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Pipeline Technology Journal - Chinese Edition 1/2016

Latest News, Reports and Technical Articles about Research and Development in the Global Pipeline Industry.

研究/发展/技术 尽管可以使用多种高级NDE方法,但在役检查期间所用的NDE技术 中有90%都是传统方法(如图 1 所示)[3]。因为传统NDE方法是在役检 查领域的主流选择,所以有必要按各种属性对上述内容进行比较 ( 如表 1 所示 )[4]。NDE方法的效率可通过术语NDE可靠性进行量 化,而NDE可靠性的定义是“在指定检测条件和程序下,在给定尺寸组 中检测出裂缝的概率”[5]。NDE可靠性依据检测概率为90%的裂纹尺 寸进行表述。上述裂缝尺寸被称为a90裂缝尺寸 [6]。然而,a90的值具 有一定的统计误差,这一点可通过说明一个95% 的置信区间来表示。 这一裂缝尺寸可表示为a90/95,并充当量化NDE可靠性的一个重要参 数 [6]。 NDE可靠性的三个方面为再现性、重复性和能力。用于测量NDE能 力的指标被称为检测概率 ( POD ),其定义是“使用给定检测方法在组 件中检测出给定损伤的概率”[7]。POD的其他定义可在文献中找到; 但其所有定义均表明了与裂纹尺寸的强大相关性,这一点已在图2中 通过POD曲线予以说明 [1]。了解得出POD曲线的方式很重要。因此, 本文将在第2节介绍POD曲线的历史和发展。然后在第3节中简要探讨 POD的未来,即概述由模型辅助的POD。最后,在第4节得出结论。 POD 的历史背景和发展 POD 的起源 将POD函数用作量化NDE能力的指标在20世纪60 年代晚期左右和 20世纪70年代早期经历过较大发展 [8]。1969年,美国国家航空和宇 宙航行局 ( NASA ) 意识到,需要在设计和生产航天飞机的过程中量化 NDE [9, 10]。为了达到损伤容限要求,NASA 依据可能被忽略的最大裂 纹而非可能被探测到的最小裂纹对NDE可靠性进行评估 [9,10]。人们感 觉到了这一转变的需要,因为与探测 NDE 方法可能忽略的最大裂纹相 比,通过NDE方法探测最小裂纹更为麻烦、更不可靠。图3 描述了命中/ 未命中数据,并说明了探明最小裂纹和漏检最大裂纹之间的差距。 NASA 的NDE能力量化方法被纳入NASA-5009标准,不久后美国空 军 ( USAF ) 便发布MIL A-83444文件,宣布采用该方法 [9, 10]。此 后,POD的概念于 1973 年问世,并被纳入NASA航天飞机计划的设计 要求 [11]。NASA POD开发项目是量化 NDE 能力的创举,而且很快便 被视为标准方法 先使用移动平均数创建POD曲线的初始标定点,然后通过这些点手 动拟合曲线 [12]。此后,产生了大量描绘POD曲线的方法。等式POD (a)= 可充当这些方法的主要方程式,而二项统计数据被用于计算置信界 限 [13]。然而,这种非参数方法并不适当,因为其针对单个裂纹尺寸 会产生一致的结果,但往往导致需要极多的样本数量才能获得合理的 POD置信下限 [14]。 此后的1978年,USAF 和统计学家为分析命中/未命中数据而依据 逻辑回归进行的大型NDE可靠性计划 [16] 发布了最终报告 [15]。该计 划名为“Have-Cracks-Will-Travel”,其实验数据中包括大量范例, 每个范例均包含两个长度几乎相同但具有明显不同POD的裂缝。这些 结果清楚地表明,除裂缝长度以外,POD 还受到许多其他因素的影响 [17]。 注意的是,“Have-Cracks-Will-Travel”仅记录了“命中/未命中” 数据。基于对上述数据的分析,Berens 和 Hovey [16] 提出了对POD 的一种概率性描述,即“穿过相同长度所有裂缝检测概率平均数的曲 线”。他们将这样的曲线称为回归曲线。上述方法记录在美国材料与 试验协会 ( ASTM ) 特种文献中 [17]。上述文件中提到,非参数方法使 用基于二项式的估算,与之相比,POD的对数优劣比模型可提供更好 的 POD估算,而且离散更少。 图1:在役检查期间NDE方法的使用情况 [3]。 图2:现实POD曲线与理想化POD曲线的对比情况 [5] “NASA POD开发项目是量化NDE能力的创举, 而且很快便被视为标准方法.” >ArvindKeprate 42 管道技术期刊

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