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1、螀肇艿薃袂芃薈薂羄肅蒄薂肇芁莀蚁螆肄芆蚀衿艿膂虿肁肂薁蚈螁莇蒇蚇袃膀莃蚆羅莆艿蚆肈腿薇螅螇羁蒃螄袀膇荿螃羂羀芅螂螂膅芁螁袄肈薀螀羆芃蒆螀肈肆莂蝿螈节芈袈袀肅薆袇羃芀蒂袆肅肃莈袅袅芈莄蒂羇膁芀蒁聿莇蕿蒀蝿腿蒅葿袁莅莁蒈羄膈芇薇肆羀薅薇螆膆蒁薆羈罿蒇薅肀芄莃薄螀肇艿薃袂芃薈薂羄肅蒄薂肇芁莀蚁螆肄芆蚀衿艿膂虿肁肂薁蚈螁莇蒇蚇袃膀莃蚆羅莆艿蚆肈腿薇螅螇羁蒃螄袀膇荿螃羂羀芅螂螂膅芁螁袄肈薀螀羆芃蒆螀肈肆莂蝿螈节芈袈袀肅薆袇羃芀蒂袆肅肃莈袅袅芈莄蒂羇膁芀蒁聿莇蕿蒀蝿腿蒅葿袁莅莁蒈羄膈芇薇肆羀薅薇螆膆蒁薆羈罿蒇薅肀芄莃薄螀肇艿薃袂芃薈薂羄肅蒄薂肇芁莀蚁螆肄芆蚀衿艿膂虿肁肂薁蚈螁莇蒇蚇袃膀莃蚆羅莆艿蚆肈腿薇螅
2、螇羁蒃螄袀膇荿螃羂羀芅螂螂膅芁螁袄肈薀螀羆芃蒆螀肈肆莂蝿螈节芈袈袀肅薆袇羃芀蒂袆肅肃莈袅袅芈莄蒂羇膁芀蒁聿莇蕿蒀蝿腿蒅葿袁莅莁蒈羄膈芇薇肆羀薅薇螆膆蒁薆羈罿蒇薅肀芄莃薄螀肇艿薃袂芃薈薂羄肅蒄薂肇芁莀蚁螆肄芆蚀衿艿膂虿肁肂薁蚈螁莇蒇蚇袃膀莃 世界各国缺陷评定规范的发展 华东理工大学李培宁概 论本文介绍最近四年来国际上结构完整性评定技术的发展，主要集中在近年来世界各国有关规范的发展与变化，作为1992年及1997年在第三届和第四届全国压力容器学术会议专题报告压力容器缺陷评定规程的发展趋势1及压力容器及管道断裂评定技术研究进展2的续篇。近年来国际上广泛地将缺陷评定及安全评定称之为完整性评定或合乎使用
3、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，鉴于我国已经习惯称之为缺陷评定，且中文缺陷二字既可理解为defect，也可理解为drawback，本文在标题中仍然保留了缺陷评定的术语，但不一定限制为一个有具体几何尺寸的缺陷评定。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）越来越走向成熟，已在国际上形成了一个分支学科，在广度和纵深两方面均取得了重大发展。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、无损检测技术
4、等均取得很大的进展。在评定规范和方法方面：英国的R6规范第3版（1986）3和PD 6493：19914对我国压力容器安全评定规范SAPV-95的建立起过很重要的作用。瑞典缺陷评定规范（手册）5的译文也在我国广为流传。德国CKSS研究中心1991年发表了EFAM ETM的工程缺陷评定方法6。法国在其核电厂部件在役检验规则（RSE-M Code）7的第五章中给出了缺陷评定方法。这些国家的标准都有一个长期工作组织，不断予以更新。例如1996年瑞典又给出了带裂纹构件安全评定规程-手册SA/FoU-Report的修订版8。值得指出的是近年来欧美安全评定规范的发展有两件标志性的大事。第一件是1996年欧
5、洲委员会（European Commission）为了建立一个统一的欧洲实施合于使用评定标准，发动组织了一个研究计划，有9个国家的17个组织参加，于1999年完成了欧洲工业结构完整性评定方法，简称SINTAP9，已于2000年发表并已形成了一个未来欧洲统一标准的草稿。由于英国R6、PD 6493、德国的CKSS及瑞典技术中心都是SINTAP研究的核心成员，SINTAP也是他们共同参与研究后形成的共识，鉴于SINTAP不久将要成为欧洲的统一标准，R6及BS PD 6493在它即将颁布新版前夕，对它们各自的修改稿又作了一次紧急修改。R6于2001年颁布了他的全新版（第4版）10；PD 6493于2
6、000年颁布了他的修订版，但代号已改为BS 7910：199911，取消了PD代号而正式列入正规的英国标准。第二件大事是美国石油学会于2000年颁布了针对在役石油化工设备的合乎使用评定标准API 57912，在内容上具有鲜明特色，反映了结构完整性评定技术研究范围有了很大的拓宽。鉴于世界各国缺陷评定规范的迅速发展，International Journal of Pressure Vessel and Piping 期刊于2000年发表了一个专刊，题名为缺陷评定方法13，介绍了国际上十个缺陷评定规范的进展，其中也包括了我国八五攻关编制的SAPV-9514。本文主要介绍和论述： 1、欧洲工业结构完
