化工装备风险评估技术

化工装备风险评估技术中国石油大学（华东）机电工程学院化工装备与控制工程系前言如何认识风险、评估风险、管理风险、规避风险、处理风险损失、在参与充满风险的活动中得到意外的成功、获取丰厚的回报成为人们十分关心的问题，于是“风险研究”受到了高度重视。降低风险技术已为世人瞩目，并被列入国际公认的二十一世纪的先进技术之中，正在迅速发展。

新兴技术工程风险分析技术专注研究工程类风险，是近年新兴的技术，它的内容涉及许多新学科与新技术，如失效物理学、断裂力学、有限元应力分析技术、结构完整性评定技术、腐蚀与防护、模糊集理论、可靠性工程学、环境科学、安全工程学、管理科学以及近代经济学、社会学等有关理论。1995年在美国旧金山举行的国际制造业大会上，将“降低风险技术”列为21世纪将要重点发展的新兴技术之中，该项新兴技术被列为21世纪的闪光技术(EmergingTechnology,ET)。另外，2002年在美国纽约举行的国际技术峰会上预测21世纪前20年技术发展有3大热点，它们是能源工程，信息技术和纳米材料产品。每种技术都将带动一批学科发展，风险工程与管理被列入能源工程将要带动发展的学科之中。实施要求实施工程风险分析技术的要求是：利用工程风险分析技术的原理和技术路线，对不同性质的风险，统筹规划，分类处理，制订适合国情的风险评价相关标准与规范，建立基于风险控制与管理机制，研究制定规避风险策略，努力实现杜绝特大事故、遏制重大事故、减少一般事故的安全管理目标，为经济和社会协调发展做出贡献，为安全生产和保护资源环境、保障可持续发展战略的实施发挥作用。风险评估方法一、非剧情安全分析方法（2008CCPS）

1.危险预分析方法

2.安全检查

3.危险相对排序方法

4.检查表方法二、剧情安全分析方法（2008CCPS）

1.如果－怎么样？5.FTA2.如果－怎么样？/检查表6.ETA3.HAZOP

7.因果分析

4.FMEA8.“领结”分析危险剧情是由事故根原因起始，在物料流、能量流和信息流的推动下，使危险在系统中传播，引发一系列中间事件，最终导致不利后果的事件集合。

全方位、全时间周期的系统安全管理概念RBIHAZOPFMEASILFTA报警管理系统动态安全监管指标系统安全管理系统安全管理是多种安全技术综合实施的过程。系统安全管理贯穿于企业整个生命周期。目前还没有一种安全技术能解决所有的问题，因此必须采用多种方法相互补充。课程提纲第一章化工装备风险评估概述

第二章风险辨识－危险性分析

第三章失效可能性预测第四章HAZOP危险源辨识及风险分析第五章基于风险检测(RBI)技术第六章失效后果严重性分析第七章风险评价第八章化工装置风险评估技术的应用案例第一章概述

工程风险分析技术安全作为一门学科，于1992年在我国国家标准学科分类中被列为一级学科，命名为安全科学技术，其下设置安全科学技术基础、安全学、安全工程、职业卫生工程和安全管理工程5个二级学科和24个三级应用学科。一、安全学科一、安全学科安全学科的研究对象是人类活动中的负效应，即事故，研究它们发生的机理和发展的规律。事故发生的规律基于三条原则

1.任何事故的发生都有其因果关系

2.任何事故都是由人和物两方面原因引起

3.事故发生符合事故三角形规律1次重大事故之前--30次轻伤亡事故--300次无伤亡事故安全学科的研究方法多种，下列两种是普遍采用的方法.

1.统计监测法将过去发生的事故，按照专业类别、失效机理、伤害模型、损失严重程度等进行统计分析，并随时更新数据库，进行动态监测，寻求事故发生的原因，发现事故发生的规律，进而为建立控制事故发生的管理机制提供科学依据。2．抽样分析法一般是通过问卷进行调研，根据答卷进行分析，或用文字表述或用评分求得统计结论。二、风险的含义危险是风险的前提,没有危险就无所谓风险引发人们安全问题的主要根源是危险。至于危险发生的可能性有多少？什么条件下才会发生？有没有办法使危险发生的概率降到最低？有无控制危险发生的策略？危险一旦发生它对人们生产、生活造成的负面效应严重程度有多大？有无防范措施使损失降到最小？能否建立基于控制危险发生的生产管理机制？二、风险的含义风险的定义由两部分组成:

一是危险事件发生的可能性或失效概率；二是危险一旦发生,其后果严重程度和损失的大小。如果将这两部分的量化值综合,就是风险的表征,或称风险指标。危险是客观存在、无法改变的。而风险却在很大程度上随着人们的意志而改变，亦即按照人们的意志可以改变危险或事故发生的概率和一旦出现危险，由于采取防范措施或实施规避危险策略，从而可以改变损失的程度。风险评估（风险分析）的应用在工业领域，风险评估技术是将危险转化成安全的技术，是将危险带来的挑战作为提高安全性机遇的技术。它的最终目标是力争化险为夷，使工程达到尽可能的成功。风险评估技术内容广泛，失效分析、失效预测与预防、可靠性工程、结构完整性评价、装置寿命预测、环境安全评价、人因失误分析、应急预案编制和工业经济预测、投资风险决策等尽在其中。

风险评估的价值一是风险分析技术不仅包括安全工程中失效分析、事故预测、缺陷安全评定、可靠性预测等内容，而且涉及失效后果严重程度和损失大小的预测、人身体健康预测、环境污染的预测等，所反映的问题较为全面。二是风险不是越低越好，降低风险要付出代价，无论减少危险发生的概率，还是采取防范措施使危险发生造成的损失降到最小，都要投入资金、技术和劳务。风险与利益间要取得平衡，可以由人们根据具体条件寻求最佳的选择，接受合理的风险。

风险评估的价值三是利用风险分析技术可以建立基于控制风险的管理体制，这是一种全新理念、新颖的安全管理策略，与传统的安全管理方法截然不同，对于确保安全，优化资金配置的效果明显。四是经实践证明，风险分析技术的实施，不仅可以获取明显的经济效益和社会效益，而且其重要意义还在于能够减少事故所引发的灾害，指导安全生产和资源与环境保护、可持续发展战略实施，符合科学发展观的方针。随着地球资源日益紧缺，风险分析技术的重要意义将更为突出。三、风险评估的内容和方法风险三要素：危险源、暴露和后果危险源：危险一般由于能量或毒物释放失去控制而引起。在进行风险分析时，首先要确定危险源的种类，如毒物释放、爆炸、火灾等，其次要确定系统中哪一部分是危险的来源，如压力容器、压力管道、储罐、动力装置等。暴露：环境、人员或其他生态系统、建筑物或构筑物暴露于危险区域的程度。后果：危险一旦发生，对暴露目标的有害作用或可能造成的损失。这3个要素称为风险链，在进行风险分析时，要对链中的每个环节作具体分析和评价。实施风险评估的技术路线总的要求：对所选定的工艺系统，统筹策划，分类处理，分别采取有效的风险控制对策，使工艺系统中各单元协调运作，延长各单元的工作周期，保证各单元安全、可靠、高效率运行，最大限度地获取经济效益和社会效益。具体路线：对所选定工艺系统中各生产过程设备进行风险辨识、风险分析与评价；根据评定的风险级别排序，按照风险级别的大小，采取控制风险的不同策略；制订维护、检修、管理计划。对高风险设备实施严格的风险控制对策，降低其风险级别，达到安全生产和保护环境的作用。风险评估技术主要内容风险辨识风险分析和风险评价风险控制和风险管理1.风险辨识

风险辨识的目的是确定危险的种类和危险的来源，主要涉及三个方面：一是对所考察生产系统的历史资料，如设计、施工资料，有无发生过事故、如何处理和技术鉴定资料的调查；以及对现在生产情况、技术经济指标和控制系统与相关软件等的调查。二是对系统中生产装置制造工艺过程、遵循的标准或规范，制造厂商技术水平、质保体系，竣工、施工资料以及装置运行情况、维修、检验等资料的调查。三是人因素资料，包括误操作和管理体制、管理模式的调查。

