考慮焊接殘余應(yīng)力的含缺陷結(jié)構(gòu)安全評(píng)定方法評(píng)價(jià)

汪宇宸，周幗彥，蔣文春，涂善東

(1.華東理工大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 承壓系統(tǒng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200237;2.中國石油大學(xué)(華東) 新能源學(xué)院，山東青島 266580)

0 引言

在壓力容器和管道的焊接過程中，由于焊接區(qū)域組織相變、擴(kuò)散、熔化、流動(dòng)、凝固、熱傳遞、應(yīng)力變形等熱-力-冶金多因素行為交互作用，不可避免地會(huì)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力[1]。焊接制造過程中的多次熔敷過程，使焊道經(jīng)歷多重?zé)嵫h(huán)的疊加作用，造成焊接接頭處有極為復(fù)雜的殘余應(yīng)力分布[2-7]，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性斷裂、氫鼓包、氫致開裂、疲勞破壞等失效形式，對(duì)設(shè)備的預(yù)期壽命(疲勞、應(yīng)力腐蝕開裂等)產(chǎn)生較大的影響[8-11]。因此，在結(jié)構(gòu)安全評(píng)定中準(zhǔn)確計(jì)入焊接殘余應(yīng)力的影響，對(duì)保障設(shè)備長壽命安全運(yùn)行具有重要的意義。

在役壓力容器及管道的焊縫結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)裂紋狀缺陷已屢見不鮮[12]。此類缺陷對(duì)設(shè)備安全使用產(chǎn)生不良影響，需通過含缺陷結(jié)構(gòu)安全評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算判定是否可繼續(xù)安全服役。目前，國內(nèi)外主要的含缺陷結(jié)構(gòu)安全評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)包括：GB/T 19624—2019《在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定》，SINTAP:1999《歐洲工業(yè)結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定規(guī)程》，BS 7910:2019《金屬結(jié)構(gòu)中缺陷驗(yàn)收評(píng)定方法指南》和API 579/ASME FFS-1:2016《合于使用》(以下分別簡(jiǎn)稱GB/T 19624,SINTAP,BS 7910和API 579)等。以上標(biāo)準(zhǔn)均可進(jìn)行安全評(píng)定，但各自的適用范圍和評(píng)定方法不盡相同。近年來，國際上結(jié)構(gòu)完整性研究學(xué)者已意識(shí)到，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)對(duì)殘余應(yīng)力的考慮過于簡(jiǎn)單，進(jìn)而展開了相應(yīng)的研究工作[13-14]。

本文通過對(duì)比GB/T 19624,SINTAP,BS 7910和API 579四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在評(píng)定規(guī)程、焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律、焊后熱處理對(duì)峰值殘余應(yīng)力取值影響等方面的差異，探討殘余應(yīng)力的存在對(duì)含缺陷結(jié)構(gòu)評(píng)定結(jié)果的影響，以期進(jìn)一步完善含缺陷結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)殘余應(yīng)力的考慮。

1 評(píng)定規(guī)程

1.1 評(píng)定分級(jí)與方法

不同標(biāo)準(zhǔn)涉及的失效模式差異較大，但是塑性、斷裂失效作為最常見的失效模式，應(yīng)用十分廣泛，其評(píng)定過程中考慮焊接殘余應(yīng)力的影響，因此選擇塑性及斷裂失效評(píng)定進(jìn)行分析。根據(jù)輸入?yún)?shù)、評(píng)定方法的不同，評(píng)定規(guī)程劃分了相應(yīng)的分析等級(jí)(見表1)。GB/T 19624,BS 7910和API 579三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均包含3個(gè)分析評(píng)定等級(jí)，而SINTAP則包含3個(gè)常規(guī)等級(jí)和3個(gè)高級(jí)等級(jí)，共6個(gè)等級(jí)。評(píng)定等級(jí)越高，結(jié)果精度越高，但計(jì)算也更加繁瑣；等級(jí)越低則評(píng)定結(jié)果越保守。每個(gè)分析等級(jí)所需輸入的拉伸數(shù)據(jù)及斷裂韌性的要求各不相同，分析等級(jí)越高所需數(shù)據(jù)越難獲取，應(yīng)用時(shí)需根據(jù)所掌握的參數(shù)不同和應(yīng)用場(chǎng)合的差異進(jìn)行選擇。

