GECS

T/CECSXXX-202X

在用含缺陷建筑鋼結構安全評定標準

Standardofsafetyassessmentforin-serviceconstructionsteelstructures

containingdefects

（征求意見稿）

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根據中國工程建設標準化協會《關于印發〈2017年第一批工程建設協會標準制訂、修訂

計劃〉的通知》（建標協字［2017］第14號）的要求，編制組經深入調查研究，認真總結了多年

來國內建筑鋼結構、壓力容器等的在役含焊接缺陷安全評定的經驗，借鑒了現行國際相關標

準，并在廣泛征求各方面意見的基礎上，通過反復討論、修改和完善，制定本標準。

本標準共分6章和5個附錄，主要技術內容包括：總則，術語和符號，基本規定，缺陷

表征，斷裂與塑性失效評定，疲勞失效評定。

本標準由中國工程建設標準化協會結構焊接專業委員會歸口管理，由中冶建筑研究總院

有限公司負責具體技術內容的解釋。執行過程中，如有意見或建議，請反饋給中冶建筑研究

總院有限公司（地址：北京市海淀區西土城路33號，郵編：100088,郵箱：jyz3408@263.net）。

主編單位：中冶建筑研究總院有限公司

中建二局第三建筑工程有限公司

參編單位：略

主要起草人：略

主要審查人：略

目次

1總則.......................................................................1

2術語和符號.....................................................................3

2.1術語.......................................................................3

2.2符號.......................................................................4

3基本規定.......................................................................7

3.1一般規定...................................................................7

3.2安全評定的準則與要求......................................................7

3.3安全評定基礎工作..........................................................8

3.4安全評定一般過程..........................................................9

3.5評定方法分類..............................................................10

3.6評定結論和報告............................................................11

4缺陷表征......................................................................12

4.1平面缺陷的表征............................................................12

4.2體積缺陷的................................................................18

5斷裂與塑性失效評定...........................................................21

5.1平面缺陷評定中所需應力確定...............................................21

5.2母材和焊接接頭性能數據的確定............................................22

5.3平面缺陷的簡化評定.......................................................23

5.4平面缺陷的常規評定.......................................................29

6疲勞失效評定..................................................................34

6.1平面缺陷的疲勞評定.......................................................34

6.2體積型焊接缺陷的疲勞評定.................................................39

附錄A母材和焊接接頭性能數據的測定和選取方法.................................44

附錄B焊接接頭中因錯邊引起的二次彎曲應力計算.................................47