风险辨识方法风险辨识方法有许多种，较重要的有：流程图分析法制式表格法危险鉴别法重要度分类法等。危险鉴别法和重要度分类法分别是美国石油学会和日本高压气体保安协会推荐的方法，是较重要的方法，应用广泛。2．风险分析及风险评价辨识风险主要是认识风险的来源。风险分析与风险评价则要求在辨识的基础上对每一风险项目的性质进行分析，然后做出评价。风险数据库和风险管理资讯系统是进行风险分析的基础，一些国家大型企业已经建立。它有助于失效事件资料的保存和风险管理经验的积累。数据库的信息越多，越有利于风险分析工作的开展。在运用数据库的信息时，管理人员经验的判定也是非常重要的。

风险分析和风险评价方法风险包括的主要内容是危险发生的可能性或失效概率和危险一旦发生后果严重程度与损失的大小。失效概率的计算方法很多。故障树分析和事件树分析是常用的方法。除了用于寻求失效主要影响因素外，也可以用来求取失效概率。对于化工、石化企业承压设备而言，特别是含缺陷承压设备的失效概率，需要求解复杂的多维积分。这种多维积分对于失效判据不复杂的情况，可以用数值积分法求解。如果变量较多，一般用改进一次二阶矩法或蒙特卡罗方法求解。至于失效后果严重程度的预测，要根据事故发生可能的具体情况考虑事故后果对多种因素的影响，如经济损失、人员伤亡、环境污染等。由于评价这些因素的影响程度，往往涉及人们的经验、判断与决策，故在实际工作中，常采用模糊综合评价方法进行预测。

3．风险控制-风险管理的工具风险控制是指为了降低失效概率、减少损失所采取的各种措施，改变危险源的性质，减少暴露，降低意外事故发生的可能性，发挥对危险防范措施的功效等都是控制风险的手段。控制风险的理论有许多种如骨牌理论、能量释放理论、作业评估技术系统、系统安全理论等。它们对于失效原因、失效机理和应采取控制对策的陈述各有不同，但概括言之，控制风险要对危险源辨识清楚、避免运行中造成损伤和误操作，控制能量释放，建立风险评价体系、信息网络并加强风险监控和基于风险的检验。风险管理风险管理一词是控制风险、减少损失所采用的各类检验、监控方法与过程的统称。风险管理，一般从降低失效概率和减少损失两个方面考虑。风险管理方法降低失效概率，在设计阶段，生产工艺过程参数的选择，应尽可能规避高风险的流程和规避采用高风险工艺生产系统与装置。对于高温、高压、易燃、易爆、毒物介质的生产过程或其他工况严苛的生产系统，在设计阶段必须进行风险预评价并有规避风险的技术措施。在生产运行阶段，根据对潜在危险的预测，要及时采取检验、维修与控制，或者改变工艺条件，规避失效的发生。损失预防，是以降低失效事件发生的频率和损失幅度为主。紧急隔离，紧急减压，设置蓄水池、喷淋装置、消防设施、截断阀，甚至修改工艺过程，改变人们操作、管理等都是常用的方法。风险控制措施还包括技术储备，如新技术开发、拥有先进的检验、监控装备和相关计算机软件以及高素质技术管理人才与先进的管理体制等。四、国内外发展概况风险评估技术发展主要体现在四个方面：1.概率风险评价在事故发生前，预测某设施或项目可能发生什么样的事故及其可能造成的损害，如人员伤亡、建筑物或构筑物的破坏以及对环境的污染、对人们健康的影响等。美国核管理委员会完成的WASH-1400报告就是其中一例，它系统地发展和建立了概率风险评价方法。272.实时后果评价主要研究内容是在事故发生期间给出及时的处理，如对有毒物质的迁移和浓度降低，及时做出防护决策，减少事故的危害。例如，国际原子能机构于1988年10月与美国利物莫国立实验所联合召开的“实时剂量评价国际研讨会”就是以实时后果评价作为会议的主要内容。3.事故后后果或评价主要研究事故发生后的影响，重点是重大突发性事故对环境造成危害的评价问题。包括易燃、易爆和有毒物质、放射性物质失控状态下的泄漏，大型基本设施如桥梁、水坝等的损伤，发生这种灾难性事故的概率虽然很小，但影响往往是巨大的。例如，1988-1994年由国际原子能机构及欧盟共同发起并有20多个国家参加的国际协调研究项目“核素在陆地、水域、城市诸环境中迁移模式有效性研究”，主要研究前苏联切尔诺贝利核电站事故发生后对中、西欧的影响。4.在风险投资中的应用20世纪40年代发展的风险投资，主要是向创新型产业和有巨大潜力的企业提供资本支持的一种投资方式。20世纪80年代，高新技术领域已经成为风险投资的主要对象。硅谷发展成为美国的第一财富中心，就是风险投资成功运作的典范。风险投资在高科技产业发展过程中的重要作用已为国际公认。风险投资运作的基本条件有赖于与其相关的中介环节，其中风险分析与评价，对于保证投资项目筛选和投资决策的科学性、准确性起着重要作用。它的应用将有助于高新技术科研成果向现实生产力转化，而且会产生巨大的经济效益和社会效益。风险评价已成为新建、改建和扩建项目立项决策和项目管理的重要环节。我国建设部已明确将风险的识别与分析、风险的对应、风险的监督和控制等列为工程项目管理的内容。我国风险评估的研究我国某型号运载火箭安全性进行的概率风险评估模糊综合评判对风险因子的研究对可接受风险界定方法进行的探讨长输管道的风险评价边际油田开发方案的风险评估对海洋平台结构的风险评估航天安全风险管理与决策采用故障树分析法和方法计算的化工企业突发事故的概率金陵石化公司化工一厂凡士林加氢装置基于API581规范半定量风险分析方法对安全性做出的评价基于风险分析的城市燃气管道安全评价工程评价方法的研究风险评价中人因失误分析化工\石化承压设备风险分析与评价美国石油协会（AmericanPetroleumInstitute,API）基于风险监测（RiskBasedInspection,RBI）API581正式文件和API580RBI标准。基于风险的检测（RBI）是在对系统潜在危险发生的可能性和后果进行科学分析的基础上，定出系统中各组成单元的风险级别并排序，找出薄弱环节，针对高风险装置采取有效措施，以期达到确保安全和减少费用、优化检验的目标。第二章风险辨识-危险性分析

第一节概述追求安全、降低风险是人类生存的需要，是建立和谐社会的需要。随着工业生产技术的进步、设备不断的更新，生产条件和生产管理的不断改善，以及安全科学的发展，近年生产中安全程度越来越获得提高。但是，由于新技术的应用，不确定性因素和未可预计因素的日益增多，伴随着对安全生产的威胁和事故的发生仍屡见不鲜，有些事故后果甚至很为严重、触目惊心。例如，1980年在西班牙的奥尔士爱拉，丙烷气的爆炸使51人丧生和许多人受伤。1984年的印度博帕尔异氰酸甲酯毒气泄漏，导致2000多人丧生，2万人受伤。1984年，墨西哥城液化石油气的爆炸，使650人丧生，几千人受伤。

在我国，近年来特大和重大事故虽然得到一定程度的遏制，但安全形势依然严峻。1993年8月5日深圳发生的危险品仓库爆炸、2003年12月23日深夜重庆市开县中石油川东北气矿天然气井喷毒气泄漏、2005年11月13日中石油吉林石化公司苯胺装置硝化单元发生爆炸等事故均造成了重大的人员伤亡、财产损失和环境污染。这些事故尽管起因和后果不尽相同，但追其原因最主要的危险不外乎下列四种：物质的危险，设备的危险，工艺过程的危险和人因失误造成的危险。危险源的辨识和危险性分析是风险评价、风除控制和管理的主要依据。第二节物质危险性一、危险物质及其分类

