CN113178805A - 一种变电站在役gis壳体焊缝缺陷在线修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站在役GIS壳体焊缝缺陷在线修复方法。GIS设备运行过程中检测到SF₆气压力泄漏报警信号，在现场找到GIS壳体的气体泄漏区域；在气体泄漏区域附近，利用超声波探伤仪测量出焊缝缺陷的方位和焊缝缺陷的尺寸大小；对GIS壳体有限元建模分析计算后并进行缺陷安全性评估；对焊缝缺陷标记和做坡口处理；将金属胶填充于坡口处，修整表面外形与焊缝表面一致；通过在焊缝缺陷施加加固板进行加固修复。本发明在线修复方法可在不拆解设备的前提下完成漏气缺陷处理，不影响设备的正常运行，显著提高漏气缺陷治理的效率及经济性。

Description

一种变电站在役GIS壳体焊缝缺陷在线修复方法

技术领域

本发明属于电力技术领域的一种在役GIS壳体修复处理方法，具体是涉及一种利用金属胶对GIS壳体焊缝缺陷在线修复方法。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear，简称GIS)由于具有占地面积小，结构紧凑、安装周期短、可靠性高、检修周期长的特点而在电力工业领域获得了广泛应用。GIS设备在使用时需要在金属壳体内部充入一定压力(一般大于0.3MPa)的SF₆气体作为绝缘和灭弧介质，根据电网设备维护要求，SF₆年漏气率要小于1％。

然而，在GIS设备运行过程中由于GIS金属壳体质量缺陷及运行环境影响，常常发生漏气现象，使得气体泄漏率超出标准要求。GIS设备SF₆气体泄漏将造成以下影响：一是可直接导致绝缘气体密度降低，影响绝缘灭弧性能，甚至造成设备停运；二是在SF₆气体的泄漏及补充过程中，还可能导致外界环境中的水分进入，进而导致部件腐蚀及绝缘气体劣化；三是持续补气带来较高的运维成本，造成大量的经济损失；四是对环境造成污染，因为SF₆气体为强烈的温室效应气体，为CO₂的23900倍，大量SF₆气体的泄露将造成显著的环保危害。

GIS壳体一般通过整体铸造或卷板焊接两种方式加工制造，虽然在出厂前都会对壳体进行各类检测，如焊缝的无损检测、气密性检测等，用户采购后一般也会对壳体进行抽检或全检，避免将有缺陷的GIS壳体应用到电网中。但GIS 在变电站使用后，还是有可能会出现GIS壳体缺陷案例，这类缺陷可能是由于安装前已存在缺陷漏检或者安装使用后出现了新的缺陷。例如，2015年6月新疆亚中变电站B相漏气事故中的GIS筒体与法兰的环焊缝中部的裂纹，根据现场焊缝漏气情况，该裂纹位于焊缝中部，分析可判定是由于焊接引起的缺陷。而这种焊缝缺陷可能在其他外应力的作用下使得缺陷放大，进而发展成穿透性裂纹，从而引起SF₆漏气。而GIS壳体所受的外应力可能来源于：(1)由于现场环境变化导致母线伸缩，施工人员更换GIS母线筒U型支撑等影响产生外力作用；(2)在母线筒体转运、装配时焊缝位置受到外力作用；(3)在母线筒安装完成后，温度变化等其它应力与焊接应力的共同作用等。统计数据表明GIS 设备因漏气而导致的低压力闭锁和报警在危急和严重缺陷中占比最高，是现场运维亟待解决的难题。

目前，针对GIS漏气问题常规的处理方法为监控补气以及设备拆解维修，在进行拆解维修前，需要对同型号壳体重新订货生产，然后运输至现场，时间往往较长。当焊缝缺陷是微裂纹，气体泄漏量较小时，一般先通过不断地补充 SF₆来维持运行，等到货后停电检修时进行更换。但当泄漏量较大时，由于漏气速率大于补气速率，压力持续降低，漏气情况无法控制，就只能被迫停运。

因此，对于这些现场在役的GIS壳体焊缝缺陷处理，现有技术缺少了方式在现场通过金属胶修补的方法来解决SF6气体的泄漏问题，代替通过设备拆解维修的方法，降低运维成本和较长的施工周期。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种变电站在役 GIS壳体焊缝缺陷在线修复方法，通过金属胶在线修补GIS壳体焊缝缺陷封堵 SF₆气体泄漏，代替通过设备拆解更换维修的方法。