附錄C應力強度因子K的計算....................................................50

附錄D載荷比心參量的計算......................................................57

附錄E缺陷間的干涉效應系數....................................................58

用詞說明.........................................................................61

引用標準目錄.....................................................................62

1總則

1.0.1為使在役含焊接缺陷建筑鋼結構的安全評定做到安全可靠、經濟合理、技術先進、確

保質量，制定本標準。

1.0.2本標準適用于在役工業與民用建筑鋼結構工程含焊接平面缺陷和體積缺陷的建筑鋼

結構安全評定。

【條文說明】

除焊接缺陷外，其他類型缺陷不在本標準評定范圍內。

本標準中的疲勞失效評定適用于平面缺陷和體積缺陷。

本標準討論的平面缺陷包括裂紋、未熔合、未焊透、咬邊等。

裂紋，一種在固態下由局部斷裂產生的缺欠，它可能源于冷卻或應力效果。

未熔合，即焊縫金屬和母材或焊縫金屬各焊層之間未結合的部分。

未焊透，即實際熔深與公稱熔深之間的差異。

咬邊，即母材（或前一道熔敷金屬）在焊趾處因焊接而產生的不規則缺口。

裂紋未熔合未焊透咬邊

本標準討論的體積缺陷包括凹坑、氣孔、夾渣等。

凹坑，即由于凝固時收縮造成的孔穴。

氣孔，即殘留氣體形成的孔穴。

夾渣，即殘留在焊縫金屬中的熔渣，根據其形成情況可能是線狀的、孤立的、成簇的。

凹坑氣孔夾渣

I

本標準中的斷裂與塑性失效評定只適用于平面缺陷，對于體積缺陷，可將其投影到與主

應力垂直的平面上，按照投影尺寸進行斷裂評估。

1.0.3含焊接缺陷建筑鋼結構安全評定除應遵循本標準的規定外，尚應符合國家現行有關

標準和現行中國工程建設標準化協會有關標準的規定。

2

2術語和符號

2.1術語

2.1.1焊接缺欠imperfection

指在焊接接頭中因焊接產生的金屬不連續、不致密或連接不良的現象。

2.1.2焊接缺陷weldingdefect

指超過建筑鋼結構制造或驗收標準及法規等所規定容許尺寸的缺欠。

2.1.3平面缺陷planarflaws

能夠測量二維缺陷尺寸的缺陷，焊接平面缺陷包括裂紋、未熔合、未焊透、咬邊等。

2.1.4體積缺陷volumeflaws

能夠測量三維缺陷尺寸的缺陷，焊接體積缺陷包括凹坑、氣孔、夾渣等。

2.1.5缺陷表征defectcharacterization

將實際缺陷按規則簡化為一個簡單幾何形狀的缺陷，稱為缺陷表征或缺陷的規則化。經

表征或規則化的缺陷尺寸稱為表征缺陷尺寸。

2.1.6等效裂紋尺寸effectivecracksize

在平面缺陷的簡化評定(一級評定)中，按等應力強度應子的原則，將表征后的橢圓埋藏

裂紋或半橢圓表面裂紋用具有相等應力強度因子的穿透裂紋代替，該穿透裂紋的半長稱為等

效裂紋尺寸。

2.1.7斷裂失效評定fractureassessment

采用斷裂力學的方法，評價含焊接缺陷建筑鋼結構能否排除斷裂失效的安全評定。

2.1.8塑性失效評定plasticcollapseassessment

采用塑性極限分析的方法，評價含焊接缺陷建筑鋼結構能否排除塑性失效的安全評定。

2.1.9疲勞失效評定fatigueassessment

評價含焊接缺陷建筑鋼結構在預期疲勞荷載的作用下，在所要求的繼續使用期內是否能

排除疲勞失效的安全評定。

2.1.10塑性屈服載荷plasticyieldload

采用極限分析方法，按理想塑性材料假設，以實際材料屈服強度進行計算，所得到結構

所能承受的最大載荷。

2.1.11失效評定圖failureassessmentdiagram

失效評定圖是在對含焊接缺陷結構進行安全評定時所使用的圖，由失效評定曲線FAC

(failureassessmentcurve)＞《^截斷線、橫坐標軸、縱坐標軸K,.組成。按照對含焊接缺

陷結構評定保守程度的不同，采用不同的失效評定圖進行評定。

2.1.12應力強度因子KstressintensityfactorK

3

基于線彈性斷裂力學的材料斷裂參量，為反映裂紋尖端彈性應力場大小的物理量，和裂

紋尺寸、構件幾何特征以及載荷有關。

2.1.13裂紋尖端張開位移CTODcrack-tipopeningdisplacement

基于彈塑性斷裂力學的材料斷裂參量，是裂紋體受載后，由于裂紋尖端附近存在的塑性

區導致的裂紋尖端表面張開量。

2.1.14J積分J-integral

基于彈塑性斷裂力學的材料斷裂參量，是一個與路徑無關的圍道積分，可作為裂紋或缺

口頂端的應變場的平均度量。

2.2符號

a——平面缺陷規則化后的表征裂紋尺寸（穿透裂紋長度的一半；二維缺陷橢圓化后短軸

長度的一半，即表面裂紋的深度、埋藏裂紋自身高度的一半），mm；

a一一簡化評定中缺陷的等效裂紋尺寸，mm；

B——裂紋所在平面的截面厚度，mm；

c-表征橢圓埋藏裂紋或半橢圓表面裂紋長軸方向的半長，mm；

C——材料疲勞裂紋擴展速率與AK關系式中的系數，N-叫mm（"3"，⑵.cycle";

