失效预防技术是失效分析的重要内容之一，它与失效诊断结论的准确性紧密相关，是建立在大量失败基础上的一门学科。

广义的失效预防倾向于管理系统控制，是以失效系统为范畴，以统计、图表和逻辑推理为主导，侧重于“宏观”控制。狭义的失效预防以构件残骸为对象，以物理、化学的分析方法为主导，着眼于“微观”机理研究，更倾向于试验技术，并与具体的构件失效紧密关联。本文主要介绍狭义的失效预防。

大多数失效预防工作都是在有失效先例的情况下采取的后续措施，有时也称失效事后处理，它涉及到多种专业技术、管理制度和法规标准。对于专业技术方面的失效预防，根据事态的紧迫程度，可将其分为被动预防和主动预防。

1. 被动预防

被动预防是紧随失效事故之后的事后处理。失效事故往往会产生连锁反应，带来较大的经济损失和社会影响。当失效事故发生后，首先要做的就是如何控制事态的继续发展，如何把失效造成的损失降到最低，这些工作往往都需要在较短的时间内完成，而且往往是被动的。

被动预防一般需遵循以下程序：

（1）首先是向使用部门反馈，还要向设计部门或制造部门反馈。在失效原因尚未明确之前，应暂停使用原产品，必要时要对服役中的同类产品实施召回或者停产处理。

（2）开展深入细致的失效分析，找到事故发生的根本原因。

（3）对发生失效的系统进行检修，确认无法修复的部分要进行更换，对可以修复的部分进行维修，完成维修后还要对其进行全面检测和安全评估。

（4）对正在运行中的同类机械系统进行检修，一般要求采用无损检测方法，最好在现场甚至在运行过程中“动态”进行，对存在隐患的系统或机械构件要进行修复或更换。

2. 主动预防

（1）失效分析图

通过对大量同类机械构件的失效分析，确定其失效的特征参量，建立其失效分析图，达到控制失效的目的，这是工程上常用的有效方法之一。根据不同的失效特征参数，可以将其分为断裂分析图、比值分析图(RAD)、失效评定图、失效区域图、蠕变断裂机制图、疲劳机制图等。

（2）状况监测和控制

状况监测和控制是对正在运行中的设备或系统的工作状况进行监视、测试和控制，以便实时掌握设备的运行状况，预测设备的可靠性和剩余寿命。状况监测和控制的参量一般选择那些对设备或系统退化敏感、对失效有预测能力、容易观测的参数，可以是应力、温度、压力、电参量、振动参量、声参量、污染参量、性能参量等等。多参量监控系统和电子计算机监控系统，进一步提高了状况监控的直观性和可靠性。若监测发现异常，则要对其原因、部位、危险程度等进行识别和评价，并采取应急的修正措施等。

（3）定期检修制度

对设备或系统进行定期检查，结合以往的失效历史，对失效频次较高的构件和系统的薄弱环节要进行重点检查。重大项目的定期大修、车辆及轮船的年检或例行检查等都是非常有效的失效预防措施，一旦发现异常，应及时采取预防措施，避免失效事故的发生。

安全评估

1. 安全评估方法

机械装备在服役过程中，有相对运动的构件经常会发生磨损，有的区域还会产生腐蚀，甚至产生微裂纹。这些缺陷是否会造成装备失效？什么情况下装备是安全的？安全剩余寿命如何估算？这不但需要一个评估标准，还需要有一份评估报告。安全评估和失效预防在很多情况下，其作用和意义是相同的。

安全评定标准无一例外地均采用了失效评定图技术，技术路线日趋统一。目前世界各国的压力容器缺陷评定标准均向新R6规范靠拢，相继采用失效评定图技术。

安全评估时首先要对评定对象进行状况调查（历史情况、现使用工况、环境等）、缺陷检测、缺陷成因分析、失效模式分析、应力分析、相应的试验及计算等，评估内容可分为检测、分析、评定三大部分，主要应用断裂力学、失效分析学、损伤力学、材料力学、弹塑性力学、金属疲劳力学和无损检测技术等多种理论和技术，然后根据相关的理论、标准对评定对象的安全性进行综合分析和评估。

2. 安全评估程序

安全评估工作程序可简单归纳如下：

① 被评定对像的设计、制造、安装、使用等基本情况和数据的收集；

② 缺陷检验数据；

③ 材料性能数据测试或选用；

④ 应力测试和应力分析；

⑤ 综合安全评价与评估结论；

⑥ 缺陷评估结束后，评估单位应根据国际相关法规和章程规定，及时出具完整的评估报告，并给出明确的评估结论和继续使用的条件。

由于各设备之间本身结构的差异较大，且使用情况也不尽相同，因此首先必须查阅有关设备的设计、运行、维修等技术档案，了解金属结构的使用情况、损伤情况等，尤其是关键部位和已经发现损伤部位的情况，有的放矢地确定具体检测和评定内容。按照安全评估的一般工作程序，建立评估流程，如图1所示。

图1 安全评估流程示意图

在实际工作中，常常要采用多种安全评定方法进行联合评估，最终得出综合性的评估结论。这其中平面缺陷和体积缺陷的断裂安全评定方法和疲劳评定方法（尤其是针对压力容器和压力管道等）是目前国内外相对成熟、也是应用最为广泛的技术和方法。

小结

失效诊断是失效分析的主要任务之一。失效诊断过程是一个综合分析与评价的过程，其依据是利用各种失效分析技术所获得的大量数据、图片和相关信息。失效诊断和失效原因定位的准确程度对整个失效分析的结论和失效预防措施的制定至关重要。

失效诊断的理论、技术和方法的核心是其思维学、推理法则和方法论。在进行具体失效诊断时，应坚持五条基本原则，即整体观念原则、立体性原则、从现象到本质的原则、动态性原则、两分法原则；要使用五种具体方法，即相关性方法、抓关键问题的方法、对比的方法、历史的方法、逻辑思维方法。

失效诊断一般都是事后的、被动的行为，是一种事后处理。失效预测是事前的、主动的失效控制，是从大量的失败中吸取经验教训，是失效诊断研究的继续和发展。一个失效事故的分析和研究，没有提出失效预防措施是不完整的，失效预防是失效诊断和失效预测的最终目的和成果。

失效诊断和失效预测、预防技术内涵十分丰富，对其中的每一项技术作深入研究，都可以形成一个独立的学术体系。本文主要是以基础部分的分析为主，以规范失效分析的过程为目的，希望能起到抛砖引玉的作用和效果，对于璞玉的精雕细琢还需要作进一步的学习和研究。