表1 各標(biāo)準(zhǔn)塑性及斷裂失效評(píng)定的分級(jí)和評(píng)定方法的對(duì)比

各標(biāo)準(zhǔn)的塑性及斷裂失效評(píng)定規(guī)程主要采用失效評(píng)定圖法和斷裂驅(qū)動(dòng)力法進(jìn)行評(píng)定。雖然基本原理類似，但不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)評(píng)定方法的規(guī)定和使用細(xì)節(jié)差異較大。

斷裂驅(qū)動(dòng)力法則根據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)提供的程序及公式直接計(jì)算J積分或裂紋尖端開口位移δ的數(shù)值大小，將計(jì)算結(jié)果直接與判據(jù)進(jìn)行比較。通常情況下，計(jì)算結(jié)果小于判據(jù)值時(shí)，則認(rèn)為含缺陷結(jié)構(gòu)安全，反之則失效。但對(duì)于分析評(píng)定而言，允許裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展，在擴(kuò)展過程中，個(gè)別擴(kuò)展量對(duì)應(yīng)的J積分可以超過延性撕裂斷裂韌度JR，但最終評(píng)定計(jì)算載荷下，裂紋長度a+Δa時(shí)的J積分J(a+Δa)應(yīng)小于裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展Δa時(shí)材料的延性撕裂斷裂韌度JR(Δa)。

1.2 評(píng)定規(guī)程中的焊接殘余應(yīng)力

各標(biāo)準(zhǔn)中塑性及斷裂失效評(píng)定規(guī)程除了評(píng)定分級(jí)、評(píng)定方法不同之外，每個(gè)評(píng)定等級(jí)對(duì)焊接殘余應(yīng)力的考慮方法也存在差異，如表2所示。

表2 塑性及斷裂失效評(píng)定規(guī)程中考慮殘余應(yīng)力的對(duì)比

4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的15個(gè)評(píng)定等級(jí)中，除了API 579一級(jí)評(píng)定規(guī)程之外，其他均考慮了焊接殘余應(yīng)力的影響，這是由評(píng)定方法的原理和計(jì)算流程決定的。API 579一級(jí)評(píng)定規(guī)程未涉及焊接殘余應(yīng)力，是因?yàn)槠渌褂玫暮?jiǎn)化評(píng)定圖法僅考慮了缺陷尺寸等幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)。其余各標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定規(guī)程使用的是失效評(píng)定圖法和斷裂驅(qū)動(dòng)力法，使用過程中涉及到應(yīng)力強(qiáng)度因子、J積分和裂尖開口位移等參數(shù)的計(jì)算。此類參數(shù)主要針對(duì)近場(chǎng)應(yīng)力推導(dǎo)而得，而焊接殘余應(yīng)力屬于二次應(yīng)力，研究發(fā)現(xiàn)，二次應(yīng)力雖無法直接導(dǎo)致塑性倒塌失效，但可以引起塑性區(qū)的增大并最終導(dǎo)致失效，其影響無法忽略，因此在使用失效評(píng)定圖法和斷裂驅(qū)動(dòng)力法時(shí)均考慮了焊接殘余應(yīng)力。

但是，各評(píng)定規(guī)程對(duì)焊接殘余應(yīng)力數(shù)值的要求不盡相同。GB/T 19624的簡(jiǎn)化評(píng)定和BS 7910的一級(jí)評(píng)定方法假設(shè)在構(gòu)件中均布恒定的焊接殘余應(yīng)力，其大小為實(shí)際殘余應(yīng)力的最大值，這種估計(jì)偏差大，也較為保守，只適用于最簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)化評(píng)定圖法。其他12個(gè)評(píng)定方法均需要考慮缺陷部位的真實(shí)應(yīng)力分布情況，以確保評(píng)定結(jié)果的可靠性，且所輸入的焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律越貼近實(shí)際情況，評(píng)定結(jié)果也越好。