E---彈性模量，MPa；

e---錯邊量，mm；

E，一考慮約束條件修正的彈性模量，MPa；

f.一一有限寬度修正系數；

G——相鄰裂紋間彈塑性干涉效應系數；

Jo.05——裂紋穩定擴展量為0.05mm時所對應的J積分值，kJ/m2；

J0.2BL——穩定裂紋擴展為0.2mm鈍化偏置線時對應的非尺寸敏感斷裂抗力J積分值，

kJ/m2；

JC（B）——當根小于0.2mm鈍化偏置線時出現非穩定裂紋擴展或pop-in時的J積分斷裂

抗力，kJ/m2；

Ji一一裂紋穩定擴展開始時的1/積分值，kJ/m2；

Kic——I型平面應變斷裂韌度，MPa?m"2；

Km——由錯位引起的應力集中系數，無量綱；

勺一一平面缺陷常規評定中考慮了分項安全系數后，以應力強度因子表示的材料斷裂韌

度,MPa-ml/2；

K,——由于局部不連續引起的應力集中系數，無量綱；

&b一一彎曲應力集中系數，無量綱；

Kim——薄膜應力集中系數，無量綱；

4

Kt一一平面缺陷評定用斷裂比，指施加載荷作用下的應力強度因子與以應力強度因子表

示的材料斷裂韌度的比值；

Kpi-----次應力引起的應力強度因子，MPa,ml/2；

l/2

6——二次應力引起的應力強度因子，MPa?m;；

Lr——載荷比，指引起一次應力的施加荷載與塑性極限荷載的比值，表示載荷接近于材料

塑性極限荷載的程度；

Ar.max----------L的容許極限；

M—相鄰裂紋間的線彈性干涉效應系數；

Mm——應力強度因子放大系數；

m一一疲勞裂紋擴展速率與AK關系式中的指數；

P------次應力，MPa；

Pb-----次彎曲應力，MPa；

Pm-----次薄膜應力，MPa；

Q——二次應力，MPa；

2b——二次彎曲應力，MPa：

Qm——二次薄膜彎曲應力，MPa；

&一一施加載荷與流變強度載荷的比值；

（S3A0X---工況要求承受的疲勞強度參量，N3/mm6?cycle；

（S3Aoy一—缺陷容許承受的疲勞強度參量，N3/mm6-cycle；

AK-----裂紋尖端應力強度因子變化范圍，MPa-m"2或N/mm3/2；

△Ka——a方向裂紋尖端處的AK,MPa-m"2或N/mm3,2；

AKc——c方向裂紋尖端處的AK,MPa-ml/2或N/mm3/2；

3/2

△心——疲勞裂紋擴展的應力強度因子變化范圍門檻值，MPa-mi〃或N/mm;

