ICS75.180.10;77.140.75 E92;H48 备案号：35134—2012
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T6477.2-—2012
含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法
第2部分：裂纹型缺陷
The remaining strength assessment method of the oil & gas
transmission pipeline with the flaw-
Part 2: The crack-like flaws
2012—03—01实施
2012—01—04发布
国家能源局 发布 SY/T6477.2—2012
次
目
前言 1范围 2规范性引用文件 3术语、定义、符号及单位 3.1术语和定义 3.2符号及单位 4总则 4.1总则
.
4.2 适用性 4.3 所需资料和数据 4.4评价技术与判据 4.5剩余强度评价报告的内容一级评价
5 6
二级评价附录A（规范性附录） 缺陷表征附录B（规范性附录） 分安全系数附录C（规范性附录） 应力强度因子附录D（规范性附录） 参考应力附录E（资料性附录） 安全评价算例参考文献
A
· 15 . 23 · 25 124 132 134 SY/T 6477.2—2012
前 言
本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准主要技术内容采用了API579-1/ASMEFFS-1中含裂纹型缺陷管道剩余强度-级评价和二级评价方法，同时增加了中国石油天然气集团公司管材研究所的相关科研成果。
本标准由石油管材专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：中国石油天然气集团公司管材研究所。 本标准主要起草人：董保胜、罗金恒、赵新伟、张广利、张华。
I SY/T6477.2—2012
含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法
第2部分：裂纹型缺陷
1范围
本标准规定了在役含裂纹型缺陷油气输送管道的剩余强度评价方法，拟建管道的安全预评价和新
建管道的安全评价也可应用本标准中给出的评价方法。本标准不适用于管道的疲劳评价。
本标准适用于原设计标准与GB50251或GB50253相--致的在役油气输送管道。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB50251输气管道工程设计规范 GB50253 输油管道工程设计规范
3术语、定义、符号及单位 3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
裂纹型缺陷 crack-likeflaws 种根部尖锐的面型缺陷，主要参数有裂纹深度和长度，一般包括表面裂纹、埋藏裂纹和穿透裂纹。
3.1.2
失效评估图failureassessmentdiagram（FAD） -种用来评价含裂纹型缺陷结构适用性的方法。纵坐标为韧性比，横坐标为载荷比，可评价含裂
纹型缺陷构件是否发生脆性断裂或塑性失稳，若评估点在评估曲线内或恰好在评估曲线上，则认为裂纹型缺陷可接受；否则，认为不可接受。 3.1.3
设计压力designedpressure 按设计规范确定的管道最大安全工作压力。
3.1.4
二次应力secondarystress 一种自平衡的法向应力或剪切应力，如热应力或结构不连续处的弯曲应力。
3.1.5
残余应力residual stress 在本标准中，主要指焊接残余应力。 SY/T 6477.2-2012
3.1.6
一级评价level1assessment 亦称筛选评价，与二级评价相比，一级评价使用的检测数据少，计算过程简单，计算结.偏保守
但易于使用。 3.1.7
二级评价level2assessment 亦称常规评价，与一级评价相比，二级评价使用的数据多、计算过程复杂，但计算结果售加准确。
3.1.8
韧带尺寸ligamentwidth 对裂纹面垂直于管道内外表面的埋藏裂纹或表面裂纹而言，韧带尺寸指裂纹尖端距管道内／外表
面的垂直距离。 3.2符号及单位
下列符号及单位适用于本文件。
裂纹型缺陷的深度，mm；
(1 (lefr"- 裂纹型缺陷的有效深度，mm； (m 裂纹型缺陷的实测深度，mm；
B- 二向应力比，量纲为1；
裂纹型缺陷实测长度的一半，mm；
Cm
C, 裂纹型缺陷初始长度的一半，mm；
当前缺陷的半长，mm； 2( 当前缺陷的全长，mm； D 含裂纹型缺陷管道的内直径，mm； d. -埋藏缺陷的韧带尺寸，mm； d.. 埋藏缺陷的实测韧带尺寸，mm； d, 裂纹中心线距管道内表面的距离，mm； ds 裂纹中心线距管道外表面的距离，mm；
c
.
