失效评定图(FAD)技术在核管道缺陷评定规程编制中的应用

本文介绍了失效评定图（ＦＡＤ）技术的概念，用ＦＡＤ进行管道失效模式的判别，以及裂纹稳态撕裂扩展分析，进而预测承载能力的方法。对ＡＳＭＥ锅炉压力容器规范ＸＩ卷中核管道缺陷评定规程的技术难点以及在使用ＦＡＤ时所做的特殊处理及其背景作了分析和探讨。

基于应变的高钢级管道环焊接头失效评定方法

基于应变的失效评定图程序(Strain Based Failure Assessment Diagram,SBFAD)可以提高大范围屈服条件下的管道及环焊接头的断裂评估准确性。本文构建了含缺陷的X80管道环焊接头数值分析模型,详细阐释了SBFAD方法及其评估曲线的影响因素,明确了不同等级评估曲线的应用场景,并基于X80管道环焊接头的实测力学性能定量评估了含缺陷的X80管道环焊接头临界应变承载能力。研究结果表明:(1) Budden提出的SBFAD方法按照评估曲线的不同,可分为Option 1、Option 2和Option 3,其修订后的Option 1M和Option 2M曲线的非保守性大幅降低。BS 7910提供的Option 2要比基于Budden修订的Option 2M曲线的评估结果更为激进。(2)基于SBFAD方法中的Option 2曲线评估较大尺寸的缺陷可能会呈现非保守的结果。材料的应变硬化指数(n)值对Option 2曲线几乎没有影响,而随着n值的减小,Option 3曲线会缓慢上移,随着n值的增大,SBFAD曲线的截止线值呈明显递减趋势。(3)现有的Option 2曲线无法体现强度匹配系数的影响。随着焊缝强度匹配系数的增加,Option 3曲线逐渐上移,上移幅度则与缺陷尺寸相关,Option 2曲线在评估等匹配焊接缺陷时具备较高精度,在评估强度高匹配的焊接缺陷时,其结果可能过于保守,而在评估强度低匹配的焊接缺陷时,其结果可能是非保守的。(4)基于X80管道环焊接头的实测力学性能对其临界应变承载能力进行评估(缺陷尺寸和断裂韧性固定),Budden提出的Option 1M的评估结果最为保守,基于BS 7910-2019的Option 2评估结果最为激进。结论认为,基于SBFAD方法评估的保守性与其评估曲线、评估参数的选择密切相关,应针对评估需求选择合适的评估参数及合理的评估曲线以避免出现非保守的评估结果,研究结果为X80管道环焊接头的工程失效评估提供了理论与技术支撑。

双轴载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹构件失效评定图(FAD)研究

通过理论分析和双轴向断裂试验，研究了我国压力容器常用钢16MnR所制成的含中心穿透Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹十字形板试样的断裂性能，探讨了英国中央电力局（CEGB）R6法和美国电力研究所（EPRI）工程估算方法在双轴载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹构件的失效评定图，作出了经双向载荷和裂纹倾角修正含缺陷结构结构安全裕度的失效评定图，提出 了一种双轴载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹构件完整性评定方法。

基于失效分析图对含缺陷压力容器的安全评定

介绍了压力容器安全评定中的失效评定图法,以及美、英、中三国规范中采用评定方法,对以COD和J积分为基础的失效评定曲线进行了比较。通过基于CVDA和GB/T 19624的具体工程实例应用,得出采用FAD技术的GB/T 19624评定更加具体和精确。

基于失效评定图的含缺陷压力管道安全评定方法评述

简要介绍了失效评定图的基本原理,分析了R6第3版和第4版以及SINTAP失效评定曲线,通过建立和比较R6的第3版和第4版的选择1以及SINTAP第1级和第2级失效评定曲线,得出了R6第4版选择1失效评定曲线比第3版选择1失效评定曲线更安全可靠、更适用的结论,同时建议建立常用材料的SINTAP第1级和第2级失效评定曲线,对含焊接缺陷的压力管道进行更精确的安全评定。