一种物质或几种物质的混合物，如果具有导致腐蚀、毒害、爆炸、火灾、损伤人们肌体、污染环境、破坏建筑物或构筑物，以及放射性的特性，则此类物质被称为危险物质。危险物质种类繁多，需要根据它们的特性进行分类，主旨是辨认危险性以便采取对策，生产、储存、装卸和运输等提供安全保障。危险物质的分类-美国方法美国国家防火协会编制的NFPANo.49“危险物品分类法”将危险物质分为0-4五类：由0-4危险性逐级增大,每一个类别又按易燃性NF

对人身危害性NH和反应危险性或化学不稳定性NR分为三个级别。例如0类危险物质，易燃性NF

为无，对人身危害性NH

为对人体无害/反应危险性NR为在火灾情况下，可用常规灭火作业。又如4类危险物质，易燃性NF

为非常易燃的气体、极易挥发的液体、易形成爆炸性混合物粉尘，对人身危害性NH

为气体或蒸气侵入人体可导致人的死亡，反应危险性NR在常温常压下能引起爆炸。危险物质的分类-日本方法日本消防法将危险物质分为六类第一类为氧化性固体，如氯酸盐类、硝酸盐类、重铬酸盐等类物质；第二类为可燃性固体，如赤磷、硫磺、镁等；第三类为自然发火性物质及禁水性物质，如钾、钠、烷基铝、烷基锂等；第四类为易燃性液体，如醇类、石油产品类、动植物油类等；第五类为自反应性物质，如有机过氧化物、硝酸酯类、硝基化合物等；第六类为氧化性液体，如过氧化氮、硝酸等。我国分类方法

1．危险化学物质分类法（1）爆炸物质的分类。爆炸物质是指在外界作用下如受热、受摩擦、撞击等能发生剧烈化学反应，瞬时产生大量气体和热量，使周围压力急剧上升发生爆炸，对周围环境造成破坏的物质。按其爆炸性的大小，爆炸物质分为如下5类：

具有整体爆炸危险的物质具有抛射危险，但无整体爆炸危险的物质具有燃烧危险和较小抛射危险或者两者兼有，但无整体爆炸危险的物质无重大危险的爆炸物质非常不敏感的爆炸物质（2）压缩气体和液化气体的分类

压缩气体和液化气体系指压缩、液化或加压溶解的气体，并符合下述两种情况之一者临界温度低于50℃，或在50℃时，其蒸气压力大于294kPa的压缩或液化气体；温度在21.1℃时，气体的绝对压力大于275kPa的液化气体或加压溶解气体。

按其性质可分为易燃气体、不燃气体(包括助燃气体)和有毒气体

（3）易燃液体的分类

易燃液体系指闭杯闪点等于或低于60℃的液体、液体混合物或含有固体物质的液体，但不包括由于其危险性已列入其他类别的液体。根据易燃液体的储运特点和火灾危险性的大小《建筑设计防火规范》GBJ16-1987甲类：闪点<28℃

乙类：28℃≤闪点<60℃

丙类：闪点≥60℃根据易燃液体的闪点高低，依据《危险货物分类和品名编号：GB6944-1986

第1类低闪点液体闪点<18℃

第2类中闪点液体18℃≤闪点<23℃

第3类高闪点液体闪点≥23℃（4）易燃固体、自燃物质和遇湿易燃物质的分类。易燃固体是指燃点低,对受热、撞击、摩擦敏感,易被外部火源点燃、燃烧迅速,并可能散发出有毒烟雾或有毒气体的固体。自燃物质系自燃点低,在空气中易于发生氧化反应,放出热量,而自行燃烧的物质。遇湿易燃物质则指遇水或受潮时,发生剧烈化学反应,放出大量的易燃气体和热量的物质,有些不需明火,即能燃烧或爆炸。（5）氧化剂和有机过氧化剂的分类。氧化剂指处于高氧状态,具有强氧化性,易分解并放出氧和热量的物质。包括含有过氧化基的无机物,与粉末状可燃物能组成爆炸性混合物,对热、振动或摩擦较为敏感的物质。按其危险性大小,分为一级氧化剂和二级氧化剂。（6）毒害物质和感染性物质的分类。毒害物质和感染性物质是指进入人的肌体后,累积达一定的量,能与人体液和组织发生生物化学作用或生物物理学作用,扰乱或破坏肌体的正常生理功能,引起暂时性或持久性的病理改变,甚至危及人的生命的物品。毒害物质按其毒性大小分为一级毒害物质和二级毒害物质（7）放射性物质的分类。放射性物质是指放射性比活度大于7.4×104Bq/kg的物质。

按其放射性大小分为一级放射性物质、二级放射性物质和三级放射性物质（8）腐蚀物质的分类腐蚀物质是指能灼伤人体组织并对金属等物品造成损坏的固体或液体。与皮肤接触在24h内出现可见坏死现象,或温度在55℃时,对20钢的表面均匀年腐蚀率超过6.25mm的固体或液体。按化学性质分为强酸腐蚀物质、碱性腐蚀物质和其他腐蚀物质。按其腐蚀性的强弱又分为一级腐蚀物质和二级腐蚀物质。2.按危险物质特性分类法

3．作为重大危险源辨识的分类法

这种分类法作为重大危险源辨识的依据，将危险物质分为3类：爆炸性物质易燃性物质活性化学物质和有毒物质根据危险物质所处的环境，生产场所和储存区，规定他们各个的允许储存的临界量。如果危险物质的数量等于或超过规定的临界量，则判定该物质为重大危险源，必须采取应急对策，降低风险度，防止事故的发生。二、物质危险性的辨识物质危险性辨识是项目风险评价、风险控制与管理的基础。物质危险性辨识时，一般应考虑以下4个方面。（1）在生产过程中危险物质来自何方：主要生产原料、中间产品、产品、生产过程衍生物、排放物、废物等。（2）危险物质的类别：按照上述危险物质的分类，判断该物质属于哪一种类别：爆炸性物质、易燃物质、活性化学物质或毒性物质。（3）危险物质的性质：包括物理性质（如沸点、熔点等）、剧毒物质的性质和暴露极限（临界量）、燃烧及爆炸性质（如闪点、自燃温度、爆炸极限）、物质的反应或分解速度，放热反应抑或吸热反应。（4）危险物质可能导致事故的类型：火灾、爆炸、化学性灼伤、腐蚀、对人体的伤害、对环境污染等。毒物危险性引发火灾、爆炸、毒害、腐蚀等类型事故的物质危险源，往往是安全生产、控制风险的着重点，特别其中的毒物危险性，由于涉及对人们职业性的侵害，更为各国政府所重视。中国国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044-1985《有毒作业分级》GB12331-1990原化工部颁发的《化工行业职业性接触毒物危害程度分级》HG24001-1990和中国石油化工集团公司《安全生产监督管理制度（中国石化安2004-533号）》等都对毒物分级、中毒表现、毒物辨识做出了严格的规定，中国预防医学中心研究所根据国内常见的50多种工业毒物的危害程度进行了分级。

