裂纹类缺陷的评价

1．概述

这部分里，讨论的是设备中裂纹类缺陷的合于使用(Fitness-For-Service)评估过程，

裂纹类缺陷主要是用长度和深度来表征的平面缺陷，并具有锐角的根部半径。裂纹类缺陷可以是嵌入式的或是表面破坏。裂纹类缺陷的实例有平面裂纹、未熔合或焊缝的未焊透、尖锐的槽形局部腐蚀和与周围开裂相关的枝状裂纹类型等。

2．数据要求

1级评定中需要原始设备设计数据、维护以及操作历史、材料性质（仅需要材料的最小屈服强度和拉伸强度，及需要材料的许用应力）、裂纹特性

当对带有裂纹类缺陷的设备进行2或3级FFS评估

需要有效的输入数据。这些数据和应力状况的精确程度决定了该部分中的评定

过程的精确程度。输入数据应足以抵消NDE裂纹尺寸的不确定性、一般的开裂

机理及失效后果。

在进行FFS评估之前，必须完成表1所示的数据表，以确保相关因素都能被考虑到，并且能较好的合并到评定中。此表格中的数据不仅适用于1级或2级评估，一般情况

下也适用于3级评估。

3．评定技术以及要采取的措施

带有裂纹类缺陷的设备进行评定的评定过程及对于非扩展裂纹类缺陷2级评定过程见图1、2,由于评定方法比较类似，此处只列出一级评定的方法

1级评定

1级评定适用于满足前述限制条件下的设备。如下步骤可用来确定裂纹类缺陷的可接受程度。

a. 步骤1－根据操作、设计条件，确定评估时的载荷情况和温度。

b. 步骤2－由所测数据确定裂纹长度和深度。用前述的过程描述裂纹特性。

c. 步骤3－根据设备的几何形状和相对与焊缝的裂纹取向，从相关资料中确定评估所用的图形。

d. 步骤4－由步骤3选出的图形中，确定选择曲线。

T＝38℃ (100℉)下绘制的，评定

e. 步骤5－确定参考温度。评定曲线在参考温度

ref

T＝－9.4°C(15°F)用于钢板和经过正火热处理后的锻件。

时使用该值。

ref

f. 步骤6－确定裂纹最大允许长度。由步骤3确定的评估图，步骤1和步骤5中分别确定的评估温度和参考温度，用所应用的选择曲线确定裂纹最大长度。

g. 步骤7－评估结果－如果步骤6中确定的可允许裂纹尺寸大于或等于步骤2中确定的裂纹长度，则设备适合于继续使用。

如果设备不能满足1级评估要求，需要考虑以下措施或它们的组合：

a．改进分析数据，重复1级评定（即为了更好地描述裂纹尺寸特征，改进进行附加的NDE分析的数据，并为建立操作温度界线精确地确定未来的操作条件）。

b．对设备进行维修，更换该设备或让设备退役

c．进行2级或3级评估

4．剩余寿命分析

裂纹扩展

有裂纹扩展的设备的评定和分析过程－因为所用方法本身的不确定性，对含扩展裂纹的设备进行分析，需要有专门的知识、技能和经验。分析包括了应用3级评估和裂纹扩展规律的数值积分。扩展型裂纹类缺陷进行评定的评定过程及裂纹扩展分析方法的流程图见图3，4

a．步骤1－对原始裂纹尺寸进行3级评估。若根据3级评定，设备证明能接受,那么应尝试运用校正措施以防止裂纹的进一步扩展（见9.6）。

b．步骤2－若无有效的校正措施而又希望减缓亚临界裂纹扩展，那么确定是否存在该材料和操作环境下的裂纹扩展规律。若存在，则可进行裂纹扩展分析。

否则，需进行破坏前泄漏分析以判断是否能确定允许的裂纹上限尺寸

c. 步骤3－计算基于以后操作条件下裂纹处的应力。在这些计算中，包括正常

操作、启动、扰动、停车等相关的操作条件都应予以考虑。

d．步骤4－根据先前裂纹尺寸（为了初始化工艺过程，先前裂纹尺寸即为步骤1中确定的原始裂纹尺寸）、应力、估计的应力强度和裂纹扩展规律，确定裂

纹扩展增量。

e．步骤5－对当前裂纹尺寸进行3级评估。实践证明，对于当前裂纹尺寸，在

应用裂纹扩展机理时，施加应力强度因子要小于临界应力强度因子。如果当

前裂纹的评定点在FAD 之外，或者给裂纹被重新分类为透壁裂纹，则执行步

骤6，否则，回到步骤4继续增大裂纹。

f ．步骤6－当前裂纹尺寸),(00c a 达到极限尺寸时，确定应力循环时间和次数。

决定设备能否正常工作

g. 步骤7－在接下来的检查中，根据这部分的过程，确定实际裂纹扩展率和重

新评估新的裂纹条件。作为选择，可以对设备进行维修或更换设备，或应

用有效缓和措施。

5． 校 正

FFS 分析提供了含裂纹设备的剩余寿命计算，使得直至预定的下次检测为止的这段时间

内的操作都能得以保证。若已知工作环境中有关裂纹扩展率的信息，则仅仅只能确定其剩余

寿命。但是，许多发生在炼油厂和石化工业中的工艺环境的这些信息不能轻易得到或确定。

因此，分析技术组合，在线监测和补救方法能用来确保直到预定的下次检测为止，设备都能

正常工作。

6．记录

FFS 评定的记录应包括API579-2-2.8中所引用的信息。因为评定的复杂性，还需要

附加的记录要求。这些信息应该与设备的记录文件一起长期保存着。

表1

裂纹类缺陷评定所需要的数据

用下面的格式概括现场检查中获得的数据：

设备名称：

设备类型： 压力容器 储罐 管道系统

设备类型和位置：

1级评估所需要的数据：

评定温度（在全压下的最小温度）：

评定压力：

裂纹位置（母材金属、焊缝金属或HAZ）：

表面位置（ID,OD或透壁）：

缺陷类型（表面或嵌入裂纹）：

相对于焊缝的裂纹取向（平行或垂直于焊缝）：

裂纹长度（2c）：

裂纹深度（a）：

裂纹在表面下的深度（d-嵌入裂纹）：

轴向或周向裂纹：

焊后热处理（PWHT）：

设计准则：

母材规格：

焊接材料规格：

壁厚：

MAWP：

工艺环境：

设计压力和温度：

循环载荷条件：

检查方法—裂纹长度：

检查方法—裂纹深度：

检查方法—在表面下的裂纹深度：

2级评估所需要的附加数据（除了1级评定的数据外）屈服应力（母材金属）：

拉伸应力（母材金属）：

断裂韧性（母材金属）：

材料数据来源（母材金属）：

屈服应力（焊缝金属）：

拉伸应力（焊缝金属）：

断裂韧性（焊缝金属）：

材料数据来源（焊缝金属）：

弯曲应力（HAZ）：

拉伸应力（HAZ）：

断裂韧性（HAZ）：

材料数据来源（HAZ）：

失效种类的概率：

偏差—载荷系数（COV S）：

局部安全因子—载荷（PSF S）：

局部安全因子—材料断裂韧性（PSF S）：局部安全因子—裂纹尺寸（PSF S）：

对带有裂纹类缺陷的设备进行评定的评定过程指南

对于非扩展裂纹类缺陷2级评定过程的指南

对扩展型裂纹类缺陷进行评定的评定过程指南

裂纹扩展分析方法