本发明采取的技术方案如下：

步骤一、GIS设备运行过程中通过检测到SF₆气压力传感器泄漏报警信号，在现场利用SF₆红外成像检漏仪或激光成像检漏仪找到GIS壳体的气体泄漏区域；

GIS设备包括了GIS壳体，GIS壳体为金属壳体。气体泄漏区域是指GIS 壳体表面的气体泄漏的大体位置区域。

步骤二、在气体泄漏区域附近，利用超声波探伤仪进行检测，测量出GIS 壳体的焊缝缺陷的方位和焊缝缺陷的尺寸大小；

本发明的缺陷是指焊缝缺陷。焊缝缺陷的尺寸大小包括了长度和深度等。

焊缝缺陷的方位是指焊缝缺陷的GIS壳体上的具体位置。

步骤三、对GIS壳体有限元建模和受力分析，结合受力分析与缺陷尺寸大小，对缺陷的安全性进行评估，根据安全性评估结果判断是否进行下一步骤；

步骤四、在GIS壳体上对焊缝缺陷进行标记，利用电动工具对焊缝缺陷处的焊缝表面进行做坡口处理；

步骤五、选取双组分的金属胶，根据产品提供的最佳配比取量，充分将金属胶的双组分搅拌均匀备用，将GIS壳体的焊缝缺陷处用酒精或丙酮等清洗干净，然后将双组分的金属胶填充于坡口处，修整表面外形与焊缝缺陷周围其余的焊缝表面一致；

步骤六、通过在焊缝缺陷施加加固板进行加固修复。

所述步骤四中，坡口长度为实际缺陷长度的3-4倍，坡口深度为GIS壳体的壳壁厚的1/4～1/3，锥度为90～120度，坡口两端变浅，类似于一只小船型。

所述步骤五中，双组分的金属胶，对于铝材GIS壳体，组分一采用以铝粉为基的高分子材料，组分二采用固化剂。

该金属胶固化后，金属胶的抗拉强度大于20MPa，抗剪强度大于15MPa，抗压强度大于50MPa，硬度(ShoreD)大于75。

在步骤五的金属胶填充于坡口后，步骤六中将加固板绑缚在GIS壳体上，打开排气孔和注射孔，将环氧树脂与固化剂按比例配置搅拌均匀，用胶枪分别通过注射孔向加固板的内腔注射环氧树脂，直至注满加固板的内腔为止；然后待环氧树脂固化后，使得加固板与GIS壳体成为一体，达到加强缺陷处的GIS 壳体强度和气体密封性。

所述的步骤六具体为，加固板布置于焊缝缺陷处的GIS壳体外表面，并通过不锈钢卡箍绑定，加固板中部设置内腔，内腔位于焊缝缺陷处，周围侧部紧贴GIS壳体外表面，内腔处的加固板外侧壁开设有排气孔和注射孔，通过注射孔向内腔内填充环氧树脂，填充后排气孔和注射孔用堵头封堵。

具体实施中的加固板采用铝或不锈钢材料，避免生锈。

所述步骤三中，若焊缝缺陷为裂纹缺陷，具体为：

3.1)通过步骤二获得了焊缝缺陷的尺寸大小；

3.2)获取GIS壳体材料的力学特性参数；

3.3)获取GIS壳体当地的气象温度资料，建立GIS壳体的温度场有限元模型，受力分析得到GIS壳体受力的应力应变数据；

3.4)进行GIS壳体缺陷的安全性评估，具体处理过程如下：

3.4.1)将裂纹缺陷采用半椭圆形表面表示，构建裂纹特征a/c，a表示半椭圆的短半轴，c表示半椭圆的长半轴；

本发明上述处理将引入a、c作为参变量的方式，将有利于在有限元分析时进行参数化编程，进行自动增量计算，准确获得变化趋势。

3.4.2)在裂纹特征a/c下，按照以下公式计算含半椭圆形表面裂纹缺陷的载荷比L_r：

式中，σ_0.2、σ_b和σ_m分别为GIS壳体材料的条件屈服强度、抗拉强度和最大抗拉强度；ξ表示裂纹形状系数，g()表示裂纹形状函数；W表示焊缝的长度， B表示焊缝的厚度，θ表示焊缝的方位角；