MAC为工作场所空气中有毒物质最高容许浓度PC-TWA为工作场所空气中有毒物质时间加权平均容许浓度

PC-STEL为工作场所空气中有毒物质短时间接触容许浓度

第三节设备危险性一、概述危险辨识的目的是确定危险的种类，如毒物释放、爆炸、火灾和自然灾害等，以及确定危险源，即危险来自何方，如锅炉、压力容器、压力管道、储罐、动力装置、机械加工设备、起重和运输机械等。设备危险性辨识有关问题，包括的内容是设备危险性辨识，设备危险性辨识调研提纲，基于危险性的设备重要度分类，设备完整性评定等。二、设备危险性辨识对设备危险性进行辨识，首先要通过调查研究，深入细致地了解设备的状况，进而分析和考查设备可能失效的原因以及所存在危险的种类。调查研究涉及的内容甚为广泛，举凡设备设计、制造遵循的标准、规范，设计单位、制造厂商的技术水平，硬件、软件的先进性，质保体系，检测手段，施工、竣工资料以及设备运行情况，维修，检验，事故处理和管理等都包含在内。1．工艺设备。以化工、石化设备为例，在对其危险性进行调研时，主要考察：设备本身结构是否满足工艺要求设备结构材料选择是否恰当材料是否遭受损伤如设备壁厚减薄、萌生表面裂纹和微空穴、金相组织变化、材料性能变化、金属表面鼓泡以及结构连接面开裂等能否耐介质的腐蚀如HCl水溶液腐蚀、高温硫腐蚀、堆焊层下的腐蚀、高温氢腐蚀和不同介质作用应力腐蚀开裂等能否满足强度、刚度的要求是否具有耐高温蠕变和疲劳载荷作用的功能密封性能是否良好安全保护装置和冗余系统是否配套等2．电气设备电气设备是否具有国家指定机构的安全认证标志电负荷是否符合要求电压是否符合安全电压值的规定绝缘、过载保护、短路保护、漏电保护以及防静电、防雷击等保护装置的功能是否完善自动控制系统的性能是否可靠有否应急措施预案安全管理规定执行是否严格等。3．特种设备

特种设备指的是锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道和大型游乐设施锅炉、压力容器、压力管道广泛应用于国民经济各个部门，它们运行的安全问题受到各国国家专门机构的监督与管理并一直为人们所关注。考察它们的危险性时，应着重探查它们失效的原因或失效模式，以便有针对性地采取措施杜绝危险事件的发生。锅炉、压力容器、压力管道常见的失效模式是腐蚀、萌生裂纹、材料性质劣化和泄漏等。如果容器或管道内的介质是毒物或易燃、易爆物质，一旦失效，发生泄漏或破裂，就会引起火灾和毒物扩散，不仅可能造成人员伤亡、财产损失，还会造成对环境的污染，后果不堪设想。4．设备危险性辨识的依据对设备存在危险性进行调研时，常常涉及两个方面内容：首先按照有关法律、法规、规范、标准相关条款进行考察，它是设备危险性判断的依据其次是根据设备本身的具体情况考察其存在的危险性和可能失效的模式。作为设备危险性辨识依据的法律、法规有许多种，最常用的是国家标准《重大危险源辨识GB18218-2000》和中华人民共和国国务院令第373号《特种设备安全监察条例》《特种设备安全监察条例》设备存在危险性应从3个方面进行考察：设备设计、制造设备的使用设备的检验、检测

（1）设备设计、制造在对设备设计、制造存在危险性进行调研时，应着重考察的内容是：设备设计单位有无取得国家有关部门的设计许可资格证书，有无与专业相适应的设计专家和审核人员，有无健全的管理制度和责任制度。设备设计文件有无通过国家特种设备安全监督管理部门核准的检测机构的鉴定。新设备、新部件，有无按照规范要求进行整机或者部件的型式试验。锅炉、压力容器、电梯、起重机械等设施及其安全附件的制造安装单位有无取得国家有关部门的生产许可资格证书。压力管道用的管子、管件、阀门、法兰、补偿器、安全保护装置等的制造单位，有无取得国家有关部门的生产许可资格证书。设备制造竣工出厂时，有无产品质量合格证明、安装及使用维修说明，监督检验证明和设计说明书等文件。锅炉、压力容器、起重机械等大型重要设备的安装、改造、维修是否由取得有关部门资格认证的专业队伍承担。（2）设备的使用在对设备使用存在危险性进行调研时，应着重考察如下内容：设备使用前，使用单位是否核对设备制造竣工出厂时，制造厂应当提供的文件（产品质量合格证明、安装及使用维修说明，监督检验证明和设计说明书）使用单位是否建立设备的安全技术档案---日常运行记录、维护、检修记录，故障事故记录和对事故分析、技术处理记录。使用单位是否对设备的安全附件、安全保护装置、测量调控装置及有关附属仪器、仪表进行定期校验、检修，并做记录。使用单位运行设备中有无存在严重危险隐患或被安全监督管理部门判为“监控使用”的设备，如有，安全监控措施是什么使用单位对设备使用危险性有无应急措施和救援预案。锅炉、压力容器和起重机械等特种设备的作业人员有无经过专业培训和持证上岗。使用单位是否严格执行设备的操作规程和有关的安全管理规章制度。（3）设备的检验检测在对设备检验检测存在危险性进行调研时，应着重考查如下内容：使用单位设立的检验检测机构是否经过国家有关机构核准可以从事本单位的设备检验检测工作。检验检测的仪器、仪表设施是否先进，从业人员是否经过培训，具有一定资格，持证上岗。是否具有严格的检验检测管理制度，是否能做到客观、公正、及时地出具检验检测结果和鉴定结论，能否对检验、检测结果和鉴定结论的正确性负责。如果检验、检测发现设备存在重大隐患，向有关主管部门报告制度是否健全，报告是否及时，应变处理制度是否完善。三、设备危险性辨识调研提纲

设备危险性辨识,首先要调查研究,取得资料,采集数据,进而考察可能失效的原因和危险种类。1．高压加氢裂化装置危险辨识调研提纲

作为风险辨识的重要依据,包括3个部分：（1）基础资料（2）设备资料（3）危险源分析资料（1）基础资料工艺流程,要求对构成流程的每一个单元逐一按图纸与现场实物进行辨识设备分布平面图,要求同上消防设备平面图,要求同上危险信息：危险材料目录,材料安全数据表,危险与操作现状调查,如操作参数和人因素及违规操作等,危险品库存量检测系统：气体检验,消防检验,毒物检验,报警仪使用状况防火系统：灭火剂、启动规程事故紧急处理系统安全阀或防爆装置：安放位置,功能是否正常安全联锁系统使用率工艺设计标准、规范（1）基础资料(续)技术管理、安全管理规章制度现场巡检记录,操作记录,工艺参数控制指标气象资料：常年平均气温、最高气温、最低气温,风向（风玫瑰图）历史记载：用于排放场地的沿革,引起伤害的统计资料和伤害模型,场地白昼与夜晚的人员分布场外情况：现场以外的居民1.6-8km以内土地使用情况，现场周围地形是否按规范设计和维护压力波动情况温度波动情况

(2)设备资料①塔器、换热器、反应器、加热炉、储器等数量：按压力等级分类统计型式、规格、尺寸制造厂、质保体系,制造工艺遵循规范、标准,制造年代、使用年代、设计寿命材料,焊接工艺、热处理等操作条件：介质、温度、压力、流量、液位功能：加热、冷却、反应、蒸馏、吸收、萃取、供水、供气（N2、H2

、空气等），其他状态：维修、开车、停车,更换催化剂等异常情况记录：超温,超压,着火,腐蚀,泄漏,爆炸,溢流,振荡,断裂,磨蚀等异常情况发生时间,处理方法等安全阀或防爆装置：功能正常否,维护,检查制度,设置位置管理规程：包括操作、维修等管理规程(2)设备资料（续）②动设备：泵、压缩机等动设备种类、数量,有无备用型号、规格、尺寸、制造厂家功能电机容量运行情况、完好率异常情况记录,技术处理档案维护、检修规程

(2)设备资料（续）③锅炉及相关设备锅炉位置和数目：用于供热,用于动力,压力,燃料种类,燃料储槽容量和位置空气柜和全部压力容器位置和数目关键机械：电机、泵、压缩机和其他电力设备位置和数目在突然停车时备用动力和照明装置是否有效输送机械目录由于暂停操作,这些装置是否会损伤或破坏；估计：日损失，可能的最长停车周期估计由于装置失效可能的财产损失值在停车事故中,购买动力或其他动力来源（电、蒸汽）的额外花费过去5年的损失锅炉何时停车进行内部检查(2)设备资料（续）④控制系统装置及仪表

