焊接结构焊缝中缺陷参数不确定性的处理

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保证焊接接头的可靠性在于有效地控制设计、制造和使用操作等所有阶段。这表明焊接设备中缺陷的产生主要在于制造阶段和设备投入使用(服役)两个阶段。实际上，对于化工容器而言，服役阶段产生的缺陷更应引起重视。

结构在服役阶段、操作中材料性质蜕化、应力腐蚀、载荷波动以及维护和操作不当等因素均可能导致缺陷的产生。结构完整性评定所针对的缺陷多指结构服役阶段所产生的缺陷。

磁化方式按所用励磁磁源分为下述几种：

在多数情况下，缺陷的发现主要借助于无损检测技术，但一方面由于焊接工艺、材料、工件尺寸、焊接操作人员等磁粉探伤机因素导致缺陷形状、方位、大小及数目等的不确定性;另一方面由于无损检测方法、检测人员及环境等因素导致检测结果的不确定性。因此，较为准确而叉偏于安全寻求缺陷尺寸参数的分布规律。显得非常必要。

现有的研究成果中几乎都将缺陷简化为相同类型和方向的表面缺陷，取缺陷深度尺寸作为随机变量进行统计分析，显然，这样处理会使评定结果偏于保守，对于具有埋藏缺陷的厚板焊缝更是如此。

对于同一焊接结构，由于纵向和环向焊缝焊接工艺和受力机制不同，缺陷参数及数目亦不相同。导致危害程度不一致，因此有必要区别对待。在容器投入使用后，针对初始缺陷如何随时间演变及怎样较为合理地对其演变规律进行预测等问题，须建立合理的预测和统计模型，对焊缝中缺陷参数不确定性进行分析。

l 不同板厚焊缝缺陷参数不确定性处理方法

根据板厚的不同，可将焊缝分为两类，即中薄板焊缝和厚板焊缝。

利用高精度的无损检测方法可知晓缺陷类型、大小及数目，但要全部考虑裂纹可能出现的形状、位置和方向是十分困难的，通常将裂纹假定成全部是相同形式的模型 (如假定它们全部是垂直于所在位置的主应力方向的表面裂纹)，或最多将其分成两种或三种形式…。因此，对于中薄板焊缝可简化为表面裂纹，取其深度方向尺寸作随机变量进行统计分析，慨率断裂力学评定时按探伤机表面裂纹处理;对于厚板，由于表面和内部缺陷可能同时存在，则分别简化为表面裂纹和埋藏裂纹，对表面裂纹取其深度尺寸作随机变量，进行统计分析，对埋藏裂纹，取缺陷深度尺寸或长径比及裂纹中心线到壁厚表面距离作随机变量进行统计分析。也可简化为表面裂纹，取偏于保守的裂纹深度尺寸进行统计分析，同时简化了概率断裂力学分析过程。

2不同形状容器焊缝缺陷参数不确定性处理方法

对一般容器，环焊缝和纵焊缝是较为典型的焊接形式。容器上焊缝方向不同，采用的焊接工艺也可能不一致，受力方向不一样，焊缝中缺陷尺寸、数目及危害程度也不一样。已有试验研究表明，在既有环焊缝又有纵焊缝的高压管道，无损检测发现有500多处缺陷，几乎所有缺陷位于环向手工焊缝中，不到半数的缺陷是沿轴向的，而且所有缺陷都是表面或近表面破裂，因此对于管道或圆筒容器，应着重考虑手工焊环焊缝上的缺陷参数不确定性。

对于球形容器，由于各焊缝处受力较均匀，所有焊缝上的缺陷都应考虑。如文献记载了对一台400m。球罐所含缺陷进行安全评定时，较为详细地分别对环焊缝、纵焊缝及丁字接头等焊缝区进行探伤和评定。

3缺陷尺寸参数不确定性与POD的定量关系

在以上论述缺陷尺寸参数不确定性时均未直接考虑NDT系统的检测概率(POD)，相当于认为焊接结构中所有缺陷全部被检出的情况(即POI)接近于 100，事实上，现有的NDT方法，均有其各自的局限性，一般情况下，POD不可能达到100%。如何定量地将POD反映到原始缺陷尺寸分布规律中，较为合理地表达缺陷尺寸参数的不确定性，始终引起工程界的极大兴趣，然而至今仍未得到满意的解答。