3.4.3)在裂纹特征a/c下，按照以下公式计算缺陷处应力作用下的断裂比K_r：

式中：G为相邻两裂纹间弹塑性涉效应系数；ρ为塑性修正因子；K_p为评定材料断裂韧度；

为一次应力引起的沿裂纹尺寸方向a的应力强度因子；

为二次应力引起的沿裂纹尺寸方向a的应力强度因子；

3.4.4)分别取不同裂纹尺寸的半椭圆的短半轴a和椭圆的长半轴c的值进而计算对应的载荷比L_r与断裂比K_r组成评定点坐标，进而将不同裂纹尺寸下的评定点坐标绘制失效评定曲线；

3.4.5)待测情况下，将待测情况获得的裂纹特征a/c、载荷比L_r和断裂比K_r形成的坐标绘制到失效评定曲线所在空间上进行比较判断，若坐标在失效评定曲线下方，则满足安全性，进行下一步骤；否则不满足安全性，方法结束，直接对GIS壳体进行更换。

本发明的有益效果是：

1.采用金属胶修复焊缝缺陷具有以下优点：

(1)无应力集中，抗疲劳性好，在金属胶接结构中，疲劳裂纹的扩展缓慢。

(2)金属胶接不仅提供了配合表面结构上的联系，而且保证了密封，能有效保证GIS壳体的密封性。

(3)金属胶有一定的弹性，可以有效补偿GIS壳体其他部位因温差变化产生的形变。

(4)金属胶结构中没有空穴和缝隙，不存在留潮气或其他腐蚀物质，减少了腐蚀作用。

(5)金属胶工艺、设备要求比较简单、操作容易，适合在GIS应用较多的野外环境下使用。

2.本发明在线修复方法可在不拆解设备的前提下完成漏气缺陷处理，不影响设备的正常运行，显著提高漏气缺陷治理的效率及经济性。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是缺陷的TOFD检测结果图；

图3是某缺陷的基于相控阵的成像图；

图4是本发明在GIS壳体上布置加固板的结构示意图；

图5是图4的剖面图；

图6是图5的A局部放大图；

图7是加固板处在未加注环氧树脂前沿平行于焊缝的截面上的剖视图；

图8是加固板处在未加注环氧树脂前沿垂直于焊缝的截面上的剖视图；

图9是半椭圆形表面裂纹特征示意图；

图10是a/c＝0.25时的失效评定曲线的示意图。

图中：GIS壳体1、不锈钢卡箍2、加固板3、排气孔4、环氧树脂5、注射孔6、金属胶7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。

具体实施的GIS壳体表面上安装上SF₆气压力传感器，且GIS壳体外具有 SF₆红外成像检漏仪或激光成像检漏仪，以及便携式数字射线检测仪和超声波探伤仪。

具体实施的GIS壳体主体为中间直筒，中间直筒的两端设有对称的法兰，表面上具有环焊缝与直焊缝。

如图1所示，本发明的实施例及其实施情况如下：

步骤一中缺陷定位：

GIS设备在运行时，GIS壳体内腔安装有气压力传感器，气压力传感器检测气压，进而检测SF₆气体是否泄漏。

如果产生气体泄漏，SF₆气压力传感器所检测的压力下降就会报警，具体实施先采用包扎方式粗略确定漏气位置，查找气体泄漏区域，提高查找效率，即：将在可能出现漏气的GIS壳体外用塑料袋包扎起来形成包扎袋，经过一段时间的气体沉淀后，再将便携式气体检漏仪(俗称电鼻子)伸入包扎袋内，通过检查气体检漏仪报警的情况即可判断是否漏气。

包扎方式只能检测到气体漏气的大概位置，不能对气体泄漏的准确位置进行准确定位。

然后用SF₆红外成像检漏仪或激光成像检漏仪精确找到气体泄漏区域，红外或激光成像检漏仪是利用SF₆气体红外或激光光谱具有极强的吸收特性，通过定向发射的红外或激光经反射回来处理成像，在显示屏上以可见的动态烟云形式显现出来，从而可以直观、准确、快速地发现并定位泄漏点。

具体实施依次通过粗定位与精定位而实现快速高效找到泄漏点。

步骤二中无损检测：

在泄漏点附近，利用超声波探伤仪对缺陷进行检测：

首先采用基于TOFD(全称为超声波衍射时差法)的无损检测原理的检测方法，在焊缝的两侧分别放置一个发射探头与一个接收探头，发射探头与接收探头相对于焊缝中心线对称，比较精确地检测出焊缝内的缺陷的深度与高度大小，但对方位敏感性稍差，某焊缝缺陷的TOFD检测结果如图2所示，缺陷深度为14.8～16.8mm，长度为11.5mm。