控制系统布置控制系统功能,灵敏度,响应时间等使用状况,异常情况相关软件

⑤管道

物料管道长度、直径,压力等级法兰型式,公称尺寸,压力等级,数量管件、阀门型式,公称尺寸、公称压力,数量工艺副线和安全副线布置埋地管道状况管道异常情况记录管道振动状况管道维修记录管道管理规程（3）危险源分析资料①失效模式

腐蚀,腐蚀条件与材料适应度脆性失效、低温脆断、回火脆化,制造时材料是否做过冲击试验热裂纹、疲劳机理高温氢侵蚀,氢工况中材料运行时在Nelson曲线位置奥氏体不锈钢腐蚀裂纹局部腐蚀均匀腐蚀高温蠕变材料性能退化,σ相形成、渗碳、球化（3）危险源分析资料（续）②检验方法使用的检验方法（包括超声波测厚）监控方法有效性,有无正式检验程序③条件要求

设计和制造质量与标准要求对比装置制造质量、质量控制、维护程序与标准要求对比（3）危险源分析资料（续）④运行状况

计划和非计划停车每年中断数工艺是否稳定,是否存在可能造成失控反应或其他不安全条件堵塞或流体结垢情况泄压装置和传感元件状况被泄放的物质种类,最大量,流体在标准状况下沸点,相对分子质量泄漏可探测程度清洁运行工况

（3）危险源分析资料（续）⑤安全条件

流体自燃温度流体相（气相或液相）、工况压力有无惰性气体系统备用消防水系统是否能在爆炸情况下保持完整隔离区域能力（相关仪表在隔离区能否免受火灾和爆炸破坏）防爆墙能否耐最高压力危险时刻排放能力结构和电缆上是否敷放耐火材料消防水和泡沫系统完善否（包括消防水的监控系统）被泄放的毒物及其量毒物扩散系数,沸点,相对分子质量毒物探测器是否安装,功能如何毒物探测器与隔离装置联锁功能有无减缓系统(如水帘)泄放点400m范围内平均人数

2．埋地燃气管道危险辨识

（调研提纲）（1）基础资料（2）管道资料（3）环境资料（4）第三方破坏应考虑的问题（5）管道开挖现场测试（6）实验室分析测试项目（1）基础资料管网设计、施工、竣工资料管网分布图消防设备布置图危险信息：危险与操作现状调查，如操作参数和人因素及违规操作等检测系统：气体检验，消防检验，报警仪使用状况防火系统：灭火剂，启动规程事故紧急处理系统安全阀或防爆装置安放位置，功能是否安全联锁系统使用率技术管理、安全管理规章制度正常现场巡检记录、操作记录、参数控制指示等历史记载、事故记载、事故处理档案人口分布密度铁路、公路网分布管道周围建筑物、构筑物情况相邻、相交管沟与地下室连通情况自然灾害记录（2）管道资料管道长度、直径、材料、压力等级管件、阀门型式，公称尺寸、公称压力，数量管道异常情况记录管道振动状况管道埋地深度管道跨越资料管道腐蚀涂层：材料、厚度、结构，有无加设钢筋混凝土或钢套脱落、破损、击穿记录，修补记录阴极保护有关资料管道维修记录管道承插口密封情况

（3）环境资料挖掘记录（违章操作记录）违章建筑火车、汽车最大负荷，交通频率管道附近地面设施情况地下工业用电输送、感应和接地情况地铁、电气化铁路、变压器、高压线、避雷器接地等情况居民素质，公共道德，保护公共财产意识，有无故意破坏记录员工素质、技能情况管网周围是否存在地下车库

（4）第三方破坏应考虑的问题是否有管线施工协调机制燃气公司是否有完整的管线布置资料涉及燃气管线附近的施工是否有燃气专业人员的指导管线是否有明显的标志或警示牌是否有管线巡视制度是否配备专人进行管线巡视是否按规定定期进行管线巡视巡视人员是否认真巡视人员是否弄虚作假巡视人员是否具有应有的素质巡视结果是否及时上报是否有违章占压处理制度发现安全隐患是否及时采取有效措施予以纠正处理

施工前是否按规定勘测地质穿越地质断裂带时是否有采取相应的有效措施使用的管道是否能抵抗与设计要求相适应的地震是否尽量避免地下管线交叉施工在不可避免地下管线交叉施工的情况下，是否采取了防止造成地基下沉的有效措施发现管线附近打桩是否及时处理地基在管线安装前是否按规定预先处理管线上方车辆通行情况周围居民素质周围居民活动状况管道埋深数据

（4）第三方破坏应考虑的问题（续）（5）管道开挖现场测试

现场测试的项目包括：土壤电阻率、自然电位、腐蚀电流密度、防腐层厚度、防腐层电火花检漏、防腐层电阻、管道壁厚、管道腐蚀面积、管道最大腐蚀坑的深度、杂散电流的测试等。其中，对每一个（个别不具备采样条件的点除外）探坑点均要求采集管道金属材料、土壤等试样。（6）实验室分析测试项目土壤理化性能分析，pH、HCO3-、Cl-、SO42-、可溶性盐等管道材料金相组织分析管道材料的力学性能测试腐蚀产物电子探针和X衍射分析微生物对埋地管道腐蚀试验

四基于危险性分级的设备重要度根据所识别危险性的级别将设备重要度分类，并进而评定其风险水平，以便制订检测计划和维修计划，采取相应防范措施，杜绝事故的发生，这是一个被实践证明行之有效的方法。考虑到不同设备存在危险性的千差万别，有些处于极端危险的状态，也有些几乎没有什么危险。它们之间的差异，可通过定义重要度系数加以区分。作为举例，现以日本高压气体保安协会推荐的，适用于化工、石化等过程工业设备重要度分类方法加以说明。五、设备完整性评定适用条件：在对设备，特别是承压设备危险性进行调研时，无论在制造竣工资料或在用设备检测资料中，如果发现设备结构本体或焊缝存在裂纹，未熔合，未焊透，凹坑、气孔、夹渣、咬边等缺陷，应对这些缺陷的处理与否给予高度重视，考察是否对它们采取了必要的技术措施，或者是否通过了国家指定机构进行结构完整性的评定，符合“合乎使用”原则。《在用含缺陷压力容器安全评定GB/T19624-2004》国家标准

该标准涉及的失效模式有三种：断裂失效、塑性失效和疲劳失效。安全评定时，一种评定方法只能评价一种相应的失效模式，只有对各种可能的失效模式进行判断与评价后，才能出该含有超标缺陷的容器或结构是否安全的结论。安全评定方法根据评定对象的缺陷类型和评定准则的不同而不同，分为下列4种.

