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| 研究生： |
廖健隆 Jian-Long Liang |
|---|---|
| 論文名稱： |
碳鋼材料在二氧化硫環境下之腐蝕可靠度行為之探討 |
| 指導教授： |
王國雄
Kuo-Shong Wang |
| 口試委員: | |
| 學位類別： |
碩士 Master |
| 系所名稱： |
工學院 - 機械工程學系 Department of Mechanical Engineering |
| 畢業學年度： | 88 |
| 語文別： | 中文 |
| 論文頁數： | 67 |
| 中文關鍵詞： | 可靠度 、腐蝕 、累積失效模式 、二氧化硫 |
| 相關次數： | 點閱：9 下載：0 |
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對機械結構而言，其組成材料常為金屬，在與外在環境的交互作用下，常會發生腐蝕現象，造成系統結構上的危害。本文擬從一大氣腐蝕模型出發，由不同環境之二氧化硫濃度來探討碳鋼材料的腐蝕行為，並考量氣象因素形成環境中的背景噪音對腐蝕的影響。再以可靠度的強度─應力干擾理論估算可靠度，接著以累積失效模式來描述腐蝕可靠度的退化行為，並分析其中參數的意義及影響這些參數的因素。最後計算出腐蝕可靠度及累積失效模式的平均失效間隔時間(Mean Time Between Failures, MTBF)。
摘要…………………………………………………………………………………..Ⅰ
目錄…………………………………………………………………………………..Ⅱ
圖表目錄……………………………………………………………………………..Ⅳ
符號說明……………………………………………………………………………..Ⅵ
第一章 緒論…………………………………………………………………1
1.1 研究動機與背景…………………………………………………………...1
1.2 文獻回顧……………………………………………………………..…….3
1.3 研究範圍…………………………………………………………………...4
第二章 可靠度理論基礎…………………………………………..………..6
2.1 可靠度的定義…………………………………………………………...…6
2.2 可靠度函數與失效率函數…………………………………………...……7
2.3 強度與應力干擾基本理論…………………………………………..…….8
2.4 浴缸型失效模式之討論………………………………………………….15
2.5 累積失效模式之探討..……………..…………………………………….16
第三章 腐蝕…………………………………………………………..……25
3.1 腐蝕的定義………………………………………………………...……..25
3.1.1 腐蝕機構簡介…………………………………………….………….25
3.2 大氣腐蝕………………………………………………………………….27
3.2.1 鋼鐵的大氣腐蝕模型………………………………………………..28
3.2.2 本論文所運用的大氣腐蝕模型……………………………………..30
第四章 碳鋼材料之腐蝕可靠度分析……………………………………..34
4.1 鋼鐵的大氣腐蝕模型運用於可靠度分析……………………………….34
4.2 範例一…………………………………………………………………….37
4.2.1 腐蝕可靠度之探討…………………………………………………..37
4.2.2 和累積失效模式的比較………………………………………….….39
4.3 範例二………………………………………………………………….....40
4.3.1 腐蝕可靠度之探討……………………………………………….….40
4.3.2 和累積失效模式的比較………………………………………..……41
4.3.3 討論…………………………………………………………………..41
第五章 結論與建議………………………………………………………..61
5.1 結論…………………………………………………………………….....61
5.2 建議…………………………………………………………………….....62
參考文獻……………………………………………………………………………..63
附錄1………………………………………………………………………………...66
附錄2……………………………………………………………………………圖2.1 應力-強度干擾示意圖一……………………………………………..…...…19
圖2.2 應力-強度干擾理論示意圖二…………………………………...…...……...19