此外，不同標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于焊接殘余應(yīng)力的應(yīng)力分類規(guī)則也各不相同。GB/T 19624和SINTAP將焊接殘余應(yīng)力列入二次應(yīng)力的范疇，通過計(jì)算和相應(yīng)系數(shù)考慮其對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子等參量的影響。BS 7910認(rèn)為缺陷附近的焊接殘余應(yīng)力是二次應(yīng)力，但遠(yuǎn)離缺陷部位的焊接殘余應(yīng)力由于會(huì)產(chǎn)生截面力及力矩，而對(duì)載荷比、應(yīng)力強(qiáng)度因子比等參數(shù)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此可將其歸為一次應(yīng)力。API 579則在一次應(yīng)力和二次應(yīng)力之外建立了單獨(dú)的殘余應(yīng)力類別，并將焊接殘余應(yīng)力納入其中考慮，強(qiáng)調(diào)了焊接殘余應(yīng)力的重要性。

2 焊接結(jié)構(gòu)分類

由上述分析可知，為了保證評(píng)定分析結(jié)果的精確性，獲取缺陷部位焊接殘余應(yīng)力的分布極為重要。有限元模擬方法和試驗(yàn)測(cè)試法是獲取特定構(gòu)件、特定部位焊接殘余應(yīng)力分布情況的重要手段，但是兩種方法在實(shí)際應(yīng)用過程中均存在一定的局限性。有限元模擬法要求具有一定理論計(jì)算基礎(chǔ)，需要已知相應(yīng)材料不同溫度下的拉伸性能、熱物性能及實(shí)際焊接工藝參數(shù)，且需要較長的計(jì)算時(shí)間和較大的儲(chǔ)存空間。試驗(yàn)測(cè)試方法可分為有損的破壞性機(jī)械釋放測(cè)量法[19-23]和無損的非破壞性物理測(cè)量法[24-27]。有損法需要對(duì)所測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，故無法對(duì)在役設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。而除中子衍射法[28-29]之外的無損法均無法獲取沿厚度方向的殘余應(yīng)力分布情況。因此，使用上述兩種方法獲取殘余應(yīng)力分布并進(jìn)行安全評(píng)定可能缺乏實(shí)際意義。

為了彌補(bǔ)模擬和試驗(yàn)的局限性、提高評(píng)定結(jié)果的精確性、增加使用的便捷性，4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均給出了典型焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分布規(guī)律和數(shù)值表達(dá)式，并根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的不同進(jìn)行分類。但由于分類依據(jù)和側(cè)重點(diǎn)不同，各標(biāo)準(zhǔn)的分類結(jié)果存在一定差異，如表3所示。

表3 各標(biāo)準(zhǔn)中焊接結(jié)構(gòu)分類的對(duì)比

SINTAP和BS 7910作為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，都是按照焊接接頭類型和焊縫位置進(jìn)行分類。API 579則綜合考慮了焊接接頭類型、焊縫位置和焊縫所在壓力容器的類型等3個(gè)不同的參數(shù)，先根據(jù)壓力容器類型進(jìn)行初次分類，再依據(jù)接頭形式和焊縫位置進(jìn)行細(xì)分。而GB/T 19624沒有明確的分類依據(jù)和側(cè)重點(diǎn)，只簡(jiǎn)單分為對(duì)接焊縫和T形對(duì)接焊縫等，對(duì)焊縫所在的容器類型、焊縫位置均不作考慮。與其他三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相比，GB/T 19624未直接明確接管焊縫、補(bǔ)焊焊縫等常見焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分布，所涉及的焊接結(jié)構(gòu)較少；同時(shí)，由于缺乏明確的分類規(guī)則，導(dǎo)致分類結(jié)果存在一定程度的重復(fù)，使用時(shí)易造成選擇上的誤差。但是，GB/T 19624 設(shè)置了最大殘余應(yīng)力取值系數(shù)，評(píng)定者可憑經(jīng)驗(yàn)確定。這一設(shè)定是出于實(shí)際焊接殘余應(yīng)力大小和分布復(fù)雜性的考慮，從易用和保守角度出發(fā)，給出了相對(duì)簡(jiǎn)單的取值原則和有一定調(diào)整范圍的取值系數(shù)推薦值，一定程度上保證了標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性和易用性。

為方便使用者根據(jù)設(shè)備情況選擇更為準(zhǔn)確的應(yīng)力分布規(guī)律，在GB/T 19624的后續(xù)更新和補(bǔ)充中可依據(jù)接頭類型、焊縫位置等重要參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化的分類。

