压力容器设计阶段风险评估存在的问题和建议

1、 压力容器设计阶段风险评估存在的问题和建议 摘要：针对危害的识别、失效模式及失效后果和可能性的计算等内容，对类压力容器设计阶段中风险评估过程进行了阐述。对该过程中存在的一些问题如数据的来源、可能性计算中因子和系数的取值以及管理系统评估系数的取值等进行了讨论。建议对目前我国压力容器的使用单位进行调研，建立和完善相应的基础数据库;通过调研、实验，并借鉴专家的意见，总结出适合中国国情的系数和因子取值参考标准。关键词：压力容器；风险评估；问题；建议引言在我国，风险管理研究起步较晚。“风险”一词是1980年首次由周士富提出的。压力容器设计阶段风险评估最早出现于欧洲，如欧洲的ped指令。发达国家十分重视设

2、计阶段早期的风险控制，如澳大利亚as1210-1997、美国api571、英国bs7910等风险评估标准。我国在2009年8月31日正式颁布tsgr0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程（简称固容规），其中第3.6条要求：对第类压力容器，设计时应当出具包括主要失效模式和风险控制等内容的风险评估报告。gb150.1-2011压力容器也增加了容器设计阶段进行分析评估的要求和实施细则。压力容器设计人员应根据相关法规或设计委托方要求，编制针对容器预期使用状况的风险评估报告，充分考虑容器在各种工况条件下可能产生的失效模式，在材料选择、结构设计、制造检验要求等方面提出安全措施，防止可能发生的失效

3、。1压力容器的发展现状压力容器的内部或者外部都要承受气体和液体的压力，并且是对安全性有极高要求的封闭压力容器。早期的化学行业，压力容器的反应压力一般都不超过8mpa。然而，当合成氨和聚乙烯等较高压力生产的相关工艺出现后，就使得压力容器的压力要求高达150mpa。随着电力、化工、以及石油等行业的迅猛发展，压力容器的容量持续变大，压力容器的工作温度范围也变得越来越宽，有些压力容器在运行的过程中有耐介质腐蚀的要求。从二十世纪五十年代以来，核力发电站的快速发展对压力容器有了更高层级的安全和技术等方面的要求，这就进一步促进了压力容器的发展，从而更加广泛应用于社会的各行各业中去。压力容器一般为圆柱形，但是

4、也存在着球形或者其他形状。根据压力容器结构形式的不同，可以划分为多层式压力容器、绕板式压力容器、热套式压力容器、锻焊式压力容器和厚板卷焊式压力容器。常规情况下，压力容器一般是用钢材料设计生产，但也可以用钛、铝等有色金属、耐压玻璃钢和预应力混凝土等高标准的非金属材料制作而成。压力容器在使用中存在着易燃易爆的风险，严重的话还会发生灾难性事故。为了确保压力容器在安全稳定运行的情况下达到设计先进、易于制造、结构合理、使用可靠和造价经济等设计目标，世界各国都已经根据本国国情制定了相关的压力容器规程规范和设计标准，压力容器在设计、制造、检验、使用等过程中必须予以严格遵守。2风险评估中存在的问题设计阶段进行

5、风险评估首先要进行承压设备的危害识别，而设计阶段的危害识别是根据使用单位(用户)提供的设计数据结合承压设备的失效模式和损伤退化机理数据库进行识别的。压力容器失效模式、典型损伤退化机理与寿命数据库的建立需要对大量设计、制造条件与使用工程失效情况进行统计分析与整理。然而国内这方面的工作还不是很成熟，主要是参考国外基于风险检测的数据库。笔者进行承压设备危害识别的数据库均取自api581，但无论是从材料性能、设计制造还是超期使用方面，国内、外都有较大的差别，因此设计阶段进行的承压设备危害识别不是很准确、严密。在设计阶段风险评估可能性的计算过程中要进行一些系数和因子的取值，这些取值的严密性直接影响到可能