圖2.3 應力-強度干擾理論示意圖三…………………………………...…………..20
圖2.4 應力-強度干擾理論示意圖四………………………………...……………..20
圖2.5 應力或強度之平均值變化對Pf之影響……………………………………...21
圖2.6 應力與強度之變異對Pf之影響……………………………………………...21
圖2.7 二次矩法可靠度指標之示意圖……………………………………………..22
圖2.8 多個失效模式之安全範圍………………………………………...………...22
圖2.9 失效函數與可靠度指標之近似關係……………………………...………...23
圖2.10 區分成三個時期之浴缸型曲線………………………………...………….23
圖2.11 區分成二個過程之浴缸型曲線…………………………………………….24
圖3.1 各種腐蝕形態示意圖………………………………………………………..33
圖4.1 Case1之SO2濃度隨時間變化的曲線圖……………………………………..43
圖4.2 Case1之SO2濃度平均值的上限方程式……………………………………..43
圖4.3 Case1之SO2濃度平均值的下限方程式……………………………………..44
圖4.4 Case1之SO2濃度平均值隨時間變化的方程式……………………………..44
圖4.5 Case1之二氧化硫濃度隨時間(天) 變化的情形……………………………45
圖4.6 Case1之腐蝕深度隨時間變化的曲線……………………………………….45
圖4.7 Case1之不同S值時的碳鋼腐蝕可靠度退化曲線…………………………46
圖4.8 Case1之S = 60μm時，不同背景噪音情況下的可靠度曲線………………46
圖4.9 Case1之S = 65μm時，不同背景噪音情況下的可靠度曲線………………47
圖4.10 Case1之S = 70μm時，不同背景噪音情況下的可靠度曲線……..………47
圖4.11 Case1之訂定不同規格時，累積失效模式之可靠度行為………………..48
圖4.12 Case1之訂定不同規格及noise(+10%)時，累積失效模式之可靠度行為....48
圖4.13 Case1之訂定不同規格及noise(+20%)時，累積失效模式之可靠度行為…49
圖4.14 Case1之訂定不同規格時，失效時間機率密度函數曲線………………….49
圖4.15 Case1之訂定不同規格及noise(+10%)時，失效時間機率密度函數曲線…50
圖4.16 Case1之訂定不同規格及noise(+20%)時，失效時間機率密度函數曲線…50
圖4.17 Case2之SO2濃度隨時間變化的曲線圖……………………………………51
圖4.18 Case2之SO2濃度平均值及其上、下限……………………………………51
圖4.19 Case2之腐蝕深度隨時間變化的曲線……………………………………...52
圖4.20 Case2之不同S值時的碳鋼腐蝕可靠度退化曲線………………………...52
圖4.21 Case2之S = 60μm時，不同背景噪音情況下的可靠度曲線……………..53
圖4.22 Case2之S = 65μm時，不同背景噪音情況下的可靠度曲線…………….53
圖4.23 Case2之S = 70μm時，不同背景噪音情況下的可靠度曲線……………..54
圖4.24 Case2之訂定不同規格時，累積失效模式之可靠度行為………………….54
圖4.25 Case2之訂定不同規格及noise(+10%)時，累積失效模式之可靠度行為…55
圖4.26 Case2之訂定不同規格及noise(+20%)時，累積失效模式之可靠度行為…55
圖4.27 Case2之訂定不同規格時，失效時間機率密度函數曲線………………….56
圖4.28 Case2之訂定不同規格及noise(+10%)時，失效時間機率密度函數曲線…56
圖4.29 Case2之訂定不同規格及noise(+20%)時，失效時間機率密度函數曲線…57
圖4.30 Case2之 S = 60μm時，累積失效模式之失效率行為…………………….57
圖4.31 Case2之 S = 70μm時，累積失效模式之失效率行為…………………….58
圖4.32 Case2之 S = 60μm及noise(+20%) 時，累積失效模式之失效率行為….58
表4.1 Case1 累積失效模式之參數值……………………………………………...59
表4.2 Case1 平均失效間隔時間表………………………………………………...59
表4.3 Case2 累積失效模式之參數值……………………………………………...60
表4.4 Case2 平均失效間隔時間表………………………………………………...60