因此，再采用基于相控阵的斜入射的全聚焦成像方式进行超声检测，同一缺陷处的基于相控阵的成像如图3所示，缺陷的中心是(29.75,11)，长度以零点为起始点，位置在101mm～110mm，缺陷深度在11～17mm，并可获得方位走向。

从而能精确测量或估测出焊缝缺陷的方位、缺陷的尺寸大小。

步骤三、对GIS壳体有限元建模和受力分析，结合受力分析与缺陷尺寸大小，对缺陷的安全性进行评估，根据安全性评估结果判断是否进行下一步骤。

若焊缝缺陷为裂纹缺陷，对缺陷安全性评估过程具体为：

3.1)通过步骤二获得了焊缝缺陷的尺寸大小；

3.2)获取GIS壳体材料的力学特性参数，包括了GIS壳体材料的条件屈服强度σ_0.2、抗拉强度σ_b和最大抗拉强度σ_m；

3.3)获取GIS壳体当地的气象温度资料，建立GIS壳体的温度场有限元模型，受力分析得到GIS壳体受力的应力应变数据，包括了SF₆充气压强等具体参数；

3.4)进行GIS壳体缺陷的安全性评估，具体处理过程如下：

3.4.1)将裂纹缺陷采用半椭圆形表面表示来进行规范化，构建裂纹特征a/c， a表示半椭圆的短半轴，c表示半椭圆的长半轴，如图9所示；

图9中，W表示焊缝的长度，B表示焊缝的厚度，θ表示焊缝的方位角。

3.4.2)在裂纹特征a/c下，按照以下公式计算含半椭圆形表面裂纹缺陷的载荷比L_r：

式中，σ_0.2、σ_b和σ_m分别为GIS壳体材料的条件屈服强度、抗拉强度和最大抗拉强度；ξ表示裂纹形状系数，g()表示裂纹形状函数；W表示焊缝的长度， B表示焊缝的厚度，θ表示焊缝的方位角；

3.4.3)在裂纹特征a/c下，按照以下公式计算缺陷处应力作用下的断裂比K_r：

式中：G为相邻两裂纹间弹塑性涉效应系数，表征裂纹附近没有其它缺陷，取G＝1；ρ为塑性修正因子；K_p为评定材料断裂韧度；

为一次应力引起的沿裂纹尺寸方向a的应力强度因子；

为二次应力引起的沿裂纹尺寸方向a的应力强度因子；

3.4.4)分别取不同裂纹尺寸的半椭圆的短半轴a和椭圆的长半轴c的值进而计算对应的载荷比L_r与断裂比K_r组成评定点坐标，计算结果如下表1所示，进而将不同裂纹尺寸下的评定点坐标绘制失效评定曲线，如图10所示；

表1缺陷安全评定计算结果

分析上图和上表结合可知：

1)随着裂纹尺寸a的增大，对应的评定点坐标L_r，K_r逐渐接近失效评定曲线FAC甚至超出FAC与坐标轴包围的区域，说明裂纹尺寸a越大，结构越不安全，裂纹尺寸a能显著影响结构的安全性；

2)评定点的横坐标值远未达到L_r极限值，说明材料的塑性储备较好，但韧性相对较差；

3)a/c＝0.25时，a＝4.5mm对应的评定点坐标刚好超出失效评定曲线FAC与坐标轴包围区域，可判定结构将发生脆断，且结构发生脆断的临界裂纹尺寸约为4.5mm；

4)a/c＝0.5时，计算的结果显示并未出现结构断裂的评定点，说明a<4.8mm 时都可认为结构是安全的；

5)对于同一裂纹尺寸a，a/c＝0.25时的评定点坐标相对于a/c＝0.5的评定点坐标更接近FAC曲线，说明a/c值越小，结构越不安全。

3.4.5)待测情况下，将待测情况获得的裂纹特征a/c、载荷比L_r和断裂比K_r形成的坐标绘制到失效评定曲线所在空间上进行比较判断，若坐标在失效评定曲线下方，则满足安全性，进行下一步骤；否则不满足安全性，方法结束，直接对GIS壳体进行更换。

步骤四、在GIS壳体上对缺陷进行标记，利用便携电动工具对缺陷处的焊缝进行做坡口处理，坡口长度为实际缺陷长度的3～4倍，深度取GIS壳体的壳壁厚的1/4～1/3，锥度为90～120度，如图7和图8所示，坡口长度方向沿焊缝延伸方向，坡口两端变浅，类似于一只小船型，此凹槽型用于填充金属胶。