1.平面缺陷的简化评定

2.平面缺陷的常规评定

3.凹坑缺陷的评定

4.气孔和夹渣缺陷的评定《在用含缺陷压力容器安全评定GB/T19624-2004》国家标准评定报告内容被评定对象的设计、制造、安装、使用等基本情况缺陷检验数据材料性能测试数据或选用数据应力分析或应力测试数据综合安全评价与评定结论以及继续使用的条件PSMModel(Wheel)稽核品質保證設備完整性變更管理杜邦的“过程安全及風險管理模式”MANAGEMENTLEADERSHIP&COMMITMENTMANAGEMENTMANAGEMENTLEADERSHIP&LEADERSHIP&COMMITMENTCOMMITMENT製程技術作業程序及安全實務變更管理製程危害分析開車(啟動)前的安全檢核細微變更之管理訓練與績效承包商安全與績效事故調查與報告緊急應變设备设备变更机械完整性预开车安全审核设备质量保证工艺安全信息工艺技术工艺危害分析操作规程技术变更人员培训与效果承包商管理事故调查人员变更管理应急事故计划与响应审计一、概述工艺过程危险性分析是风险辨识的重要环节之一。通过调查研究，收集资料，分析历史的、现实的各种状况，寻求工艺过程的危险性，预测可能造成的危害和可能的损失。第四节工艺过程危险性工艺过程危险性分析内容首先要考察它的原料路线，产品、副反应物、排放物等的属性是否属于危险物质。其次是考察技术路线，采用什么工艺过程，是否属于高温、高压、有毒介质、操作条件严苛的工艺；工艺参数如温度、压力、浓度、流量是否为难以控制的工艺；是否属于接近物料爆炸极限的工艺；是否属于可能产生粉尘、烟雾爆炸性混合物的工艺；是否有放射性物质反应的工艺；是否为能量集聚难以控制的工艺；是否为临氢过程的工艺；操作条件是否处于引发装置材料回火脆化的工艺，如果是，开工升压温度是否随材料回火脆化性质变化而设定；工艺副线设计是否合理；工艺过程超温、超压、防火、防爆、防泄漏系统的设计是否恰当；工艺自动化控制系统是否先进，仪表灵敏度是否符合有关规定的要求。化工工艺过程分析要点对于化工、石化生产工艺的单元操作，如蒸馏、蒸发、传热、萃取、结晶、搅拌、干燥以及催化、裂化、加氢精制、裂解等过程的危险因素控制是否符合有关规范、规程的要求；对于动力系统，如锅炉燃烧过程、热力系统、水处理工艺、汽轮机、发电机系统等的设施、流程是否符合国家有关规定等。工艺过程危险性分析的方法美国道（Dow）化学公司火灾、爆炸危险指数法；英国蒙德(Mond)火灾、爆炸与毒性危险指数法日本六阶段法我国危险度分级法

二、美国道（Dow）化学公司火灾、爆炸危险指数法1.方法概述火灾、爆炸危险指数法主要用于易燃、可燃、活性物质的生产、处理、储存过程中危险性辨识与分析；也可以用于公用工程、动力系统、污水处理系统中危险性和潜在损失的识别与评价。该法的主旨是：通过对火灾、爆炸指数的分析，发现潜在火灾和爆炸的危险性，及时向有关部门报告采取措施量化和预测火灾、爆炸和反应性潜在事故的损失确定可能引起事故发生或使事故扩大的危险装置提出事故发生后最大可能损失、最大可能停工日数和停产损失的预测值2．计算程序说明该计算是以对物质危险性与工艺过程危险性的分析为基准编制的。危险指数体现了物质及其反应对工艺过程的影响。危险指数反映了系统的最大潜在危险和可能导致的损失，未涉及人因失误和管理因素的影响。计算中所用数据来源于以往经验的统计，尽管许多参数都已量化，但本质上仍属于相对比拟的结果。计算最终结果如最大可能财产损失、停产损失等都折算成美元表示，结合我国国情只能作为参考。3．选取工艺单元资料完整的设计方案、工艺流程图等技术资料导致火灾、爆炸等事故的历史资料资金单价(美元/m2)危险物质数量资料操作工况资料，如温度、压力等关键的单元操作资料和主要设备资料能量资料、包括生产过程中潜在化学能和其他形式的能量该方法对于处理物质数量也有限制:对工业生产而言，易燃、可燃或反应性化学物质不少于2268kg或2.27m3对中间试验而言，易燃、可燃或反应性化学物质不少于454kg或0.454m3

4．确定物质系数物质系数是表述物质由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸过程中所释放能量大小的内在特性，是最基础的数值。确定物质系数时，要研究工艺单元中所有操作环节,如开车、操作、停车过程中最危险物质的泄漏及运行中的工艺设备的工况，并确定最危险的物质和最危险的状态。物质系数是由美国消防协会标准5．确定工艺单元危险系数工艺单元危险系数F3包括一般工艺危险系数F1、和特殊工艺危险系数F2。一般工艺单元危险系数F1是确定事故损害大小的主要因素之一；特殊工艺危险系数F2是导致火灾、爆炸事故的主要因素。构成工艺危险系数的每一项都可能引起火灾或爆炸事故的扩大。计算工艺单元危险系数F3中的各项系数时，应选择物质在工艺单元中所处的最危险状态。可以考虑的操作状态有开车、连续运行和停车。应防止对过程中的危险进行重复计算，因为在确定物质系数时已选取了单元中最危险的物质，并据此进行火灾、爆炸分析，即已考虑到实际上可能发生的最坏状况。6．确定火灾、爆炸危险指数易燃物质如果泄漏引起火灾，可能生成冲击波或燃爆，会使设备、管道遭受破坏，也可能由于可燃物能量释放发生二次事故。火灾、爆炸危险指数主要用于估计生产过程中火灾、爆炸造成破坏的程度。火灾、爆炸危险指数F&EI=工艺单元危险系数F3×物质系数MF7.确定暴露面积工艺单元如果是小设备，以该设备的中心为圆心，以暴露半径为半径画圆。如果设备较大，则以设备表面向外量取暴露半径，然后画圆。在实际情况下，暴露区域的中心常常是泄漏点，经常发生泄漏的点是排气口+膨胀节和装卸料连接处等部位，它们均可以作为暴露区域的圆心。暴露区域面积S=πR2暴露半径R实际暴露区域面积=暴露区域面积+所选定的工艺单元面积

8.安全补偿系数9.暴露区域内财产价值

暴露区域内财产价值可由区域内含有的财产包括存在的物料的更换价值来确定，即更换价值=原来成本×0.82×增长系数

10.危险系数确定

危害系数表示单元中物料泄漏或反应能量释放所引起的火灾、爆炸事故的综合效应。损失计算基本最大可能财产损失B-MPPD基本最大可能财产损失是假定没有使用任何一种安全措施的事故损失，它是根据以往积累经验数据确定的，计算式为：B-MPPD=更换价值×危害系数

实际最大可能财产损失A-MPPD实际最大可能财产损失表示在采取适当的安全防护措施后,事故造成的财产损失,计算式为A-MPPD=B-MPPD×安全措施补偿系数

损失计算最大可能日损失MPDO停产损失VPM:月产值需要根据化学工业装置价格指数校正三、英国蒙德(Mond)火灾、爆炸与毒性危险指数法1.概述蒙德Mond火灾、爆炸与毒性危险指数法是英国帝国化学公司蒙德Mond分部(ImperialChemicalIndustriesLtd.MondDivision)发展的一种工艺过程危险性辨识与分析的方法，简称ICI蒙德Mond指数法。它是在1973年版美国道Dow化学公司火灾、爆炸危险指数法的基础上，于1974年开始研究并对其进行了改进和扩充,1979年正式发表。其后ICI蒙德Mond在1985年发表了第2版，1993年又发表了第3版。比较优势ICI蒙德Mond指数法与美国道Dow化学公司火灾、爆炸危险指数法相比较，其扩充的主要内容如下：引进了毒性的概念，将道Dow化学公司火灾、爆炸危险性指数法扩展为火灾、爆炸、毒性的综合指标进行工艺装置现实状况危险性辨识与分析时，采用了补偿系数，使最终分析结果更具有实用价值对工程及设备应用范围较道Dow指数法，更加广泛内容涉及了具有爆炸性化学物质的使用管理方法根据对事故案例的研究，提出了几种特殊类型工艺危险性影响处理应考虑的问题2.计算程序3．装置单元划分装置是由许多独立单元组成。与装置不在一起但有一定间距的挡火墙、防护堤等隔开装置的设施，也可作为单元。在选择装置的部分作为单元时，要注意邻近的其他单元是否存在有特殊工艺和有危险性物质。装置中具有代表性的单元类型有原料储区、供应区域、反应区域、产品蒸馏区域、吸收或洗涤区域、半产品储区、成品储区、运输装卸区、催化剂处理区、副产品处理区、废液处理区等。将装置划分为不同类型的单元主旨是便于对装置不同单元的危险特性进行辨识与分析，特别对装置中最危险的单元可以作为重点加以处理。4．物质系数B物质系数用物质的燃烧热或反应热表示其值。一般可燃烧物质，按标准状态下在空气中燃烧热来计算不燃烧物质，这类物质与氧气作用，不会发生放热反应，例如水、砂、氮气、四氯化碳、二氧化碳、六氯乙烷等,B=0.10中间物质或称边缘可燃性物质，属于这类物质的有.三氯乙烯，1,1,1-三氯乙烷、过氯乙烯、氯仿、二氯甲烷等。它们的物质系数可由反应热计算可燃烧固体粉尘，加入稀释剂的可燃性物质混合物等，B=0.10