基于结构整体性评估程序和失效评定图方法的含裂纹缺陷钢轨安全性评定

为了研究不同工作状态下不同尺寸裂纹的扩展临界条件,通过实验得到了安全性评估过程需要的力学参数和断裂力学参量,采用相互作用积分法计算轮轨接触时含表面裂纹钢轨的裂纹尖端应力强度因子,并通过计算有效净截面应力得到参考应力。采用结构整体性评估程序和失效评定图(SINTAP-FAD)方法,根据0级失效评定曲线对含表面裂纹缺陷钢轨分别在车轮静止状态下与运动状态下进行了安全性评定。结果表明:车速对钢轨表面裂纹状态的影响较大,与车轮静止状态时评价点位于安全区的情况相比,列车运动时的评价点多向不安全区域发展,并造成了裂纹扩展。

失效评定图技术及其在含缺陷压力管道安全评定中的应用

主要以R6及EPRI的失效评定图(FAD)为基础,说明了以COD(裂纹张开位移)理论为依据的失效评定图技术向以J积分理论为依据的失效评定图技术转变的发展过程,并结合失效评定图技术在含缺陷压力管道失效模式的判别、安全系数和安全裕量的获取以及在周向裂纹管安全评定中的应用,来说明失效评定图技术在含缺陷压力管道安全评定中的应用及其优点。

基于失效评定图的油气管线可靠性分析

由于失效评定图能反映油气管道断裂的不同形态 ,所以基于失效评定图的可靠性分析能确定油气管道的弹塑性断裂失效概率。文章介绍采用可靠性指标评定管线的安全状况 ,提出了可靠性指标的计算方法 ,研究了可靠性指标的影响因素及变化规律。提出了失效评定图中的等可靠性指标线的概念 ,并根据油气管线工程的目标安全性水平 ,在失效评定图中作出了相应的等可靠性指标线 ,从而可以根据评定点在失效评定图中的位置 ,迅速确定管线的安全水平。

人工神经网络与失效评定图在压力容器安全评定中的应用

采用人工神经网络与失效评定图相结合的方法对压力容器进行安全评定，样本评定结果和Ｒ６ 失效评定图方法的评定结果一致，并对评定结果进行了参数敏感性分析，分析结果令人满意。人工神经网络为压力容器安全评定智能化提供了一个有效的手段。

失效评定图在含缺陷压力管道断裂评定中的应用

提出了用失效评定图评定承受复合载荷的含缺陷压力管道的评定方法，并利用失效评定图辅助确定含缺陷压力管道允许的最大裂纹长度。

倾斜裂纹的失效评定图

现有含缺陷结构失效评定规范对倾斜裂纹的处理基于投影法 ,比较粗糙。本文将美国电力研究院 (EPRI)对材料按Ramberg -Osgood规律硬化的含缺陷结构失效评定双判据法的理论阐述推广到一般的硬化材料 ;又根据Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹韧性断裂的研究成果 ,并吸收英国中央电力局(CEGB)R6—Rev3方法的特点 ,提出含倾斜裂纹结构的失效评定图。

失效评定图中的等可靠性指标线

参照ＳＡＰＶ—９５规范，运用可靠性分析方法，得到了失效评定图中的等可靠性指标线，为迅速估计静载下含平面缺陷的压力管道的安全性奠定了基础。

含类裂纹缺口结构完整性评定的失效评定图

本文探索了采用失效评定图进行含类裂纹缺口结构完整性评定的工程方法。研究结果说明,缺口失效评定图提供了一个既简单又方便的弹塑性断裂分析,又能给出可能失效形式判断的工程失效评定方法。由于缺口失效评定图与缺口端部几何尺寸有弱相关性,可以利用R6第三版的裂纹体失效评定曲线作为缺口的失效评定曲线。采用失效评定图评定缺口结构完整性的关键是缺口断裂韧性J_A的获取,本文给出了估算缺口断裂韧性J_A的近似方法。

钝裂纹或缺口下失效评定图的变化及修正方法研究

应用增量理论弹塑性有限元方法以及弹塑性断裂力学 Ｊ积分理论， 深入研究和全面探讨了一种用于含裂纹结构完整性评定的工程方法——失效评定图， 以及钝裂纹或缺口根部曲率半径、缺口长度、缺口端部椭圆离心率、试样形式和材料等对其的影响。提出了钝裂纹或缺口应力强度因子和极限载荷修正方法。通过这一方法建立的失效评定图可有效地消除缺口因素对失效评定图的影响， 由此， 可完全等效地将裂纹失效评定图用于含缺口结构的完整性评定。