改善胶层与GIS壳体基体的结合，坡口的粘涂面加工成“锯齿形”，带有齿形的粗糙表面可增加粘涂面积，增强机械锚固作用，从而提高胶涂层与基体的结合强度。

步骤五、选取双组分的金属胶，根据产品提供的最佳配比取量，充分将两组分搅拌均匀备用，将GIS壳体焊缝修补坡口处用酒精或丙酮等清洗干净，然后将金属胶填充于坡口处。

在步骤五的金属胶7填充于坡口后，步骤六中将加固板3绑缚在GIS壳体 1上，打开排气孔4和注射孔6，将环氧树脂5与固化剂按比例配置搅拌均匀，用胶枪分别通过注射孔6向加固板3的内腔注射环氧树脂，直至注满加固板3 的内腔为止；然后待环氧树脂固化后，使得加固板3与GIS壳体成为一体，达到加强缺陷处的GIS壳体强度和气体密封性。

对于糊状修补剂，采用刮涂法，将配制好的修补剂薄薄的涂覆于填充了金属胶后的坡口表面，用刮刀用力反复在待修表面来回涂抹，目的是保证修补剂与待修表面充分浸润，然后再一层一层加厚，要用力压实，避免空气渗入产生气泡，最后直至表面外形与焊缝一致；在修补时：

如果气体是微泄漏，即气体泄漏量较小，如每小时泄漏量不超过100毫升，则可以直接用金属胶进行修补；

如果气体泄漏量较大，如每小时泄漏量不超过100毫升，影响金属胶的填充，则停电后对GIS壳体内的SF6气体回收后再用金属胶进行修补，然后待修补完成固化至少6-8小时后，才回复供电工作将SF₆气体回充到GIS壳体内。

步骤六、在缺陷修补的外表面再进行加固处理，加强缺陷处的GIS壳体强度和气体泄漏。

首先测量GIS壳体的尺寸和焊缝的尺寸，然后设计表面加固板图纸并进行制造，加固板采用铝或不锈钢材料，避免生锈。

如图4和图5所示，加固板3布置于焊缝缺陷处的GIS壳体1外表面，并通过不锈钢卡箍2绑定，加固板3中部设置内腔，内腔位于焊缝缺陷处，周围侧部紧贴GIS壳体1外表面，内腔处的加固板3外侧壁开设有排气孔4和注射孔6，通过注射孔6向内腔内填充环氧树脂5，填充后排气孔4和注射孔6用堵头封堵。

具体实施的不锈钢卡箍2采用环形结构，两个不锈钢卡箍2分别绑在加固板3的两侧外并同时紧固绕在GIS壳体1外，从而将加固板3绑缚在GIS壳体 1上。

根据GIS壳体的焊缝分为直焊缝与环焊缝，直焊缝与GIS壳体中心轴线平行，环焊缝则与GIS壳体中心轴线垂直。

对于直焊缝处的加固板，如图6所示，加固板3与GIS壳体贴合面处为与壳体同直径的弧面，中间腔为挖空的内腔，加固板通过不锈钢卡箍2捆扎紧于 GIS壳体上，表面有多个带螺纹的注胶孔，不使用时用螺栓堵头堵住，表面还有1～2mm直径的孔，用于注胶时排放腔内空气，腔体长宽分别为所补缺陷金属胶的2～3倍长度。

对于环焊缝处的加固板，通过加工中心机床铣出环缝处与壳体贴合的弧面。加固板通过不锈钢卡箍2捆扎紧于GIS壳体上，加固板3与壳体间放置一层橡胶垫，防止环氧树脂5注射时溢出，如图6所示。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此及限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种变电站在役GIS壳体焊缝缺陷在线修复方法，其特征在于，方法包括以下步骤：