*.05——裂紋穩定擴展量為0.05mm時所對應的CTOD值，mm；

加2BL一—穩定裂紋擴展為0.2mm鈍化偏置線時對應的非尺寸敏感斷裂抗力CTOD值，

mm；

而B）——當Aq小于0.2mm鈍化偏置線時出現非穩定裂紋擴展或pop-in時的CTOD值，

mm：

<5i——裂紋穩定擴展開始時的CTOD值，mm；

瓦一一平面缺陷評定用斷裂比，指在施加應力作用下的裂紋尖端張開位移與材料的張開位

置斷裂韌度的比值；

v------泊松比；

p一—平面缺陷常規評定中計算二次應力的塑性修正因子；

o——應力，MPa；

5

Gmax---最大載荷應力，MPa；

<71,(72——截面上的應力經線性化處理后的應力值，MPa；

皿2——條件屈服強度，即材料拉伸殘余應變量為0.2%時所對應的應力值，MPa；

a---彎曲應力分量，MPa；

Om----薄膜應力分量，MPa；

6---焊接殘余應力，MPa：

%---金屬材料的屈服強度，MPa；

一一焊縫材料的屈服強度，MPa；

%---金屬材料的抗拉強度，MPa；

----焊喉位置處的載荷應力，MPao

6

3基本規定

3.1一般規定

3.1.1對于在役含焊接缺陷的建筑鋼結構，如缺陷可修復，可在采取合適的止裂措施后，并

在保證安全的條件下進行修復，或可根據委托需求開展安全評定。當在役含焊接缺陷的建筑

鋼結構不具備修復操作條件，或修復成本極高時，應進行安全評定。

3.1.2安全評定組織應具備缺陷檢測、材料性能檢測和結構分析與評定的能力。

【條文說明】安全評定組織應具備的能力一般包括：缺陷檢測能力、應力分析能力、材料

性能的檢測能力，以及基于這三種能力的斷裂力學評定能力。能力包括人、設備，以及組織

管理等方面。

3.1.3建筑鋼結構安全評定中，無損檢測人員應持有實際使用的無損檢測方法相一致的且三

級水平的資格證書，且應具有較豐富的缺陷類別判別及缺陷尺寸測定的經驗。

【條文說明】本條包括兩層意思，首先在評定過程中無損檢測方法要與制造、施工中使

用的無損檢測方法要相同；其次無損檢測人員相應具有檢測方法的三級證書，具備缺陷定性

和定量的能力。

3.1.4安全評定組織應對所評定的缺陷檢驗結果和評定結論的正確性負責。安全評定的實施

程序應符合本標準和相關法律、規章的有關規定。

3.2安全評定的準則與要求

3.2.1安全評定的一般原則

安全評定應包括對評定對象的歷史、工況、環境的調查，缺陷檢測、缺陷成因分析，失

效模式判斷，材料檢驗，應力分析，必要的實驗與計算，并根據本標準的規定對評定對象的

安全性進行綜合分析和評價。

判斷失效模式應依據同類結構的失效分析和安全評定案例與經驗、被評定的結構的具體

的制造和檢驗資料、使用工況以及缺陷的理化檢驗和物理診斷結果。

【條文說明】應充分考慮可能存在的腐蝕和應力腐蝕等對失效模式和安全評定的不利影

7

響。

3.2.3本標準考慮下列類型的失效模式：

1斷裂失效；

2塑性失效；

3疲勞失效。

3.3安全評定基礎工作

3.3.1安全評定方法的選擇應符合下列規定：

安全評定方法的選擇應以避免在規定使用狀態下安全評定期內發生各種模式的失效而導

致事故的可能為原則。一種評定方法只能評價相應的失效模式，且不能超出本標準適用的失

效模式進行判斷或評價，作出所評定的含有超標缺陷結構是否安全的結論。

【條文說明】本標準僅適用于斷裂失效、塑性失效和疲勞失效三種模式的評定。

3.3.2安全評定所需的參考資料應包括下列內容：

1竣工圖及強度計算書；

2驗收資料，包括材料數據、焊接記錄、返修記錄、無損檢測資料、熱處理報告、檢驗

記錄等；

3運行狀況資料，包括工作溫度、載荷狀況、運行和故障記錄及歷次檢驗與維修報告等。

3.3.3安全評定所需的基礎數據應包括下列內容：

1母材和焊接接頭的化學成分、力學和斷裂韌度性能數據；

2結構和焊縫的幾何形狀和尺寸，缺陷的類型、尺寸和位置；

3應力條件：由載荷引起的應力，殘余應力。

【條文說明】殘余應力指的焊接殘余應力，其大小的確定一般有三種方式，一是根據已

知的焊接殘余應力分布確定；二是采用實際測量的方法測定；三是采用保守方法，按材料的

屈服強度最大值確定。

3.3.4缺陷檢測應符合下列規定：

1應對評定對象材料和結構可能存在的各種缺陷合理選擇有效的檢測方法和設備進行

全面的檢測，且應確保缺陷檢測結果準確、真實、可靠。

2對于無法進行無損檢測的部位存在缺陷的可能性應有足夠的考慮，安全評定人員和無

損檢測人員應根據經驗和具體情況作出評定。

3.3.5應力分析應符合下列規定：

應考慮各種可能的載荷，并根據具體失效模式的安全評定需要和評定方法，采用成熟、

可靠的方法計算評定中所需的應力。

【條文說明】應力的確定一般有三種方法：一對于簡單結構可以用力學解析方法確定；

二可以采用可靠的應力測量的方法確定；三是最常見的方法，即采用數值計算方法來確定。

8

3.3.6母材和焊接接頭性能的測試和性能數據的獲得應符合下列規定:

母材和焊接接頭性能的測試和性能數據的獲得應按有關標準和附錄A的規定。應充分考

慮材料性能數據的分散性并按偏于保守的原則確定所需的材料性能數值。

3.4安全評定一般過程

3.4.1缺陷檢測應符合下列規定：

1選用合適的無損檢測標準，對評定對象進行全面的檢測，保證缺陷檢測的準確、真實、

可靠。無損檢測應包括如下信息：缺陷長度、缺陷高度、缺陷位置、缺陷與主應力的方向關

系、缺陷類型（平面型或體積型）。

2缺陷檢測的無損檢測方法應包括：外觀、滲透、磁粉、射線、超聲、渦流等，其中外

觀、滲透、磁粉、射線、超聲、渦流適用于表面缺陷的長度的測量，但只有超聲、渦流適用于

缺陷深度的檢測。

3無損檢測標準應執行原構件使用的標準。如果原標準不能滿足實際需要，經過協商使

用有別與原檢測標準的檢測標準，則其應在評估報告的附件中列出。但不論哪種情況，在對

于缺陷的檢測，應根據經驗和具體情況作出保守的估計。

4對于無法進行無損檢測的部位才在缺陷可能性應有足夠的考慮，應根據經驗和具體情

況作出保守的估計。

3.4.2應力確定應符合下列規定

1在評定中所采用的應力是缺陷平面的主應力。計算該主應力時應分析線彈性計算方

法，并假設結構中不存在缺陷。

【條文說明】常見的工程裂紋可分為以下三種類型，如圖所示。

I型裂紋，即張開型裂紋。承受與裂紋面垂直的正應力作用，該裂紋最易引起斷裂破

壞；

n型裂紋，即滑開型裂紋。承受平行于裂紋面切于裂紋前沿線垂直的切應力作用；

ni型裂紋，即撕開型裂紋。承受平行于裂紋面和裂紋前沿線的切應力作用。

在三種裂紋形式中，I型張開裂紋是最為危險的，因此，在評定過程中，將裂紋假定為

?型張開裂紋進行考慮是偏于保守的。

9

I型裂紋II型裂紋HI型裂紋

當受力出現以上兩種或三種應力組合時，可按復合型裂紋進行考慮，并進行相應組合計

算。

2按實際的各種載荷分別計算評定缺陷平面沿構件厚度截面上的一次應力P及二次應

力。分布，沿著缺陷的應力分布線性化處理。焊接產生的殘余應力、錯邊引起的局部應力，

按二次應力考慮。

3.4.3母材及焊接接頭性能的測試和性能數據的獲得應符合下列規定：

1材料性能的數據可以通過下列方式獲得：

——應按照相應的標準規定經過測試獲得；

——以往相同材料的性能數值。

在條件適合的條件下，母材及焊接接頭性能數據的獲得應通過測試獲得。

2母材及焊接接頭性能的測試應按照相應的標準規定經過測試獲得，同時要考慮材料數

據的分散性按偏于保守的原則確定材料性能數值。

3采用以往同種材料性能數值的時候，應充分考慮材料本身性能退化等影響。

4焊接接頭的性能數據盡可能采用與原焊接工藝相同的焊接接頭通過試驗獲取。

【條文說明】

(1)由于實測數據需對在役結構進行有損取樣，對原結構安全產生不利影響。因此，對

在役鋼結構的安全評定的材料性能數據，宜采用相同材料和和構造焊縫的措施，來獲取性能

數據。

(2)有損檢測的實測數據，宜優先在安全事故評定中采用。

(3)構造焊接接頭為采用與被評估對象相同的材料、焊接工藝和作業環境加工制造的、

能最大程度反映評估對象力學性能的模擬季生試件。

3.4.4選擇合適的評定方法對缺陷進行評定：

1對于斷裂失效與塑性失效模式，可采用簡化評定方法或常規評定方法：

2對于疲勞失效模式，根據缺陷形式選用基于斷裂力學的評定方法或基于S-N曲線的評

定方法。

【條文說明】對于斷裂失效評定與塑性失效評定，本標準將所有焊接缺陷均按平面缺陷

進行表征，并按不同保守程度的要求，分為簡化評定和常規評定兩種方法。其中，保守程度

越大，精度越低；保守程度越小，精度越高。具體參見第5章。

3.5評定方法分類

3.5.1本標準的評定類型包括斷裂失效評定、塑性失效評定和疲勞失效評定。

3.5.2斷裂與塑性失效評定按評定的保守程度的不同，分為兩種方法：

1平面缺陷的簡化評定；

10

2平面缺陷的常規評定。

3.5.3平面缺陷評定所采用的安全系數應符合表3.5.3的規定。

表3.5.3平面缺陷評定安全系數取值

缺陷表征尺寸材料斷裂韌性應力分安全系數

失效后果

分安全系數分安全系數一次應力二次應力

一般1.01.11.11.0

嚴重1.11.21.51.0

其他評定方法所采用的安全系數，按各相應章節的規定選取。

3.6評定結論和報告

3.6.1安全評定完成后，應按本標準和其他規定，及時給出明確結論和繼續使用的條件。

3.6.2評定報告應包括下列內容：

——評定對象的設計、制造、安裝、使用情況；

——無損檢測報告；

——材料性能數據；

——應力分析；

——安全評定結論，繼續使用條件。

3.6.3評定報告應由評定人員簽字、評定單位技術負責人審查和法人代表批準加蓋評定單

位的有效印章。

II

4缺陷表征

4.1平面缺陷的表征

4.1.1平面缺陷規則化

評定時應根據無損檢測的結果對發現的平面缺陷進行規則化處理，將平面缺陷表征為表

面裂紋、埋藏裂紋和穿透裂紋.