弹性模量，MPa；
E E" 对平面应力是E，对平面应变是E/（1-v"），MPa：
净截面轴向力，MPa；
F
JSR 基于残余应力的J积分，MPam； K, - ·I型裂纹应力强度因子，MPaVm； KT- 基于主应力的应力强度因子，MPaVm； KR 基于二次应力和残余应力的应力强度因子，MPaVm； KR 基于二次应力和残余应力塑性校正后的应力强度因子，MPaVm； Kic 评估中用到的材料断裂韧性值，MPaVm； Kinean 材料断裂韧性均值，MPaVm； K, 韧性比，量纲为！； LP. 基于主应力的载荷比，量纲为1； LI (nx) L的最大允许值，量纲为！； LSK 基于二次应力和残余应力的载荷比，量纲为1； M- 净截面弯矩、MPa·m；
2 SY/T6477.2—2012
M、绕x轴的净截面弯矩，MPa·m； M,绕y轴的净截面弯矩，MPa·m； p 管道工作压力，MPa； P-裂纹面上的压力，如果裂纹面不承受压力，则pe=O，MPa： PSF 缺陷尺寸分安全系数，量纲为1； PSF 断裂韧性分安全系数，量纲为1： PSF.. 载荷分安全系数，量纲为1； R一一含裂纹型缺陷管道的内半径，mm； Rm----管道平均半径，mm； R.一含裂纹型缺陷管道的外半径，mm； Ssrf 二次应力和残余应力缩减系数，量纲为1；
管道工作温度，℃； Tre 参考温度，℃；
T
含裂纹型缺陷管道壁厚，mm； W-- 缺陷深度校正系数，量纲为1； WTheta 用来确定缺陷深度校正系数的参数，量纲为1； α 裂纹型缺陷平面和主应力平面之间的夹角，（°）； E rer 当真实应力等于L·、时，由真实应力应变曲线得到的参考应变，量纲为1； 9 拉伸应力，MPa； Ob' 弯曲应力分量，MPa； Or 流变应力，MPa； Q, 多项式应力分布表达式中的应力分量，其中i=0，1，2、.…，6，MPa； Qm 薄膜应力分量，MPa； o Per 基于主应力的参考应力，MPa； OSRr 基于二次应力和残余应力的参考应力，MPa； Q ys 评估温度下的屈服强度，MPa； 7~ 转换系数，在平面应力状态时等于1.0，在平面应变状态时等于3.0，量纲为1； v- 泊松比，量纲为1； @ 塑性校正系数，量纲为1。
1
4总论 4.1总则
含裂纹型缺陷管道剩余强度评价是在缺陷检测基础上，对管道剩余承压能力的定量评价。按评价工作复杂程度、难易程度和评价结果保守度的不同一般分为一级评价和二级评价。一级评价使用的检测数据最少，提供了计算过程简单、易于使用但评价结果偏于保守的筛选判据；二级评价提供了更为详尽的评价程序，与一级评价相比，二级评价结果更为准确。评价一般由一级评价到二级评价的顺序执行。若安全评价结果表明损伤管道适用于目前的工作条件，则只要建立合适的监测／检测程序，管道可在目前工作条件下继续安全运行。若评价结果表明损伤管道不适合目前操作条件，则宜对管道降级使用、维修或更换含缺陷管段。
3 SY/T6477.2—2012
4.2 适用性
只有满足下述条件的管道才能应用本标准提供的安全评价程序： a）管道在运行过程中没有发生端变。 b）地震、冲击、水击等动态载荷的影响可忽略。 c）裂纹型缺陷在管道运行过程中不发生扩展。 d）一级评价还应满足如下条件：
1）管道和裂纹型缺陷尺寸方面的限制：
①管道径厚比应满足R/≥5。 ②缺陷处的管道壁厚应小于或等于38mm。 ③裂纹型缺陷距结构不连续处应不小于1.8√D-t。
2）管道载荷方面的限制：
①管道承压所导致的载荷仅产生薄膜应力场，承受弯曲应力和附加载荷的管道立进行二级评价； ②管道运行期间的薄膜应力在设计规范规定的许用应力以内。
3）管道材料方面的限制：
①根据制造规范，碳钢材料许用应力不超过172MPa； ②母材最小规定屈服强度小于或等于276MPa，母材最小规定抗拉强度小：或等于 483MPa。
4.3 所需资料和数据 4.3.1 1管道设计、制造及施工资料
管道设计、制造及施工资料包括： a）设计计算公式。 b）几何尺寸，包括管径和壁厚。 c）设计压力和设计温度。 d）材质及管子制造检测记录。 e）管道建造时的质量检验记录。 f）材料性能数据。 g）水压试验记录，包括试验压力和温度。
4.3.2 管道运行和维护历史记录
