确、规范。C-独立思考、按时完成，答案相对准确、规范、清晰。D-作业抄袭，未能按时完成，答案不正确。2M2实验100%A-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实 验数据，从技术角度优选解决方案获得有效结论B-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分 析实验数据，从技术角度优选解决方案获得比较有效的结论C-实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，没有正 确分析实验数据，但是结合理论分析可以从技术角度优选解决方案获得有
16、效的结论D-实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果，不能从技术角度优选解决方案获得有效的结 论3M3大作业100%A-资料查询完整，案例问题描述思路清晰，理论分析、失效原因和失效结论、失效对策归纳正确并与所学 理论知识完美结合。B-资料查询基本完整，案例问题描述基本清晰，理论分析、失效原因和失效对策基本能够归纳并与所学知识有机结合。c-资料查询完整，案例问题描述基本清晰，理论分析、失效原因和失效对策能够归纳并与所学知识有机结4 口 oD-资料查询不完整，案例问题描述不清晰，缺少理论分析、失效原因和失效对策无法系统归纳并与所学知 识有机结合。4Ml期末考试100%（见试卷评分标准）5
17、/考勤100%A-全勤B-缺勤1次C-缺勤2-3次D-缺勤3次以上6/课堂表现100%随机检查学生上课精神状态、回答问题情况7M3平时作业50%A-独立思考、按时完成，答案完全准确、规范、清晰。B-独立思考、按时完成，答案比较准确、规范。C-独立思考、按时完成，答案相对准确、规范、清晰。D-作业抄袭，未能按时完成，答案不正确。8M3期末考试50%（详见试卷评分标准）评分等级说明：A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-59; A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B, C=90-100, 7
18、5-89, 60-74, 0-59; A, B=80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1过程设备失效分析，徐书根，宋明大，王威强，中国石化出版社，2017, ISBN:9787511447210. （*主教材）2图书1金属构件失效分析，廖景娱，化学工业出版社，2003, ISBN:9787502545550.3图书1过程设备失效分析，王志文，关凯书，化学工业出版社，2017, ISBN:9787122282941.七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1断口观察过程设备失效分析工科楼E-23751专业必做综合性否2服役金相分析过程设备失效分析工科楼E-23752专业必做综合性否