【條文說明】根據缺陷的形狀及位置，對缺陷進行規則化處理，以便于根據缺陷特點通

過解析計算及數值分析等方法開展進一步分析工作。

4.1.2規則化方法

表征裂紋尺寸應根據具體缺陷情況由缺陷外接矩形之高和長來確定。對穿透裂紋，長為

2〃；對表面裂紋，高為“、長為2c；對埋藏裂紋，高為2”、長為2c；對孔邊角裂紋，高為人

長為c,角焊縫焊趾裂紋高為。、長為2c（見圖4.1.2）。缺陷外接矩形之長邊應與鄰近的表面

平行。

圖4.1.2平面缺陷標準圖例

4.1.3表面裂紋的規則化處理

若缺陷沿構件表面的實測最大長度為1,沿構件厚度方向的實測最大深度為/?,如圖4.1.3

所示。

1當力＞0.78時，規則化為長2a=1+2〃的穿透裂紋，如圖4.1.3a；

2當;iW0.7B時?：

時，規則化為c=l/2,a=6的半橢圓表面裂紋，如圖4.1.3b；

2）/?》〃2時一，對于斷裂評定規則化為c=a=〃的半圓形裂紋，如圖4.1.3c。

12

B2ai2h

4.1.4埋藏裂紋的規則化處理

若缺陷沿表面方向的實測最大長度為1,沿板厚方向的實測最大自身高度為人缺陷到

構件內外表面的最短距離分別為P和B，且P1W&（見圖4.1.4）則：

1當PWP2〈0.4%時，規則化為2a=l+2/?的穿透裂紋（見圖4.1.4a）；

2當PV0.46WP2時，規則化為a=//+Pi、2c=1的半橢圓表面裂紋（見圖4.1.4b）：

3當O.4/7WP1WP2時：

1）時，規則化為2c=1、2a=〃的橢圓形埋藏裂紋（見圖4.1.4c）；

2）/721時，對于斷裂評定，規則化為2c=2a=〃的圓形埋藏裂紋（見圖4.1.4d）；對于

疲勞評定，規則化為2c=1、2a=/?的橢圓埋藏裂紋（見圖4.1.4e）。

4已表征為表面裂紋的埋藏缺陷，即使2a+Pi>0.7B,也不再表征為穿透裂紋。

13

21=1+2h

圖4.1.4埋藏裂紋的規則化圖例

4.1.5穿透裂紋的規則化處理

若穿透缺陷沿表面方向的實測最大長度為1,則規則化為2〃=1的穿透裂紋（見圖

4.1.5）o

14

圖4.1.5穿透缺陷的規則化圖例

4.1.6斜裂紋的規則化處理

當裂紋平面方向與主應力方向不垂直時，可將裂紋投影到與主應力方向垂直的平面內,

在該平面內按投影尺寸確定表征裂紋尺寸。

4.1.7裂紋群的規則化處理

當兩裂紋或多裂紋相鄰時，應考慮裂紋之間的相互影響。可先按圖4.1.7-1的規定確定

裂紋間距s和合并間距so,然后根據情況分別作出合并（復合）、考慮相互影響或忽略相互

影響的處理。

1共面裂紋的復合及相互影響處理原則如下：

1）若sWso,則用包絡該兩裂紋（或兩個以上SW60的裂紋）的外切矩形將其復合，規

則化為一個裂紋。復合后的裂紋不再表征，也不再與其他裂紋或復合裂紋復合。復

合后的裂紋與其他裂紋或復合裂紋之間的相互影響按2）或3）的規定確定。

2）若so<s<5so,則兩裂紋不必合并，分別按單個裂紋評定，但要考慮其相互間的影

響。即在簡化評定中，計算的夜值要乘以1.2的系數；常規評定中，在計算Kr時

15

要將應力強度因子乘以彈塑性干涉效應系數G,疲勞評定中，在計算時要乘以

線彈性干涉效應系數M。

3）若s25so,則可忽略其相互影響，分別作為單個裂紋進行評定。

在圖4.1.7-la)中,

J=S2、SO=2C2

在圖4.1.7b),c),5d)中，若

s=5i,5o=2ai;

否則S=S2,S0=2C2

在圖4.1.7-le)中,

5=52,5()=2ai

e）共畫穿透缺帕

圖4.1.7-1共面缺陷的合并規則

16

缺陷圖示影峋后實際尺寸

s<max.(0.5a,,0.5a2)所有缺陷a=max.(ava2)

除了aiZBanda2/B>0.52c=2cl+2c?+5

s±max.(ana2)forflawswith31/Band

a2/B>0.5以外

a

S1-a1+22a=2al+2a2+s

2c=max.(2ci,2Q)

s<max.(ava2)所有缺陷2a=max.(2a1,2a2)

2c=2口+2c2+5

。非共面內部缺陷（在寬度方向影響）

a-2a]+a2+s

2c=max.(2c「2c2)

d）共面內魄陷和表面缺陷（在厚度方向影響）

Si<max.(a1fa2)所有缺陷2c=2cl+2c2+51

和2a=2al+2a2+Si

52<a,+a2

e）共面內部缺陷（在厚度和寬防向影響）

Si<max.(0.5ana?)forallflawsa=+2a2+力

and2c=2cl+2c2+St

$2&劣+a2

圖4.1.7-2共面缺陷的缺陷相互影響規則

2非共面裂紋的處理原則如下：

1）兩未穿透裂紋相鄰而不共面。當兩裂紋面之間的最小距離S3小于較小的表征裂紋

尺寸“2的2倍時，即S3<2.2,則這兩條裂紋可視為共面。

2）兩穿透裂紋相鄰而不共面。當兩裂紋面之間的最小距離S3小于較小的表征裂紋尺

寸的2倍時，即S3〈2S，則這兩條裂紋可視為共面。

17

3）一條穿透裂紋和一條未穿透裂紋相鄰而不共面。當兩裂紋面之間的最小距離S3小于

較小的表征裂紋長度時，即S3<2C2（或53<2政），則這兩條裂紋可視為共面。

4）非共面裂紋規則化為共面裂紋后，還應考慮裂紋之間的相互影響。

5）凡不能視為共面裂紋處理的非共面裂紋，均應逐個各自進行評定。

4.2體積缺陷的表征

4.2.1單個凹坑缺陷的表征

表面的不規則凹坑缺陷按其外接矩形將其規則化為長軸長度、短軸長度及深度分別為2X、

2y及z的半橢球形凹坑。其中，長軸2X為凹坑邊緣任意兩點之間的最大垂直距離，短軸2y

為平行于長軸且與凹坑外邊緣相切的兩條直線間的距離，深度Z取凹坑的最大深度（見圖

4.2.1）?