a）管道运行压力和温度记录。 b）管道维修情况。 c）水压试验记录，包括试验压力和温度。 d）管道在线检测记录，包括壁厚测量结果和其他无损检测结果。 e）管线巡视记录（如非法压线、开挖、地质情况等）。 f）误操作记录。
4.3.3缺陷表征
缺陷表征见附录A。
1 SY/T 6477.2—2012
4.3.4推荐的缺陷检测技术 4.3.4.1对表面裂纹，裂纹长度、裂纹和主应力方向的夹角以及和其他表面裂纹的间距可用磁粉法（MT）和渗透法（PT）进行检测，裂纹深度及裂纹和管道表面的夹角可用超声法（UT）进行检测。 4.3.4.2对埋藏裂纹，裂纹深度、长度、角度以及和其他表面裂纹或埋藏裂纹的间距可用超声法（UT）进行检测。 4.3.4.3裂纹型缺陷尺寸的检测精度取决于采用的检测方法和检测者的技术水平。 4.4评价技术与判据
第5章和第6章提供了一级和二级两个级别的评价程序，图1示出了两个评价级别的逻辑关系。
获得评价所需数据
执行一级评价程序
+
是
按·级评价准则缺陷可接受吗？
T否执行二级评价程序吗？
否
I 是按二级评价准则，缺陷可接受吗？
是
继续使用
I否降级使用吗？
按二级评价准则，确定降级后的运行压力和/或温度
1否
进行维修或换管处理
图1 含裂纹型缺陷管道安全评价流程图
4.5剩余强度评价报告的内容
剩余强度评价报告的内容一般包括： a）前言：包括含缺陷管道背景介绍、委托方提出的剩余强度评价要求和承担方完成的剩余强度
评价工作总体介绍。 b）管材理化性能测试：包括化学成分、拉伸性能、金相组织、冲击韧性、断裂韧性、硬度等。 c）剩余强度评价：包括载荷、残余应力、安全系数、缺陷尺寸等参数的确定及安全评价结果。 d）剩余强度评价结论：给出含缺陷管道在当前工况下是否可接受。
5 ICS75.180.10;77.140.75 E92;H48 备案号：35134—2012
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T6477.2-—2012
含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法
第2部分：裂纹型缺陷
The remaining strength assessment method of the oil & gas
transmission pipeline with the flaw-
Part 2: The crack-like flaws
2012—03—01实施
2012—01—04发布
国家能源局 发布 SY/T6477.2—2012
次
目
前言 1范围 2规范性引用文件 3术语、定义、符号及单位 3.1术语和定义 3.2符号及单位 4总则 4.1总则
.
4.2 适用性 4.3 所需资料和数据 4.4评价技术与判据 4.5剩余强度评价报告的内容一级评价
5 6
二级评价附录A（规范性附录） 缺陷表征附录B（规范性附录） 分安全系数附录C（规范性附录） 应力强度因子附录D（规范性附录） 参考应力附录E（资料性附录） 安全评价算例参考文献
A
· 15 . 23 · 25 124 132 134 SY/T 6477.2—2012
前 言
本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准主要技术内容采用了API579-1/ASMEFFS-1中含裂纹型缺陷管道剩余强度-级评价和二级评价方法，同时增加了中国石油天然气集团公司管材研究所的相关科研成果。
本标准由石油管材专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：中国石油天然气集团公司管材研究所。 本标准主要起草人：董保胜、罗金恒、赵新伟、张广利、张华。
I SY/T6477.2—2012
含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法
第2部分：裂纹型缺陷
1范围
本标准规定了在役含裂纹型缺陷油气输送管道的剩余强度评价方法，拟建管道的安全预评价和新
建管道的安全评价也可应用本标准中给出的评价方法。本标准不适用于管道的疲劳评价。