3 焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律

3.1 表示方法及影響因素

在根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步分類之后，各標(biāo)準(zhǔn)給出了焊縫的殘余應(yīng)力分布規(guī)律，但在應(yīng)力分布路徑和應(yīng)力方向等表示方法上存在差異。如表4所示，SINTAP和API 579給出了焊接殘余應(yīng)力沿厚度方向和表面的分布規(guī)律，而BS 7910和GB/T 19624只給出了厚度方向的分布規(guī)律。BS 7910如此處理是由于該標(biāo)準(zhǔn)將遠(yuǎn)離焊縫位置的焊接殘余應(yīng)力劃歸為一次應(yīng)力進(jìn)行考慮，需將應(yīng)力換算成截面的力和力矩，無需表面應(yīng)力分布情況。GB/T 19624僅給出了厚度小于25 mm的對(duì)接接頭的表面應(yīng)力分布情況，其余焊縫結(jié)構(gòu)表面應(yīng)力水平尚未明確，導(dǎo)致焊接殘余應(yīng)力的影響無法合理評(píng)定。

表4 各標(biāo)準(zhǔn)中焊接殘余應(yīng)力表示方法及影響因素的對(duì)比

SINTAP,BS 7910和API 579將殘余應(yīng)力分為縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力分別考慮，這樣可根據(jù)缺陷位置選擇相應(yīng)的應(yīng)力。垂直于焊縫的缺陷選擇縱向殘余應(yīng)力進(jìn)行評(píng)定，平行于焊縫的缺陷選擇橫向殘余應(yīng)力，這樣的分類規(guī)律符合實(shí)際，也保證了評(píng)定的準(zhǔn)確性。GB/T 19624僅在壁厚小于25 mm 情況下利用缺陷位置區(qū)分應(yīng)力方向，而其余焊縫結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布規(guī)律均未區(qū)分應(yīng)力方向，忽略缺陷與焊縫相對(duì)位置造成的影響，易導(dǎo)致不準(zhǔn)確的評(píng)定結(jié)果。

除焊縫位置和接頭種類等結(jié)構(gòu)參數(shù)外，材料種類、坡口形式、厚度、焊接熱輸入、約束情況等參數(shù)均會(huì)對(duì)殘余應(yīng)力大小及分布規(guī)律產(chǎn)生影響，但各標(biāo)準(zhǔn)涉及的影響因素和參數(shù)范圍各不相同，如表4所示。

SINTAP針對(duì)的材料包括鐵素體鋼、奧氏體鋼和鋁合金，BS 7910針對(duì)鐵素體鋼和奧氏體鋼，API 579針對(duì)鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼，而GB/T 19624未考慮材料種類對(duì)殘余應(yīng)力的影響。根據(jù)NB/T 47015—2011《壓力容器焊接規(guī)程》，常用的坡口形式包括：?jiǎn)蜼形、X形、單U形、雙U形和I形等。SINTAP,BS7910和API 579均考慮了最為常見的單V形和X形坡口，而GB/T 19624未提及坡口形式差異的影響。厚度作為結(jié)構(gòu)中最重要的參數(shù)，所有標(biāo)準(zhǔn)均考慮了其帶來的影響效應(yīng)，但涉及的構(gòu)件厚度變化范圍差異較大。焊接熱輸入為單位長度上輸入能量的大小，由于焊接是熱-力耦合過程，溫度變化會(huì)對(duì)最終應(yīng)力大小產(chǎn)生顯著影響，因此SINTAP,BS7910和API 579均考慮了焊接熱輸入的影響，而GB/T 19624未提及。焊接構(gòu)件的約束情況會(huì)影響焊縫及其母材的變形大小，因此所有標(biāo)準(zhǔn)均考慮了約束帶來的影響，但考慮方法不同。SINTAP給出了不同約束條件下的應(yīng)力分布規(guī)律；BS 7910則明確規(guī)定不考慮高約束焊縫情況；GB/T 19624和API 579將約束情況用不同的壓力容器類型加以區(qū)分，這也是導(dǎo)致API 579分類方法與其他標(biāo)準(zhǔn)不同的原因之一。