步骤一、GIS设备运行过程中通过检测到SF₆气压力传感器泄漏报警信号，在现场利用SF₆红外成像检漏仪或激光成像检漏仪找到GIS壳体的气体泄漏区域；

步骤二、在气体泄漏区域附近，利用超声波探伤仪进行检测，测量出GIS壳体的焊缝缺陷的方位和焊缝缺陷的尺寸大小；

步骤三、对GIS壳体有限元建模和受力分析，结合受力分析与缺陷尺寸大小，对缺陷的安全性进行评估，根据安全性评估结果判断是否进行下一步骤；

步骤四、在GIS壳体上对焊缝缺陷进行标记，利用电动工具对焊缝缺陷处的焊缝表面进行做坡口处理；

步骤五、选取双组分的金属胶，将GIS壳体的焊缝缺陷处用酒精或丙酮等清洗干净，然后将双组分的金属胶填充于坡口处，修整表面外形与焊缝表面一致；

步骤六、通过在焊缝缺陷施加加固板进行加固修复。

2.根据权利要求1所述的一种变电站在役GIS壳体焊缝缺陷在线修复方法，其特征在于：所述步骤四中，坡口长度为实际缺陷长度的3-4倍，坡口深度为GIS壳体的壳壁厚的1/4～1/3，锥度为90～120度。

3.根据权利要求1所述的一种变电站在役GIS壳体焊缝缺陷在线修复方法，其特征在于：所述步骤五中，双组分的金属胶，组分一采用以铝粉为基的高分子材料，组分二采用固化剂。

4.根据权利要求1所述的一种变电站在役GIS壳体焊缝缺陷在线修复方法，其特征在于：所述的步骤六具体为，加固板(3)布置于焊缝缺陷处的GIS壳体(1)外表面，并通过不锈钢卡箍(2)绑定，加固板(3)中部设置内腔，内腔位于焊缝缺陷处，周围侧部紧贴GIS壳体(1)外表面，内腔处的加固板(3)外侧壁开设有排气孔(4)和注射孔(6)，通过注射孔(6)向内腔内填充环氧树脂(5)，填充后排气孔(4)和注射孔(6)用堵头封堵。

5.根据权利要求1所述的一种变电站在役GIS壳体焊缝缺陷在线修复方法，其特征在于：在步骤五的金属胶(7)填充于坡口后，步骤六中将加固板(3)绑缚在GIS壳体(1)上，打开排气孔(4)和注射孔(6)，将环氧树脂(5)与固化剂按比例配置搅拌均匀，用胶枪分别通过注射孔(6)向加固板(3)的内腔注射环氧树脂，直至注满加固板(3)的内腔为止；然后待环氧树脂固化后，使得加固板(3)与GIS壳体成为一体，达到加强缺陷处的GIS壳体强度和气体密封性。

6.根据权利要求1所述的一种变电站在役GIS壳体焊缝缺陷在线修复方法，其特征在于：所述步骤三中，若焊缝缺陷为裂纹缺陷，具体为：

3.1)通过步骤二获得了焊缝缺陷的尺寸大小；

3.2)获取GIS壳体材料的力学特性参数；

3.3)获取GIS壳体当地的气象温度资料，建立GIS壳体的温度场有限元模型，受力分析得到GIS壳体受力的应力应变数据；

3.4)进行GIS壳体缺陷的安全性评估，具体处理过程如下：

3.4.1)将裂纹缺陷采用半椭圆形表面表示，构建裂纹特征a/c，a表示半椭圆的短半轴，c表示半椭圆的长半轴；

3.4.2)在裂纹特征a/c下，按照以下公式计算含半椭圆形表面裂纹缺陷的载荷比L_r：

式中，σ_0.2、σ_b和σ_m分别为GIS壳体材料的条件屈服强度、抗拉强度和最大抗拉强度；ξ表示裂纹形状系数，g()表示裂纹形状函数；W表示焊缝的长度，B表示焊缝的厚度，θ表示焊缝的方位角；

3.4.3)在裂纹特征a/c下，按照以下公式计算缺陷处应力作用下的断裂比K_r：

式中：G为相邻两裂纹间弹塑性涉效应系数；ρ为塑性修正因子；K_p为评定材料断裂韧度；

为一次应力引起的沿裂纹尺寸方向a的应力强度因子；

为二次应力引起的沿裂纹尺寸方向a的应力强度因子；

3.4.4)分别取不同裂纹尺寸的半椭圆的短半轴a和椭圆的长半轴c的值进而计算对应的载荷比L_r与断裂比K_r组成评定点坐标，进而将不同裂纹尺寸下的评定点坐标绘制失效评定曲线；

3.4.5)待测情况下，将待测情况获得的裂纹特征a/c、载荷比L_r和断裂比K_r形成的坐标绘制到失效评定曲线所在空间上进行比较判断，若坐标在失效评定曲线下方，则满足安全性，进行下一步骤；否则不满足安全性，方法结束，直接对GIS壳体进行更换。

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