6、性计算的结果，最终影响风险评估的准确性。在设备修正系数的计算中要对通用子系数、机械子系数和工艺子系数进行取值，但是在这些取值中有很多都会随着设备的运行过程发生变化，所以设计阶段这些系数的取值与实际使用过程中这些值的相近程度对设计阶段风险评估的结果影响很大，从而对设备所采取的安全防护措施和事故发生后的应急预案也有很大的影响。在可能性计算中还有一个管理系统评估系数，它虽然不改变设备项的基于风险的评级顺序，但可能对每一设备项和该研究的合计风险计算的风险总水平有显著的影响。管理系统评估系数一般都是从影响装置风险的一个设施或运行装置的管理系统评估结果中推导出的。而评估结果一般都是通过在设备运行过程中的现

7、场调查和面谈回答问题得到的。由于我国还缺乏设计阶段的相关评估经验，因此目前的研究主要是吸取国外的做法和一些基于风险评估的检验研究方法。3容器设计阶段风险评估存在问题的解决措施3.1了解压力容器运行监测与监控压力容器运行期间的安全监测与监控目的是及时发现操作上或设备上所出现的不正常状态，主要监测与监控以下三方面：工艺条件方面：主要监测与监控操作条件，包括操作压力、操作温度、液位等；工作介质的化学成分，物料比等。设备状况方面：主要监测与监控各连接部位有无松动、泄漏、渗漏现象；部件和附件有无塑性变形，腐蚀等。安全装置方面：主要监测与监控安全装置（安全阀、爆破片等）以及与安全有关的计量器具（温度计等）

8、是否保持良好。通过监测采取相应措施进行调整或消除，防止异常情况的扩大和延续，保证容器安全运行。了解压力容器运行安全必须的监测和监控内容，有助于设计人员有针对性地提出具体的运行参数和风险控制要点。3.2了解压力容器制造中的主要缺陷根据笔者多年工作经验，压力容器制造期间的主要缺陷汇总为：板材中缺陷：非金属夹杂、化学成分不合格、裂纹、热处理缺陷等。锻件中缺陷：非金属夹杂、锻造裂纹、夹渣、龟裂等。焊接缺陷：成形不良、表面气孔、烧穿、凹陷等外观缺陷；气孔、夹渣、未熔合、未焊透等埋藏缺陷。冷、热加工成形：加工硬化、金相组织改变等材料性能降低等。容器制造精度：内径超差、对口错边量超差、棱角度超差、接管法兰位

9、置超差、接管法兰面倾斜度超差等。卧式容器：鞍座底板平面度超差，两鞍座底板不在同一平面等。塔式容器：塔体直线度超差、塔盘支撑圈水平度超差、裙座地脚螺栓座位置超差等。换热器：管板密封面焊后变形、管箱法兰密封面焊后变形、u形管冷弯后残余应力过大、换热管与管板连接的焊接缺陷、换热管与管板连接的过胀和欠胀等。焊后热处理：变形、过大的热温差应力、延迟裂纹、不锈钢材料敏化等。水压试验：立式容器卧置耐压试验不合理的支撑、容器内部冲洗及干燥困难引起腐蚀等。搬运和吊装：未设置吊耳或壳体刚度不够无法设置吊耳造成搬运吊装困难，吊耳设置不合理产生过大应力等。了解压力容器制造期间可能产生的这些缺陷，有助于设计人员有针对性地提出制造检验要求和风险控制要点。结语设计阶段开展风险评估工作，可以减少压力容器因设计要求不足导致在使用过程中发生突然失效或过早失效，也可避免因要求过高造成不必要的浪费。同时，还能使设计人员经过对压力容器系统内各种危险、产生原因、失效模式与机理得到综合归纳分析及评估后，有目的地提出较有效合理或可靠的风险控制方案，为消除安全隐患奠定基础。设计阶段进行风险评估时也遇到很多问题，最主要的还是要建立适合中国国情的数据库，如各类介质的特性、失效机理、失效模式以及材料在介质中的性能等。在风险评估可能性计算过程中，最好总结出一个适合中国国情的系数和因子的取值参考