與其他三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相比，GB/T 19624所考慮的影響因素較少，在后續(xù)的補(bǔ)充和發(fā)展中可對(duì)焊接殘余應(yīng)力影響參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，補(bǔ)充不同參數(shù)對(duì)焊接殘余應(yīng)力的影響，提高所推薦應(yīng)力分布規(guī)律的準(zhǔn)確性。

3.2 分布規(guī)律

對(duì)于同一焊縫結(jié)構(gòu)，不同標(biāo)準(zhǔn)給出的殘余應(yīng)力分布大小及規(guī)律存在很大不同，這導(dǎo)致選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行安全評(píng)定時(shí)，評(píng)定結(jié)果也不同。

以對(duì)接板焊縫和管道軸向焊縫為例，對(duì)比分析各標(biāo)準(zhǔn)焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律的差異。焊縫結(jié)構(gòu)如圖2所示，應(yīng)力方向分為橫向和縱向，應(yīng)力分布路徑則分為沿厚度方向和表面方向。

(a)對(duì)接板焊縫 (b)管道軸向焊縫

3.2.1 縱向應(yīng)力

縱向應(yīng)力平行于焊縫。4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均給出了縱向應(yīng)力沿厚度分布的規(guī)律，分布規(guī)律表達(dá)式列于表5，應(yīng)力分布如圖3所示(圖中，橫坐標(biāo)中t表示距離焊縫底部的距離，B表示殼體計(jì)算厚度)。

表5 縱向殘余應(yīng)力沿厚度分布規(guī)律表達(dá)式

沿上表面方向的縱向焊接殘余應(yīng)力分布情況如圖4所示。

3.2.2 橫向應(yīng)力

橫向應(yīng)力垂直于焊縫，其沿厚度方向分布規(guī)律如圖5所示。可以看出，國外標(biāo)準(zhǔn)推薦的分布基本一致，均利用冪函數(shù)多項(xiàng)式對(duì)應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行描述(如表6所示)，只在常數(shù)項(xiàng)上有些差別。GB/T 19624則根據(jù)構(gòu)件厚度推薦了3個(gè)分布規(guī)律，其中，對(duì)于薄板結(jié)構(gòu)(厚度<25 mm)，認(rèn)為沿厚度均布大小為30%屈服強(qiáng)度的拉應(yīng)力，低估了橫向峰值殘余應(yīng)力的大?。粚?duì)于厚板結(jié)構(gòu)(厚度≥25 mm)，認(rèn)為應(yīng)力沿厚度方向線性分布，與國外標(biāo)準(zhǔn)差別較大，相對(duì)較為保守。與文獻(xiàn)[14，35]實(shí)際測(cè)量結(jié)果相比，4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均存在應(yīng)力分布不夠準(zhǔn)確的情況，這會(huì)使缺陷結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定結(jié)果產(chǎn)生誤差。

表6 橫向殘余應(yīng)力沿厚度分布規(guī)律表達(dá)式

4 焊后熱處理應(yīng)力釋放規(guī)律對(duì)比

為了降低焊接殘余應(yīng)力對(duì)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、使用壽命等方面的影響，實(shí)際生產(chǎn)過程中需盡量降低焊接殘余應(yīng)力的大小[36]。一般的機(jī)械作用[37]無法降低設(shè)備整體殘余應(yīng)力，通常采用焊后熱處理來進(jìn)行設(shè)備加工后的整體殘余應(yīng)力消除[15]。應(yīng)力評(píng)定時(shí)需要對(duì)降低后的焊接殘余應(yīng)力值進(jìn)行估算。

各標(biāo)準(zhǔn)均給出了經(jīng)過焊后熱處理后的殘余應(yīng)力數(shù)值大小，具體見表7。其中GB/T 19624不區(qū)分縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力，應(yīng)力大小為30%～50%的屈服強(qiáng)度。應(yīng)力范圍過大導(dǎo)致使用者無法準(zhǔn)確選取應(yīng)力水平進(jìn)行評(píng)定，且易造成評(píng)定結(jié)果產(chǎn)生較大浮動(dòng)。SINTAP,BS 7910和API 579三標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定，縱向應(yīng)力大小經(jīng)焊后熱處理衰減至30%的屈服強(qiáng)度，橫向應(yīng)力大小衰減至20%的屈服強(qiáng)度；但由于焊后熱處理的應(yīng)力釋放機(jī)理尚未明確，對(duì)于屈服強(qiáng)度的選擇卻需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。隨著相關(guān)研究[38-42]對(duì)其應(yīng)力釋放機(jī)理和應(yīng)力大小的進(jìn)一步明確，可在用SINTAP,BS 7910和API 579進(jìn)行評(píng)定時(shí)選擇使用。

