失效是指一台设备（如一个管道系统）由于其中个别的或少数的几个零件、构件过分受损所致。分两种情形：一是因个别零件失效导致部件或子系统无法正常工作，整个大系统也失去了应有的功能，即系统处于“故障状态”。只要修复或更换已失效的零、部件，系统就能恢复正常（如阀门泄漏，更换阀门）。成本过高（经济上不合算），系统报废（如管道均匀腐蚀，强度不够）；二是由于个别零部件失效而引发系统中其它零、部件或子系统发生快速的破坏，以致系统发生损失严重的整体失效。即系统发生“事故”。（如管道破裂失效，泄漏出易燃、易爆物料，遇明火燃烧、爆炸，冲击毁坏其它许多设备）

失效分析是一门学科，是通过研究和分析失效的机制、失效的发生发展过程，找出导致失效的主导因素和可控因素，提出相应的对策，以达到防止失效或延缓失效以及分清责任等各种目的。

失效分析的内容包括三个方面：

1. 查明致失效的各种因素，如零、构件的几何、材质、性能、缺陷，载荷的性质和大小，环境的温度、介质及它们的变化；

2. 查失效后果和症候（宏观的和微观的、物理的、化学的、组织的、机构的……），即包括主要的后果如断裂位置，裂纹走向，裂口的长短、宽窄，平直或曲折，正断或剪断，脆断或韧断，滑断或解理，穿晶或沿晶……；也包括一些伴随的症候或迹象如断口附近的变形量，该处的颜色和形貌的变化，表面附着物或腐蚀膜或蚀坑等情况，涂层剥落或开裂情况，表面的碰痕、擦伤以及原存在的加工痕迹如刀痕、焊疤….等

3. 根据查得的致失效因素和失效的后果、症候，运用关于断裂失效的理论来分析推断出失效机理和发展过程。

一、失效分析程序

失效分析的程序如下：

1.现场的宏观观察和初步的调查（如口头询问）收集背景资料，即查清因素和症候；

2.对致失效因素和机理作初步的估计或假设（宏观分析）；

3.提出不能确认的问题，制订出进一步查证、检验和分析工作计划，提出细致的调查收集背景资料的计划；

4.依据(3)所列计划作细致的工作，并对其结果进行分析，修正(2)项之错误，提出确认的看法；

5.进一步作出验证，有时还需要作事故再现性试验或模拟试验来验证；

6.提出改进建议和对策。

二、失效分析方法

失效分析主要有以下方法：

1.宏观变形量的测量

如管道外径和周长的最大鼓胀量、壁厚的最大减薄量、裂口的最大宽度和长度等测量。

2.材质方面（含断口显微分析）

材质分析包括材料的成份分析、组织结构分析、缺陷检查及机械性能试验等。

3.应力测试

实验应力分析技术包括了电测（应变仪）、云纹（干涉）法、激光全息法、X射线应力测试、光弹性测量等方法。

4.介质分析

介质的常规分析方法有化学分析、光谱分析和点滴法（可溶性好的介质）等，对材料断面腐蚀产物或微量附着物分析采用能谱仪（EDS）、波谱仪（WDS）和俄歇谱仪（AES）进行，钢铁腐蚀产物和氧化物、硫化物、氮化物等价态结构则需要采用莫斯波尔谱仪进行。

5.温度测量技术

温度测量有接触式和非接触式测量方法。非接触式的如红外测温仪器。

6.现场记录技术（包括摄像、测量及测绘）

现场记录可采用摄像机、监控等设备，测量、测绘设备有激光测距仪、经纬仪、全站仪等。

7.断口宏观分析

断口宏观分析的目的是寻找识别破坏的起始点，观察并描述断口的形貌。宏观形貌特征主要包括：断口处的塑性变形、断口的颜色、光泽和质感、断口方位及其与主应力的关系、断口上的纹理、断口上纹理或其它形貌的突变点、断口外沿的零件状况等，从断口形貌特征来判断断裂韧性、形式、受力状况、缺陷情况等等，找到发生事故的原因。

8.模拟试验技术

假设失效时工况进行模拟试验，确定失效的原因。

9.调查技术

调查技术主要有询问、访问、问卷等方式。   

10.统计分析方法

统计分析方法主要包括线性回归分析方法、判别分析方法、聚类分析方法、主成份分析方法、因子分析方法、对应分析方法、典型相关分析方法以及片最小二乘回归分析方法等。

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