5.特殊物质危险性M6.数量危险性Q7.一般工艺危险性P8.特殊工艺危险性S

特殊工艺指的是高温、高压、负压、低温操作、腐蚀、连接部位泄漏、振动、疲劳、硝化、磺化、聚合，在爆炸极限范围内操作，有粉尘、气云爆炸危险以及有强氧化性气体、可能生成自发火性物质和有静电的工艺等。9.布置危险性L10.毒性危险性T11.总危险系数四、日本六阶段法

日本劳动省颁布的化工企业六阶段分析法，是一种对工程项目安全性进行综合分析的方法，是一种全面的方法。评价步骤如下：1．资料准备（第一阶段）收集建厂条件，包括地质图，风向图，总平面布置图，原材料、产品等物理化学性质，工艺流程图，反应及加工处理过程，配管图，仪表和控制点流程图，安全设备的种类、性能及设置地点，设备操作要点，人员编制和配置，安全教育训练计划，其他有关资料和有关标准、规范等。2．定性分析（第二阶段）应用安全检查表对建厂条件、工厂内部布置、建筑、工艺和工艺设备、消防设施等进行检查，发现问题及时改进。3．定量分析（第三阶段）首先将装置分为若干单元，对各单元的物质、容量、温度、压力和操作等五项进行评定，每一项又分为A、B、C、D四个分段，分别对应分值10点、5点、2点、0点。最后按这些分值点数之和来确定单元危险程度的等级。4．安全措施（第四阶段）根据确定的危险程度等级，采取相应技术、设备和组织管理等方面的对策措施。5．用过去类似设备和装置的事故数据进行复查（第五阶段）根据设计内容参照过去同样设备和装置的事故情报做进一步分析，如果发现有不当之处，再按照第四阶段要求进一步采取整改措施。6．用FTA和ETA进行分析（第六阶段）对于危险度为1级的装置，最好用故障树FTA及事件树ETA再进行分析。五、我国危险度分级法第五节人因失误一、概述

人因失误也称人为因素失误。它的含义是生产过程装置或系统运行时，人为因素导致的失误。这里所谓的人为因素是指与人特性有关的特征，包括生理、心理、精神、学识、技能等。

事故发生涉及人因规律随着科学技术的迅猛发展，工程系统已经变得高度精密和复杂，不仅带来了巨大的经济效益和社会效益，而且正改变着人们的工作方式。在近代大型化工、石化、动力、冶金等行业，仪表、自动化控制已成为主要的作业形式。人们的工作由传统的直接操作转化为通过计算机、自动化系统进行远程监控。硬件、软件作业的可靠性不断提高，装置运行环境也得到很大的改善。总的情况是安全生产的形势逐渐好转，事故发生频率呈明显下降趋势。近年，由于技术的进步，系统或装置的安全状况虽然不断改善，但人因事故在总体事故中所占比例反而呈上升趋势，人为因素引起的事故已成为主要的事故源之一。事故发生涉及人因规律究其主要原因，有的是设备维修人员误操作和对自动化仪表检验、维修不力，有的是主管工程技术人员对系统真实情况判断错误，还有的是设计不完善以及违规操作、管理混乱等等。先进的设施和复杂系统，归根结底还是依据人们的意志进行设计、制造和操作的，人是系统运行的决策者。尽管系统运行中自动化、智能化局部代替了人的行为，但人的功能具有不可代替性。系统自动化水平的提高，仅仅带来了人们失误性质的改变，由直接操作失误转变为对自动化系统检测、维护、管理等的间接失误；由人们疏忽、马虎等类型的失误，转变为知识技术类型的失误，而疏忽类型的失误由自动化系统或联锁保护装置加以纠正。人因失误与人的可靠性人因失误与人的可靠性是相关的，它们是矛盾统一体互相关联的两个侧面。人因失误可用人的可靠性函数表示。人的可靠性分析（HumenReliabilityAnalysis,HRA）是以分析、预测和预防人因失误为研究核心，以期在系统或装置运行过程中，达到将人因失误概率减少到可接受的最低限。人因失误用人失效概率度量。它的含义是人在规定条件下和规定时间内不能完成规定任务的概率，记为Fe(t)人可靠性用人可靠度度量。它的含义是人在规定条件下和规定时间内完成规定任务的概率，记为

Re(t)本节主要内容人因失误产生的原因人因失误的预测状态转移过程中计及人因失误的装置可靠性预测人因失误的预防二、人因失误产生的原因1.压力在工作过程中，人承受的压力或负荷是影响人因失误的重要因素。关于人们承受的压力，一般由于个人的心理、生理承受能力或职业刺激引起。2．人的行为与心理状态人因失误指的是人的行为结果偏离了规定的目标或超过了可以接受的界限并产生了不良的后果。

人因失误原因按照人们心理状态的差异可以概括为如下4个方面信息输入失误。信息输入过程即人的感知过程。信息刺激人脑，由于环境因素、心理因素和生理因素的干扰，造成作业者对外来信息识别的失误。信息处理失误。信息处理是人将感知得到的信息，根据自身条件，如学识和经验进行推理、判断与决策等逻辑思维的过程。如果学识浅薄，经验不足，心理素质差，都会引起信息处理的失误。信息输出失误。作业者素质差，对信息做出错误的处理，就会产生信息输出的失误。心理紧张的失误。在作业者的学识、经验、技术能力和管理水平均较正常的情况下，心理紧张造成人脑觉醒水平下降，从而引起行为完成的差错是人因失误的内在原因。三、人因失误的预测1．数据的获取。人因失误预测的方法有多种，要根据系统或装置的特性进行选择，其中人因失误数据采集是难点。在实际工作中，人因失误数据也可以用下列方法进行收集直接观测进行数据收集，主要是通过模拟实验得到数据。通过对事故调查记录的分析得到数据。专家判断或者专家判断与贝叶斯方法相结合获取数据。2．人因失误率预测法人因失误率预测法是实际工程进行安全分析的通用方法，适用于人因失误分析，它有一套完整的表格，通过查表可以量化人因失误的结果。这种方法大体上分4个步骤：危险性辨识考察系统控制设施，完成故障树分析，着重了解操作对关键设备的影响和可能导致的失误事件。定性评价针对关键事件进行调查，对操作规程进行熟悉和了解，进行操作分析，建造人员可靠性分析事件树。定量评价人的行为受多种因素影响，如环境、执行任务程序、设备和任务状况、心理压力、身体条件、学识与技能等。根据这些影响人行为的因素，形成一个相对数值称为行为形成因子。这个数值的确定极为复杂，往往由专家判断，带有很大经验性。合理选择行为形成因子对定量评价十分重要。提出必要的建议

根据人因失误预测的结果，进行灵敏度分析，有针对性地提出防范失误措施的建议，降低系统的风险等级，提高安全运行水平。3．人机可靠性预测法人机可靠性预测法是用来对人-机系统中人的可能失误、对系统正常功能影响作出评价与预测的一种方法。它是将人-机系统中的人看作系统中的一个部件，按照可靠性理论，建立人行为的失误模型。人为失误率可靠度降低人因失误概率四、状态转移过程中计及人因失误的装置可靠性预测生产过程中系统或装置运行状态变化时是最容易出现人为差错的时刻。例如，操作参数的转换，过程工艺中催化剂更新与再生，物料填装或排放，操作工况置换等。状态转移过程中人因失误对系统或装置可靠性的影响，可以用马尔可夫随机过程求解。由于人的失误使系统或装置运行状态改变时人因失误概率的预测。状态转移过程中计及人因失误的装置可靠性预测。五、人因失误的预防人因失误产生的原因非常复杂，表现的形式各异，人因失误的预防也非常困难。建立事故过程模型，用以考察人的活动行为和事故之间的联系是寻求人因失误预防措施常用的方法。人因失误预防决策

