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在役含缺陷压力管道安全评定方法

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在役含缺陷压力管道安全评定方法　
陈永利　唐文庆
种玉宝　
辽宁大连）　
（大连市锅炉压力容器检验研究院
摘要国内外几种典型的含缺陷压力管道安全评定的方法，以含超标缺陷压力管道为例，重点阐述我国对在役含缺陷压力管道安　全评定的方法和过程。　
关键词
压力管道
缺陷
安全评定方法
国家标准　
中图分类号ＴＱ０５　文献标识码
Ｂ　
压力管道是生产、生活中广泛使用的可能引起燃爆或中毒　等事故、危险性较大的特种设备。由于种种原因，我国相当数量　
的管道存在各种各样的缺陷，需要进行安全评定的超标缺陷管　
道数量众多。而结构中的缺陷并不都会影响结构的使用，不加区　
分地对管道进行修复，不仅会增加成本，而且有时不恰当的修复　
反而会进一步损害材料，使材料性能下降乃至产生新的缺陷。因　
此，对在役管道缺陷进行安全评定具有重要意义。在检验与安全　评定相结合的情况下，不但可以保障管道安全，而且可以避免大　
量含缺陷管道不必要的更换和返修。　
一
、
常用压力管道缺陷评定规范　
近年来，国际上广泛将缺陷评定及安全评定称之为完整性　评定或合乎使用评定，它不仅包括超标缺陷的安全评估，还包括　环境（介质与温度）的影响和材料退化的安全评估。按合乎使用　原则建立的结构完整性技术及其相应的工程安全评定规程（或　方法）越来越成熟，已在国际上形成了一个分支学科，在广度和　纵深方面均取得了重大进展。在广度方面，新增了高温评定、各　种腐蚀评定、塑性评定、材料退化评定、概率评定和风险评估等　
内容；在纵深方面，弹塑性断裂、疲劳、冲击动载和止裂评定、极　限载荷分析、微观断裂分析以及无损检测技术等均取得很大进　
展。　
１．以断裂力学Ｊ积分为判据的评定方法　
对于含缺陷的管道，通常采用断裂力学方法进行失效分析。　根据Ｊ积分断裂参量而产生的计算方法，在理论上和试验研究　中都被广泛应用。采用Ｊ积分的评定方法不仅可评判管道所含　
裂纹的启裂，而且还可以进行裂纹扩展的计算。通过含缺陷管道　
在载荷作用下产生的断裂推动力Ｊ积分与管道材料抗断裂阻力　
（Ｊ　阻力曲线）的比较，可以判断裂纹的启裂与失稳。　２．欧洲缺陷评定方法ＳＩＮＴＡＰ　
１９９６年，欧洲委员会为建立一个统一的合乎使用评定标　
准，于１９９９年完成了欧洲工业结构完整性评定方法（Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ），简称ＳＩＮＴＡＰ。ＳＩＮＴＡＰ是对焊　接结构进行合于使用评定的一种方法，涉及脆断领域和塑性破　坏，以及二者之间的相互作用。根据可以获得的材料信息量，　
ＳＩＮＴＡＰ给出了不同的分析级别。高级别分析比低级别分析需　要更多的信息，但得到的分析结果反而更保守。不可接受的结果　
并不表明分析的失败，而应该是将分析级别推向更高级别。若低　级别的分析足以证明结构安全，则没必要进行更高级别的分析。　ＳＩＮＴＡＰ是国际上应用最普遍的方法。　
３．英国Ｒ６评定方法（双判据准则）　
Ｒ６评定方法由英国中央电力局提出，其第３版（　Ｈ／Ｒ６，　
Ｒｅｖｉｓｉｏｎ３）是被广泛接受的缺陷评定方法，适用于各种含缺陷结　构的脆性断裂、塑性失稳和弹塑性撕裂的评定。３种断裂评定用　１张评定图表示，图的纵坐标表示结构脆断的性能，横坐标表示　结构的塑性失效行为。　
４．美国石油学会标准ＡＰＩ　５７９　
近年，美国结构完整性评定技术也有很大发展，在规范中最　引人注目的是已出版的ＡＰＩ　５７９《推荐用于合乎使用的实施办　
法》和ＡＰＩ　５８０（（Ｒｉｓｋ—Ｂａｓｅｄ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ））。ＳＩＮＴＡＰ、Ｒ６的工业背　
景主要是电站（包括核电）及海洋石油平台，它们的发展主要反　
映了缺陷的断裂评定技术（包括塑性失效评定）和疲劳评定技术　的发展。ＡＰＩ　５７９的工业背景是石油化工设备，其特点是更多　地反映了石油化工在役设备安全评估的需要。与其他标准不同　
之处是，ＡＰＩ　５７９不仅包括在役设备缺陷安全评估，还在很广　的范围内给出在役设备及其材料的退化损伤安全评估方法。　
５．ＡＳＭＥ　ＸＩ　ＩＷＢ一３６５０压力管道缺陷评定规范　
ＡＳＭＥ　ＸＩ　ＩＷＢ一３６５０《铁素体钢管道缺陷评定规程及验收　
准则》是美国机械工程师协会制定的。铁素体钢管道的失效模式　
有脆性断裂、弹塑性撕裂失稳和塑性失稳３种。ＡＳＭＥ　ＸＩ　ＩＷＢ一　
３６５０规范的编制者经过大量的理论分析、数值计算和试验研　究，把结果加以整理简化，给出了使用极为方便的表格和简单算　式。首先要根据管径及缺陷几何尺寸、材料性能、外载大小计算　
参量ｓｃ，判别出潜在的失效模式，最后根据不同的失效模式查　出相应的表格和算式。　
６．中国在用压力管道缺陷评定规范　
中国压力管道缺陷评定主要是依据《在用含缺陷压力容器　安全评定》（ＧＢ／Ｔ　１９６２４—２００４）进行。该标准把缺陷分为平面缺　
陷（裂纹、未熔合、未焊透及深度≥１　ｍｍ咬边等）和体积缺陷　（凹坑、气孔、夹渣以及深度＜ｌ　ｍｍ的咬边等），给出了含局部减　
薄、未焊透缺陷压力管道免于评定条件和塑性失效工程评定方　法。首次提出了含体型缺陷压力管道组合载荷作用下三维结构　
设备管理与维住２０１５　Ｎｏ７　团　

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/12e9ef21e009581b6ad9eb7f.html