圖4.2.1單個凹坑缺陷表征示意圖

4.2.2多個凹坑缺陷的表征

當存在兩個以上的凹坑時，應分別按單個凹坑進行規則化并確定各自的凹坑長軸。若規

則化后相鄰兩凹坑邊緣間最小距離k大于較小凹坑的長軸2X2,則可將兩個凹坑視為互相獨

立的單個凹坑分別進行評定。否則，應將兩個凹坑合并為一個半橢球形凹坑來進行評定，該

凹坑的長軸長度為兩凹坑外側邊緣之間的最大距離，短軸長度為平行于長軸且與兩凹坑外緣

相切的任意兩條直線之間的最大距離，該凹坑的深度為兩個凹坑的深度的較大值（見圖422）。

18

4.2.3氣孔和夾渣缺陷的表征

1氣孔用氣孔率表征。氣孔率是指在射線底片有效長度范圍內，氣孔投影面積占焊縫投

影面積的百分比。射線底片有效長度按現行行業標準《承壓設備無損檢測第2部分：射線檢

測》（NB/T47013.2）的有關規定確定，焊縫投影面積為射線底片有效長度與焊縫平均寬度的

乘積。

2條形夾渣以其在射線底片上的長度表征。多個夾渣相鄰時，應按下述原則考慮夾渣間

的相互影響：

1）共面夾渣間的復合

若兩個夾渣間的距離小于圖4.2.3中的規定值，則將其復合為一個連續的大夾渣。

2）非共面夾渣的處理

當兩個非共面埋藏夾渣之間的最小距離S3小于較小夾渣的自身高度的一半時，則

這兩個夾渣可以視為共面并按1）的規定進行復合。否則，均應逐個分別進行評定。

3）已復合夾渣的處理

復合后的夾渣不再與其他夾渣或復合夾渣進行復合。

圖中ai>a2,如si<1.25（2公），

則缺陷相互干涉，應作為自身高

度2"=（加1+242+S1）的缺陷，其

有效長度取2a和2c中的較大者

19

如S2<C\+Cz，有效夾渣長度為

2C=2C\+2C2+S2

如5］這41+。2且S2WC|+C2,則有效

夾渣長度為2c=2d+2c2+$2

圖4.2.3多個夾渣的復合準則圖例

3將氣孔和夾渣視為平面缺陷進行評定時，應按本標準4.1節的規定進行缺陷的表征。

20

5斷裂與塑性失效評定

5.1平面缺陷評定中所需應力確定

5.1.1應力確定

應力確定應符合本標準第342條的基本規定。對于沿厚度非線性分布的應力，應根據保

證在整個缺陷長(或深)度范圍內各處的線性化應力值均不低于實際應力值的原則確定沿缺

陷部位截面的現象分布應力，如圖5.1.1中虛線所示。

(a)表面缺陷所在區域的?次或二次應力線性化圖例

(b)埋藏缺陷所在區域的一次或二次應力線性化圖例

圖5.1.1斷裂評定中應力分布線性化的示意

【條文說明】圖5.1.1中實線表示截面的實際應力分布，虛線表示接應力線性化過程，6和。2為

線性化處理后的應力值。

本章僅針對含靜止焊接缺陷的結構進行安全評估，因此，在評估前應采取適當的止裂措

施防止裂紋在外力作用下擴展。

5.1.2應力的分解

1對于沿厚度直線分布或經線性化處理后的應力，可按下式(5.1.2)分解為薄膜應力分

量。m和彎曲應力分量

Cm=(g+<72)/2

<7b=(6H-<72)/2(5.1.2)

