作者：张毅
1序言
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之一。由于种种原因，我国相当数量的管道存在着各种各样的缺陷，需要进行安全评定的
超标缺陷数量众多。而结构中的缺陷并不都会影响结构的使用，不加区分地对其进行修复，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质，使材质性能下降乃至产生
新的缺陷。因此，对在役含缺陷压力管道进行安全评定具有重要意义。“欧洲工业结构完整性评定方法”，简称SINTAP( Structural IntegrityAssessment Procedure)，是对焊接结构进行“合于使用”评定的一种方法，涉及到脆断领域和塑性破坏，以及二者之间的相互作用。这种方法能在设计阶段为新结构提供保证，在制造阶段为结构的完整性提供保证，在运作阶段为结构的整个寿命提供保证。将之运用于工程中，能防止设计过量和不必要的返修进而达到既安全又经济目的。
2安全评定
2.1 SINTAP简介
1 996年，欧洲委员会为了建立一个统一的合于使用评定标准，组织了一个研究计划，共有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( Structural
Integrity Assessment Procedure),简称SINTAP。SINTAP方法根据所提供的材料数据的详尽程度分为六个级别：三个标准等级，三个先进等级。级别越高需要的数据越详尽，级别越高保守性越低，因此在低级别不能被接受的结果在更高的级别可能变成是可以接受的。SINTAP应
用FAD( Failure Assessment D ia-gram)图进行评定，而FAD的关键是失效评定曲线，f( L r)，只要评定点( L r，Kr)落在FAD图内的安全区，则缺陷就是安全的。文中采用的是SINTAP方法第一级评定。
2.2 SINTAP的新特点
SINTAP是建立在输入数据质量基础上的分级结构：最复杂、最准确的等级需要相应高质量的输入数据。反过来说，仅有基本参量虽然仍然能够进行评定，但是它会被高度的保守
性所影响。因此，SINTAP方法主要是通过提高数据质量来降低保守性。其主要特点如下所述：
(1)评定根据拉伸数据进行，因而当缺少详细的应力应变数据时，SINTAP通过大量钢材性能研究提供了材料应变硬化性能、屈强比及屈服平台（L U d e r s应变）的估算方法。这些方法可用改进式f( L r)来降低评定过保守度。
(2)考虑试样数目而对韧度数据进行统计处理，在大量断裂韧度测试的统计处理后，近一步发展了ASTME1921-97的所谓Master曲线，SINTAP提出了由AKV估算铁素体钢解理断裂区断裂韧度下限值的方法。这一方法也已被R6第4版及BS7910所采用。虽然大量数据研究表明AKV和启裂断裂韧度J l之间不存在明确的简单的数学关系，但鉴于实际工程评定中一般都不可能取样测得材料的断裂韧度，下限值的估算还是很有实际意义的，但应该认识到估算的断裂韧度值可能十分保守，有时甚至只有实际值的五分之一左右。SINTAP的方法值得我们在工作中进一步关注。
(3)二次应力的处理中不仅采用了R6的新p因子法，同时还给出了另外一种选择性的新方法，二次应力的影响用V因子表示，V>1，对应于由于二次应力超过弹性估计值而导致塑性情况下J积分值的变化。反过来，V<1，对应于二次应力的塑性松弛；V=O，表示二次应力忽略不计。
(4) -般地，断裂韧度数据是从深裂纹弯曲试件中得到，然而在膜应力加载时经常以浅裂纹形式评定。前者认为是高约束，而后者是低约束。在结构评定中使用高约束数据可能过于保守，因而SINTAP程序阐述一种计算约束等级的方法。它以裂纹尖端的弹性T-应力或超静态Q-应力为形式，然后修改FAD或CDF方法以考虑其效果。在SINTAP方案中已提出了Q对表面缺陷的处理方法，并且能使该约束方法应用到实际。
(5)在R6评定方法的基础上概括了形成“先漏后断”情况的步骤，同时又包括了局部穿透裂纹扩展的分析。
(6) SINTAP给出了可靠性评定方法及其相应软件PRO-SINTAP，采用Monte Carlo数学模拟及近似的一阶可靠性过程( approximate first orderreliability routines).
2.3基本方程
SINTAP方法第一级评定与材料是否具有Luders平台密切相关，对有Luder屈服平台的材料，评定曲线函数
2.4 SINTAP评定软件
评定软件根据SINTAP评定方法的前三个等级采用VB进行编制，根据“缺陷方向”的选择，输入相关数据后，可得出评定结果，软件界面见图1。
3在役含缺陷管道评定实例
笔者依据SINTAP评定软件对图2所示的大连某公司液化气管线在检验过程中，发现的超标埋藏缺陷进行了安全评定。该管线于1 997年投入使用，材料为20钢，查GB/T 8163-2008《输送流体用无缝钢管》，可知20钢屈服强度245MPa．抗拉强度390MPa．弹性模量E=200
000MPa， 泊松比=0.3。管线操作压力1.6MPa，操作温度为常温，使用年限10年。管线外径为108mm．公称壁厚为4.Omm，实测最小壁厚为3.8 mm，腐蚀速度0.02mm/年，减去两倍腐蚀量后的计算厚度3.68mm。管道焊缝成型良好，管道支架结构完好，操作平稳，无明显的压力波动。在焊口D12#根部存在整圈未焊透，自身高度1.0mm。下次检验周期为三年后。由于材料的断裂韧度无法实测，且在使用状况下无脆化倾向，使用温度不低于韧脆转变温度，因此在评定时根据标准规定，取压力管道材料允许的最低冲击韧性AKV=27J。根据标准给定的材料允许的最低AKV和J l c下限值的关系，对未焊透缺陷取JI C=2.2AKV，根据换算关系得
，K C是以应力强度因子表示材料的断裂韧度，单位( N／mm3/2)。
把图2的液化气管线的相关数据输入到软件中，得出评定失效评定曲线图3。从评定图可以看出，采用SINTAP-级方法进行评定，评定点在评定曲线定义的范围内。因此，该超标缺陷是安全的。
4结束语
随着现代工业和力学、数学、计算机技术的迅速发展，由于设计压力的提高、高强度钢材的大量使用、焊接技术的普遍运用以及设备使用的严酷化等因素，各国都在逐渐地对自己的规范及标准进行修订和改进。对超标缺陷进行合乎使用的评定，一方面可减少不必要的过大的安全裕度，同时又考虑到了影响安全的各种因素。在保证安全的前提下正常恢复使用一批带有缺陷的管道，具有重要的现实意义。
5摘要：采用欧共体的结构完整性评定方法-SINTAP( Structural Integrity Assessment Procedure)的一级评定标准，对含超标缺陷压力管道进行安全评定。结果表明：采用SINTAP-级评定，评定点在评定曲线范围内，说明该管道是安全的。