类裂纹缺口双判据失效评定图方法研究

较全面地研究了缺口根部曲率半径、缺口长度、缺口端部椭圆率以及试样类型、材料等对失效评定图的影响。提出了缺口应力强度因子修正方法，通过这一修正方法建立的失效评定图可有效地消除缺口因素对失效评定图的影响。经过修正。

用失效评定图技术评定付纳线输气管道的安全性

在付纳线管道现场及室内焊缝缺陷检测定量、材料力学性能测试、应力分析测试等试验研究结果的基础上 ,针对检测中发现的最严重的表面裂纹缺陷 ,参照英国中央电力局CEGB新R6标准 ,采用断裂力学的失效评定图技术 ,对管线在 3 0MPa下运行的安全可靠性进行评定分析 ;从而为付纳线的压力检验及升压运行的操作工艺、运行参数提供理论依据 ,指导付纳线管道安全生产。评定结果表明 ,检测中发现的最严重的裂纹缺陷在 3 0MPa下允许存在 ,管线在 3 0MPa下可以安全运行 ,并且在一次应力和断裂韧性方面分别有 1 33和 1 32的安全系数 ,螺旋焊缝缺陷比环焊缝缺陷相对危险。

基于失效评定图的压力容器安全模糊评定

探讨了含缺陷压力容器基于失效评定图评定结果的模糊分析，给出了基于失效评定图的载荷因数安全裕度隶属函数．

基于失效评定图技术的含缺陷压力管道安全评定方法

失效评定图（FAD）技术作为一种含缺陷结构的安全评定方法，由于其简便又不失安全的性能而被工程界所广泛采用。在许多评定标准和规范中都将其作为含缺陷压力管道安全评定的工程方法。英国中央电力局（CEGB）带缺陷结构的完整性评定标准（R6）第三版和第四版以及欧洲工业结构完整性评定方法（SINTAP）是目前利用失效评定图技术进行安全评定的典型代表。

基于SINTAP-FAD的含裂纹耐压结构安全评定研究

高强度钢耐压结构在建造完工后一般要进行内压试验,为保证内压试验的安全性,需对含裂纹损伤高强钢耐压结构开展安全性评定研究。首先,基于断裂力学评定图(FAD)概念,引入结构完整性评定程序(SIN-TAP)建立基于SINTAP-FAD的含裂纹缺陷高强度钢耐压结构安全性评定方法,详细介绍SINTAP评定的原理、材料参数确定方法、含裂纹结构断裂参数以及塑性极限载荷的计算方法;然后,根据试验测得的材料参数,结合SINTAP评定程序得到高强度钢SINTAP-FAD第0级和第3级失效评定曲线;最后,以某含裂纹缺陷环肋圆柱壳结构为对象,完成基于SINTAP-FAD的含裂纹缺陷耐压结构内压安全性评定。结果表明:含肋骨横向裂纹环肋圆柱壳结构在进行内压考核试验时,结构是安全的;基于SINTAP-FAD的结构安全性评定方法是合理有效的。研究结果可为在建高强度钢耐压结构内压安全性评估提供有效支撑。

核压力容器接管安全端不同焊接结构的失效评定图

基于英国R6规范选择3的方法构建了核压力容器接管安全端两种异种金属焊接结构(含隔离层的四材料结构和不含隔离层的三材料结构)的失效评定图(Failure assessment diagram,FAD),并分析了裂纹位置和裂纹深度对FAD的影响。结果表明,两种结构的极限载荷基本相同,裂纹位置对极限载荷基本没有影响。随裂纹位置由管嘴向316L安全端管区域靠近及随裂纹深度的增加,失效评定曲线(Failure assessment curve,FAC)下移,结构的安全性降低。由于两种焊接结构中,相同位置、相同尺寸裂纹的FAD和极限载荷基本相同,因而其抗断裂性能和结构强度基本相同。