本标准适用于原设计标准与GB50251或GB50253相--致的在役油气输送管道。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB50251输气管道工程设计规范 GB50253 输油管道工程设计规范
3术语、定义、符号及单位 3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
裂纹型缺陷 crack-likeflaws 种根部尖锐的面型缺陷，主要参数有裂纹深度和长度，一般包括表面裂纹、埋藏裂纹和穿透裂纹。
3.1.2
失效评估图failureassessmentdiagram（FAD） -种用来评价含裂纹型缺陷结构适用性的方法。纵坐标为韧性比，横坐标为载荷比，可评价含裂
纹型缺陷构件是否发生脆性断裂或塑性失稳，若评估点在评估曲线内或恰好在评估曲线上，则认为裂纹型缺陷可接受；否则，认为不可接受。 3.1.3
设计压力designedpressure 按设计规范确定的管道最大安全工作压力。
3.1.4
二次应力secondarystress 一种自平衡的法向应力或剪切应力，如热应力或结构不连续处的弯曲应力。
3.1.5
残余应力residual stress 在本标准中，主要指焊接残余应力。 SY/T 6477.2-2012
3.1.6
一级评价level1assessment 亦称筛选评价，与二级评价相比，一级评价使用的检测数据少，计算过程简单，计算结.偏保守
但易于使用。 3.1.7
二级评价level2assessment 亦称常规评价，与一级评价相比，二级评价使用的数据多、计算过程复杂，但计算结果售加准确。
3.1.8
韧带尺寸ligamentwidth 对裂纹面垂直于管道内外表面的埋藏裂纹或表面裂纹而言，韧带尺寸指裂纹尖端距管道内／外表
面的垂直距离。 3.2符号及单位
下列符号及单位适用于本文件。
裂纹型缺陷的深度，mm；
(1 (lefr"- 裂纹型缺陷的有效深度，mm； (m 裂纹型缺陷的实测深度，mm；
B- 二向应力比，量纲为1；
裂纹型缺陷实测长度的一半，mm；
Cm
C, 裂纹型缺陷初始长度的一半，mm；
当前缺陷的半长，mm； 2( 当前缺陷的全长，mm； D 含裂纹型缺陷管道的内直径，mm； d. -埋藏缺陷的韧带尺寸，mm； d.. 埋藏缺陷的实测韧带尺寸，mm； d, 裂纹中心线距管道内表面的距离，mm； ds 裂纹中心线距管道外表面的距离，mm；
c
.
弹性模量，MPa；
E E" 对平面应力是E，对平面应变是E/（1-v"），MPa：
净截面轴向力，MPa；
F
JSR 基于残余应力的J积分，MPam； K, - ·I型裂纹应力强度因子，MPaVm； KT- 基于主应力的应力强度因子，MPaVm； KR 基于二次应力和残余应力的应力强度因子，MPaVm； KR 基于二次应力和残余应力塑性校正后的应力强度因子，MPaVm； Kic 评估中用到的材料断裂韧性值，MPaVm； Kinean 材料断裂韧性均值，MPaVm； K, 韧性比，量纲为！； LP. 基于主应力的载荷比，量纲为1； LI (nx) L的最大允许值，量纲为！； LSK 基于二次应力和残余应力的载荷比，量纲为1； M- 净截面弯矩、MPa·m；
2 SY/T6477.2—2012
M、绕x轴的净截面弯矩，MPa·m； M,绕y轴的净截面弯矩，MPa·m； p 管道工作压力，MPa； P-裂纹面上的压力，如果裂纹面不承受压力，则pe=O，MPa： PSF 缺陷尺寸分安全系数，量纲为1； PSF 断裂韧性分安全系数，量纲为1： PSF.. 载荷分安全系数，量纲为1； R一一含裂纹型缺陷管道的内半径，mm； Rm----管道平均半径，mm； R.一含裂纹型缺陷管道的外半径，mm； Ssrf 二次应力和残余应力缩减系数，量纲为1；
管道工作温度，℃； Tre 参考温度，℃；
T
含裂纹型缺陷管道壁厚，mm； W-- 缺陷深度校正系数，量纲为1； WTheta 用来确定缺陷深度校正系数的参数，量纲为1； α 裂纹型缺陷平面和主应力平面之间的夹角，（°）； E rer 当真实应力等于L·、时，由真实应力应变曲线得到的参考应变，量纲为1； 9 拉伸应力，MPa； Ob' 弯曲应力分量，MPa； Or 流变应力，MPa； Q, 多项式应力分布表达式中的应力分量，其中i=0，1，2、.…，6，MPa； Qm 薄膜应力分量，MPa； o Per 基于主应力的参考应力，MPa； OSRr 基于二次应力和残余应力的参考应力，MPa； Q ys 评估温度下的屈服强度，MPa； 7~ 转换系数，在平面应力状态时等于1.0，在平面应变状态时等于3.0，量纲为1； v- 泊松比，量纲为1； @ 塑性校正系数，量纲为1。