表7 各標(biāo)準(zhǔn)焊后熱處理應(yīng)力釋放規(guī)律的對(duì)比

在設(shè)備制造中，除了整體焊后熱處理，局部熱處理也經(jīng)常使用。但各標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于局部熱處理的應(yīng)力衰減規(guī)律均未作詳細(xì)說明。GB/T 19624要求使用者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，而API 579則推薦了相關(guān)文獻(xiàn)[43-45]供用戶參考使用。這是由于現(xiàn)行局部熱處理方法無法完全消除殘余應(yīng)力，并會(huì)導(dǎo)致新的熱影響區(qū)產(chǎn)生，使應(yīng)力分布更加復(fù)雜。與此同時(shí)，局部熱處理后應(yīng)力變化情況、分布規(guī)律等仍缺乏深入研究，沒有理論支撐。

綜上分析，與其他三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相比，針對(duì)GB/T 19624的完善，需進(jìn)一步加強(qiáng)整體焊后熱處理和局部熱處理的應(yīng)力衰減機(jī)理和衰減幅度研究，以給出更為具體、準(zhǔn)確的焊接殘余應(yīng)力大小。

5 結(jié)語

本文從評(píng)定規(guī)程、焊接結(jié)構(gòu)分類、焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律及其影響因素、焊后熱處理對(duì)峰值殘余應(yīng)力取值影響等方面，對(duì)比分析了GB/T 19624,SINTAP,BS 7910,API 579四個(gè)含缺陷結(jié)構(gòu)安全評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的適用性及其差異，得到以下結(jié)論。

(1)SINTAP,BS 7910和API 579均存在明確的焊縫結(jié)構(gòu)分類規(guī)則和依據(jù)，包含所有常見的焊縫結(jié)構(gòu)，具有較好的合理性。GB/T 19624的焊縫結(jié)構(gòu)分類規(guī)則不夠明確、分類結(jié)果不夠全面，但通過最大殘余應(yīng)力取值系數(shù)保證了標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)和易用。對(duì)比而言，具有明確規(guī)則的焊縫結(jié)構(gòu)分類處理顯然有較好的針對(duì)性。

(2)GB/T 19624未區(qū)分焊接殘余應(yīng)力方向，僅給出沿厚度方向的應(yīng)力分布規(guī)律，對(duì)影響因素的考慮較為簡(jiǎn)單。而SINTAP,BS 7910,API 579三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)則將應(yīng)力分為縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力，并給出了應(yīng)力沿厚度和上表面的具體分布規(guī)律，且對(duì)焊接殘余應(yīng)力的影響因素考慮較為全面、完整。各標(biāo)準(zhǔn)所推薦應(yīng)力分布規(guī)律表達(dá)式雖各不相同，但均存在不夠準(zhǔn)確的情況，易造成評(píng)定結(jié)果與實(shí)際不符。

(3)GB/T 19624中對(duì)于焊后熱處理態(tài)殘余應(yīng)力水平的規(guī)定較為寬泛，而SINTAP,BS 7910,API 579中均對(duì)此做出了明確的規(guī)定。所有標(biāo)準(zhǔn)對(duì)局部熱處理后的應(yīng)力分布情況研究尚顯不足。

需要特別指出的是，在針對(duì)考慮焊接殘余應(yīng)力的含缺陷結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定時(shí)，GB/T 19624雖較其他幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏保守，不易產(chǎn)生危險(xiǎn)，但在焊縫結(jié)構(gòu)分類、應(yīng)力方向劃分和應(yīng)力分布規(guī)律準(zhǔn)確性等諸多方面還不夠完整、全面，后續(xù)仍需通過更多案例分析和研究加以完善。