7、整性评定方法（SINTAP）；2、英国含缺陷结构完整性评定标准（6）；3、英国标准BSI PD6493的修改版BS 7910金属结构中缺陷验收评定方法导则；4、美国石油学会标准API 579推荐用于合乎使用的实施办法的概貌和最新进展。1、 欧洲工业结构完整性评定方法（SINTAP）9European Comsertium 于三年前开始组织欧洲9个国家17个组织研究，于1999年4月完成了SINTAP的编写，这将是欧洲统一的合乎使用标准的初稿，应该引起国人的注意。1.1 SINTAP第1章中缺陷评定的两类分析方法和7个分析级别SINTAP分为4章，第1章介绍了总的方法和规程。SINTAP采用了失
8、效评定图（FAD）和裂纹推动力（CDF）的两类分析方法。FAD的关键是失效评定曲线，f(Lr),只要评定点（Lr,Kr）落在FAD图内的安全区，则缺陷就是安全的。CDF是直接按J1处: 取德国ETM6的成果（7）式中，N为应变硬化指数，可按下式估算：这是根据19种材料数据整理得到的下边界值，实际的N值可能为上式计算值的1至5倍，所以Lr1处的f(Lr)是非常保守的。规定Lrmax取值为 （2）无屈服平台材料的失效评定曲线，也分三段表述 在Lr1时为曲线，仍采用式（7）计算f(Lr)，但Lr=1时的Lr(1)值用式Lr=1时的Lr(1)值用式（9）计算，并用式（8）估算N 。1.1.3第2级（m
9、ismatch level） 和第1级相似，使用条件是要能获得材料力学性能和断裂韧度。用于焊缝强度不匹配程度超过10%的场合，这时它必需要知道母材和焊缝两者的拉伸力学性能。因而分三种情况，分述如下：（1）母材及焊缝两种材料均无屈服平台时（第一种情况） 仍可应用第1级中的无屈服平台时的失效评定曲线三段表达式，但式（9）及式（8）中的值和N值应改用不匹配时的值M和M，不匹配焊缝接头的取M,决于母材及焊缝的值和，不匹配焊缝接头的塑性屈服载荷FyM。以及假设这一元件没有焊缝完全是母材时的塑性屈服载荷FyB。定义焊缝屈服强度与母材屈服强度之比值M为强度不匹配因子，则：（11）式中：（12） （13）不匹
10、配焊接接头的NM可由式（14）求得：（14）式中：（15） （16） (17)（2）焊缝及母材均具有屈服平台时（第二种情况）仍可应用第1级中有屈服平台时的失效评定曲线，也分三段，即式（3）、（4）、（7），但式（4）中的应用M 代替，式（7）中的N用NM代替。 （18）式中：（19） (20) 截止线Lrmax值仍按式（17）计算。（3） 焊缝或母材之一具有屈服平台时（第三种情况）在Lr1处: 按第二种情况一样的办法对待。1.1.4 第3级（stress-strain level） 这一方法要求可获得材料的关系曲线以求得f(Lr)，当然也需要知道材料的断裂韧度值才能进行评定。第3级不仅能计算焊
11、缝基本匹配的情况，也可以用于不匹配焊缝的评定。在不涉及焊缝时或焊缝基本匹配时采用R6第3版的选择2曲线，即：(23)式中，为在材料单向拉伸关系曲线上与相对应的应变值。在强度不匹配焊缝时也用式（23），但值的计算均应采用母材与焊缝组成的含缺陷元件的当量关系曲线，它是根据塑性极限载荷相等的原则求得的,当然和母材关系、焊缝的关系、不匹配因子M及FyM及FyB有关。的塑性部分（塑性应变的关系为：(24)式中是指在设定的任一塑性应变量P时，当量关系曲线上、焊缝关系曲线上及母材关系曲线上的应力值，所以就是当量的关系。因从而可得到当量材料的关系。应该指出的是这里的不匹配因子M值并不是1.1.3节中的M值，而
12、是在不同塑性应变量P时的不匹配因子M(P)，不是材料常数，与P的大小有关。只有当两种材料关系形状完全相似时，M(P)才有可能是常数。(25)并且式（24）中的FyM/FyB值也应该是在这些M(P)下的值。这时当量屈服应力当量流变应力及Lrmax分别定义为：(26)(27)(28)这里为两种材料流变应力相应的两个塑性应变中较低者的值。相应的流变应力计算的FyM及值。1.1.5 第4级（constraint level） 本级别的评定是根据裂尖拘束度的具体情况估算材料实际断裂韧度来进行评定。按断裂韧度标准测试方法测试试件必需要有足够尺寸以保证获得最低的平面应变断裂韧度值，而实际工程元件缺陷往往是很浅