1
4总论 4.1总则
含裂纹型缺陷管道剩余强度评价是在缺陷检测基础上，对管道剩余承压能力的定量评价。按评价工作复杂程度、难易程度和评价结果保守度的不同一般分为一级评价和二级评价。一级评价使用的检测数据最少，提供了计算过程简单、易于使用但评价结果偏于保守的筛选判据；二级评价提供了更为详尽的评价程序，与一级评价相比，二级评价结果更为准确。评价一般由一级评价到二级评价的顺序执行。若安全评价结果表明损伤管道适用于目前的工作条件，则只要建立合适的监测／检测程序，管道可在目前工作条件下继续安全运行。若评价结果表明损伤管道不适合目前操作条件，则宜对管道降级使用、维修或更换含缺陷管段。
3 SY/T6477.2—2012
4.2 适用性
只有满足下述条件的管道才能应用本标准提供的安全评价程序： a）管道在运行过程中没有发生端变。 b）地震、冲击、水击等动态载荷的影响可忽略。 c）裂纹型缺陷在管道运行过程中不发生扩展。 d）一级评价还应满足如下条件：
1）管道和裂纹型缺陷尺寸方面的限制：
①管道径厚比应满足R/≥5。 ②缺陷处的管道壁厚应小于或等于38mm。 ③裂纹型缺陷距结构不连续处应不小于1.8√D-t。
2）管道载荷方面的限制：
①管道承压所导致的载荷仅产生薄膜应力场，承受弯曲应力和附加载荷的管道立进行二级评价； ②管道运行期间的薄膜应力在设计规范规定的许用应力以内。
3）管道材料方面的限制：
①根据制造规范，碳钢材料许用应力不超过172MPa； ②母材最小规定屈服强度小于或等于276MPa，母材最小规定抗拉强度小：或等于 483MPa。
4.3 所需资料和数据 4.3.1 1管道设计、制造及施工资料
管道设计、制造及施工资料包括： a）设计计算公式。 b）几何尺寸，包括管径和壁厚。 c）设计压力和设计温度。 d）材质及管子制造检测记录。 e）管道建造时的质量检验记录。 f）材料性能数据。 g）水压试验记录，包括试验压力和温度。
4.3.2 管道运行和维护历史记录
a）管道运行压力和温度记录。 b）管道维修情况。 c）水压试验记录，包括试验压力和温度。 d）管道在线检测记录，包括壁厚测量结果和其他无损检测结果。 e）管线巡视记录（如非法压线、开挖、地质情况等）。 f）误操作记录。
4.3.3缺陷表征
缺陷表征见附录A。
1 SY/T 6477.2—2012
4.3.4推荐的缺陷检测技术 4.3.4.1对表面裂纹，裂纹长度、裂纹和主应力方向的夹角以及和其他表面裂纹的间距可用磁粉法（MT）和渗透法（PT）进行检测，裂纹深度及裂纹和管道表面的夹角可用超声法（UT）进行检测。 4.3.4.2对埋藏裂纹，裂纹深度、长度、角度以及和其他表面裂纹或埋藏裂纹的间距可用超声法（UT）进行检测。 4.3.4.3裂纹型缺陷尺寸的检测精度取决于采用的检测方法和检测者的技术水平。 4.4评价技术与判据
第5章和第6章提供了一级和二级两个级别的评价程序，图1示出了两个评价级别的逻辑关系。
获得评价所需数据
执行一级评价程序
+
是
按·级评价准则缺陷可接受吗？
T否执行二级评价程序吗？
否
I 是按二级评价准则，缺陷可接受吗？
是
继续使用
I否降级使用吗？
按二级评价准则，确定降级后的运行压力和/或温度
1否
进行维修或换管处理
图1 含裂纹型缺陷管道安全评价流程图
4.5剩余强度评价报告的内容
剩余强度评价报告的内容一般包括： a）前言：包括含缺陷管道背景介绍、委托方提出的剩余强度评价要求和承担方完成的剩余强度
评价工作总体介绍。 b）管材理化性能测试：包括化学成分、拉伸性能、金相组织、冲击韧性、断裂韧性、硬度等。 c）剩余强度评价：包括载荷、残余应力、安全系数、缺陷尺寸等参数的确定及安全评价结果。 d）剩余强度评价结论：给出含缺陷管道在当前工况下是否可接受。
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