由一次應力分解而得的6m、Cb，分別為Pm、Pb；由二次應力分解而得的Cm、Cb，分別

21

為Qm、Qb。

2如已知焊接殘余應力6的實際分布，則按其實際分布確定加、公，并用于評定計算。

如不能得到焊接殘余應力的實際應力分布，宜取焊接殘余應力引起的二次應力為Qm=

max(*,<7s),Qb=0。碟和/分別為焊縫和母材的屈服強度。

3由錯邊產生的應力為二次應力以,可參照附錄B中所列公式進行計算。

5.1.3結構不連續處的應力集中

結構不連續主要包括三種類型，相應的集中應力可按下列情況計算得到：

1整體結構不連續。該不連續處的峰值應力通過荷載應力乘以相應的應力集中系數求得。

名義應力、薄膜應力和彎曲應力的集中系數分別為&、km和加。

2結構錯位引起的不連續。該不連續處的附加彎曲應力通過薄膜應力乘以應力集中系數

"求得，岫按下式(5.1.3)計算得到。

其中，Qb.max是由于結構錯位引起的最大的彎曲應力，與Pm同號。

3局部結構不連續，例如孔洞、缺口或尖角。該不連續處的應力可以用名義應力乘以應

力集中系數k求得。

【條文說明】應力集中系數的計算可以查閱相關應力強度因子手冊，或借助數值計算的方法

獲取。

5.2母材和焊接接頭性能數據的確定

5.2.1所需的母材和焊接接頭性能數據

1力學和物理性能：屈服強度小(或條件屈服強度的.2)、抗拉強度外、彈性模量E等表征

材料力學性能和物理性能的參數。

2斷裂韌度：簡化評定需要應力強度因子斷裂韌度Kmat或者CTOD斷裂韌度“n(員⑻或

(5O.2BL).常規評定需要J積分斷裂韌度/mat(4(B)或J().2BL)。

【條文說明】材料包括母材和焊接接頭的焊縫、熱影響區和熔合線區。

5.2.2母材和焊接接頭性能數據

確定母材和焊接接頭性能數據應符合本規程第343條的基本規定，并應遵循以下原則：

1評定中應優先采用實測數據。實測數據所用的試樣盡可能取自被評定缺陷部位的材料,

或取自能真實反應缺陷所在部位材料性能的試板。

2在充分考慮材料化學成分、冶金和工藝狀態、試樣和試驗條件等影響因素且保證評定

的總體結果偏于安全的前提下，可選取以往相同材料的性能數據。

3斷裂韌度實測試樣中的裂紋面和裂紋擴展方向應同被評定結構中的情況一致，也可選

取能獲得該材料最低斷裂韌度數據的其他取樣方法。

22

【條文說明】參見第3.4.3條文說明。

5.2.3母材和焊接接頭性能數據的測定和選取

1母材和焊接接頭性能數據的測定和選取方法見本標準附錄A的規定。

2當材料的平面應變斷裂韌度Kc可用時，應力強度因子斷裂韌度Km“可取為Kc;CTOD

斷裂韌度dmat可取為廂B）或（5O,2BL；l/積分斷裂韌度Jmal可取為人⑻或4.2BL。

3計算母材和焊接接頭的應力強度因子斷裂韌度Kmat還可以應用以下幾種方法得到：

1）由夏比V型缺口沖擊試驗數據估算得到，見附錄A;

2）由測得的J積分斷裂韌度Jmat按下式（5.2.3-1）求得；

Kmat=J--%（5.2.3-1）

3）也可采用測得的CTOD斷裂韌度Mat，按下式（523-2）估算Kc的下限值。

Kmat=JlSqbmatE/（1-v2）（523-2）

【條文說明】采用J積分或者裂紋尖端張開位移來計算母材和焊接接頭的斷裂韌度時，需要采

用深缺口和強約束的彎曲試件，且推薦采用全厚度試樣。

5.3平面缺陷的簡化評定

5.3.1評定方法

1平面缺陷的簡化評定方法以起裂準則為基礎，采用簡化失效評定圖進行評定。簡化失

效評定圖如圖531所示，由縱坐標、橫坐標以及等于Kr或者同等于0.7的水平線和Sr等于0.8的

垂直線所圍成的矩形為安全區，該區域之外為非安全區。

【條文說明】斷裂失效評定與塑性失效評定按不同保守程度的要求，分為簡化評定和常規評

定等兩種方法。其中，保守程度越大，精度越低；保守程度越小，精度越高。

1、平面缺陷的簡化評定

平面缺陷的簡化評定方法是為防止起裂及塑性失效的缺陷評定，采用CVDA-84的CTOD

設計曲線成果，但以失效評定圖的形式表示。主要在缺陷評定保守程度較大、獲得的材料數

據有限的情況下使用，包括材料的屈服強度、抗拉強度外、應力強度因子斷裂韌度長3或

者CTOD斷裂韌度dmat（員⑻或麗2BL）。

簡化失效評定圖是由COD設計曲線轉化而來，縱坐標考慮安全系數為2,以6=<5mat/2為

臨界條件，確定了斷裂失效評定曲線標=府尻1=0.7；橫坐標用用S,=L,（q+%）/2bb

并以邑=0.8為截止線，所以簡化失效評定圖是矩形的，具體評定步驟見第5.3節。

2在一次簡化失效評定中，應單獨選擇完整的應力強度因子K路徑或者裂紋尖端張開位

移合路徑進行安全評定。

3按本節確定的評定點若位于失效評定圖的安全區內，則為安全或可接受；否則，應為

23

不能保證安全或不可接受。

1.01

非安全區

0.8

0.707

0.6

或者

失效評定

安全區

曲線

歷

0.2

0.00.20.40.60.81.0

圖5.3.1面缺陷簡化評定的失效評定圖

5.3.2評定程序

平面缺陷的簡化評定按下列步驟進行:

1缺陷表征和等效裂紋尺寸的確定；

2應力的確定；

3材料性能參數的確定；

4居或同的計算；

5&的計算；

6安全性評價。

評定程序如圖5.3.2所示。

圖5.3.2平面缺陷簡化評定程序示意圖

5.3.3簡化評定所需的基本數據和參數的確定

1缺陷表征和等效裂紋尺寸比的確定

24

根據缺陷的實際位置、形狀和尺寸，按本規程第4章的規定進行缺陷規則化，獲得標準裂

紋計算尺寸4、C,然后按下列規定計算等效裂紋尺寸無

1）對長為2〃的穿透裂紋，a=a.

2）對長為2c、高為2a的埋藏裂紋，a=

式中:

（1.01-0.37^）2

0~7777,,.1.08(5.3.3-1)

卜-（瑞）Z畔嗚）]]