实际工作中，在分解人的行为过程和对人行为完成情况进行考察后，一般从技术和管理两个方面采取措施作出人因失误预防的决策：预防人因失误的技术措施，主要包括：计算机控制；仪表自动化操作与监控；机器代替人的动作；设立冗余系统；采用联锁装置纠正人的误操作，建立预警系统，提高人的警觉、减少失误等，核心措施是用硬件和软件取代人的感官和体力，缓减人员直接操作的压力和生理、心理上的障碍。预防人因失误管理措施，主要包括：提高人员安全技术素质，建立健全安全法规，开展不同形式的安全检查，杜绝违章指挥，加强装置维护管理，消除隐患，强化操作者自我预防失误的能力，严格控制人员的异常行为，对危险性较大的作业设置安全监护等。预防人因失误的总体策略

3E原则Engineering工程，运用先进的工程技术手段，改进工作环境，提高工作效率，消除不安全因素；Education教育，包括安全教育和技能教育，使职工树立安全第一的思想，掌握安全生产必需的知识和技能；Enforcement强制，借助于安全管理规范和相关规章制度、法规约束人员的行为。本章小结本章重点：物质、设备、工艺过程及人因失误等危险源的辨识和危险性分析1.物质危险性危险物质及其分类、物质危险性的辨识2.设备危险性设备危险性辨识、基于危险性分级的设备重要度、设备完整性评定3.工艺过程危险性道（Dow）化学公司火灾及爆炸危险指数法、英国蒙得(MOND)火灾、爆炸与毒性危险指数法、日本六阶段法、危险度分级4.人因失误人因失误产生的原因、人因失误的预测、状态转移过程中计及人因失误的装置可靠性预测、人因失误的预防第三章失效可能性预测基本概念失效物理模型失效分析方法含缺陷结构安全评定第一节基本概念一、概述失效可能性预测是风险分析的主要内容之一，是风险评估、风险控制与风险管理的依据。在失效可能性预测中，首先要对失效原因进行分析，这里所谓的失效原因分析主要指的是失效物理原因的分析。从系统、装置或零部件材料的组织和结构在失效时可能发生的变化，寻找失效机理，建立可供计算的物理模型，直至得出失效的可能性，这是失效可能性预测工作中不可或缺的内容。失效物理模型类型

失效物理模型是失效物理学的重要组成部分，大体上可分为两类：物性论模型：它是由物理、化学、力学等方面的知识、结合工程失效现象提供的失效模型；概率统计模型：是一种数学模型。在失效可能性预测中，这两类模型都有其各自适用的领域。工程不确定性分类

一般将不确定性分为随机不确定性和模糊不确定性两类。随机性或称偶然性，如材料性质实验数据分散性所引起的不确定性；设计参数仅仅从小容量试样试验所得的数据进行估计引起的不确定性；由于尺寸效应、加工工艺、装配所引起的不确定性等。随机不确定性问题常用概率论方法处理。模糊性涉及模棱两可或难以用截然界限分清的内容。如人们的经验、判断、决策等均具有模糊性。模糊不确定性问题需用模糊集理论求解。失效可能性表述方法定性表述是“失效可能性”（likehood）“经常发生”，“可能但未曾发生”，“极少发生”或其他类似语言表示，往往具有一定的模糊性定量表述是“失效概率”（probability）以概率百分数表示但两者均可以根据实际情况，按照相关规范、标准或人们经验划分的等级表示。失效可能性预测方法失效可能性定性预测方法有许多种，如美国石油学会API581文件推荐的方法、风险频率分级法、风险因素语言变量求解法、模糊综合评价法等。失效可能性定量预测方法，即失效概率计算方法也有许多种。故障树分析（FaultTreeAnalysis,FTA）和事件树分析（EventTreeAnalysis,ETA）是常用的方法。二、失效概率与可靠度1.失效概率与可靠度失效概率与可靠度是一个问题的两个互补的侧面，同属于失效物理学和可靠性工程学研究的范畴。失效概率是指系统、装置或零部件在规定时间内，不能完成规定功能的概率，其值在[0,1]之间，一般表示为时间t的函数，记作F(t)或Pf可靠度则指的是系统、装置或零部件在规定时间内能够完成规定功能的概率，其值在[0,1]之间，记作R(t)设时间t是随机变量，为概率密度函数，则有

2．失效率或故障率在寿命期的度量单位内，系统、装置、零部件在[0,t]时段内没有发生失效的条件概率。记作失效概率与失效率的区别失效概率Pf表示在某一时段发生失效或出现故障的概率，主要反映装备在所有可能工作时间内的失效分布情况。失效率或故障率则表示某一时刻没有破坏的装备在其后紧接着的一个单位时间内失效数或故障次数与该未破坏的装备数的比值。它反映每一时刻的失效情况。3．平均失效间隔指对于可修复系统、装置或零部件，在相邻间隔的平均工作时间，即平均无故障工作时间，或称平均寿命。记作MTBF(MeanTimeBetweenFailure)失效率为常量的情况下，

4．失效前平均工作时间指对于不可修复系统、装置或零部件在失效前工作时间的平均值。即不能修复的产品从开始使用到发生故障的平均时间。记作MTTF(MeanTimeToFailure)5．维修度维修度可以分成以下两类：改善维修，是指所完成的未安排计划的作业。例如发生事故后，将系统、装置或零部件修复到规定的性能水平。预防维修，是指所完成的安排有进度计划的作业。它通过进行系统、装置或零部件的检查、检测、维护保养、状态监测和更换零部件等措施，防止即将发生的事故，从而使整个系统或装置得以保持规定的性能水平。维修时间与维修度维修包括诊断、排除或预防系统的各种事故的作业。维修时间是某个系统或装置所需的改善维修和预防维修作业时间的总和。维修度是评价对系统或装置进行维修时的方便和快速程度的指标，它通过完成各项维修作业所需的时间来评价。维修平均时间，记作MTTR（MeanTimeToRepair）维修度函数维修度函数m(t)可用下式表示q(t)为修理时间的概率密度函数，若以指数概率密度函数代入,则上式可写成

常量修理率

6．有效度指系统、装置或零部件在某一特定的瞬时能维修其功能的概率。时间的函数，用可能工作时间来表示的有效度是系统或装置在长时间使用的平均有效度。7．浴盆曲线，又称寿命曲线

是以失效率作为寿命的函数标绘的曲线三个失效期代表了失效的三种类型。Ⅰ为早期失效期，基本上反映了系统、装置或零部件的制造质量，往往在试车或试运行中出现。在排除早期失效的各种故障后，投入正常运行，失效率达到最低水平，进入偶然失效期Ⅱ。此时失效率几乎为一常量。偶然失效是由于偶然因素引起，如工艺缺陷、材料弱点、维护不良、操作错误以及环境因素等造成的。当使用寿命超过一定限度后，装置的失效率逐渐提高，或者虽然没有明显的失效，但通过检查或监测，发现异常现象，这就是寿命损耗期Ⅲ。装置失效率的提高，主要由于腐蚀、过载、磨损、疲劳等所引起的，表明装置需修理或更换。第二节失效物理模型应力－强度干涉模型最弱环模型纤维束模型反应速率模型一、应力-强度干涉模型1．应力-强度干涉模型的意义应力是指影响产品功能的各种外界因素，它包括载荷（力、力矩、转矩等）、变形、温度、磨损、腐蚀、电流、电压等。强度是指产品承受应力的能力，它包括承受上述各种形式应力的能力。装置或零部件受到载荷作用会产生应力，应力与装置或零部件材料强度之间的关系是决定装置或零部件是否失效的一个很重要的原因。在工程实际中，装置或零部件承受载荷时所产生的应力和材料强度一般都是随机变量，并且分别具有一定的分布规律。如果强度分布值大于应力分布值，显然强度足够，装置安全可靠。反之，则认