技术综述关于完善我国萧山压力容器压力管道定期检验规范体系的思考陈钢,贾国栋,谢铁军,左尚志,孙亮比分析。针对经济性与安全性、一般性与特殊性统-的需要,技术进步的需要和转变检验思路的需要,提出了完善我国现行萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系的思路。即:对一般性的萧山压力容器和压力管道,沿用现行的萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系;对成套装置和特殊萧山压力容器,建立包括(bāo kuò)风险评估、合于使用评价、在线检验检测的技术规范和标准的检验规范体系。
1当前技术规范体系的形成萧山压力容器、压力管道作为涉及公共安全的特种设备,应当实施定期检验,《特种设备安全监察条例》第二十八条的规定/特种设备使用单位应当按照安全技术规范的定期检验要求,在安全检验合格有效期届满前1个月向特种设备检验检测机构提出定期检验要求。检验检测机构接到定期检验要求后,应当按照安全技术规范的要求及时进行检验。未经定期检验且检验不合格的特种设备,不得继续使用。“其中,与萧山压力容器、压力管道的定期检验相关的安全技术规范主要包括《萧山压力容器安全技术监察规程》、验规则》和《在用工业管道定期检验规程》等。
我国目前的萧山压力容器、压力管道定期检验技术规范,其基本技术路线是通过检查和检测发现缺陷,根据缺陷情况评定容器、管道的安全状况等级,根据安全状况等级确定容器、管线的定期检验周期。不锈钢萧山储气罐密封性好;密封式设计彻底杜绝了空气飘尘中有害物质和蚊虫入侵罐内,确保水质不受外界污染和滋生红虫。这一技术路线的形成始于20世纪80年代初期,针对当时普遍存在的萧山压力容器缺陷严重,制造质量/先天不足“这一现实,根据”合于使用“的原则对设备进行安全状况分级,将不能保证安全使用的设备报废淘汰,将虽有原始制造缺陷,但仍能安全使用的设备保留并加以分级管理。与此技术路线相匹配,劳动部于1987年发布了文件《在用萧山压力容器检验和缺陷处理意见66,并在此基础上,于1990年颁布了技术法规《在用萧山压力容器检验规程》,正式以法规形式确立了这一技术路线。2003年颁布的《在用工业管道定期检验规程》和2004年颁布的《萧山压力容器定期检验规则》也基本沿用了1990版《在用萧山压力容器检验规程6的技术路线。
与此同时,从“七五”开始,到“八五”、“九五”、天大学、华东理工大学、合肥通用机械研究院等单位为主的科研团队,通过攻关课题研究项目,致力于开展缺陷的合于使用评价方法的研究工作,取得了丰硕成果。作为课题成果的集成,形成了标准《在用含缺陷萧山压力容器安全评定》,进一步提高了我国萧山压力容器和压力管道的合于使用评价水平,从合于使用评价的角度补充完善了我国目前的萧山压力容器、压力管道定期检验技术规范。
应当说,“发现缺陷、判定等级、确定周期”这一技术路线以及相应的技术规范和标准,在解决我国在20世纪80年代初期萧山压力容器和20世纪90年代末期工业管道所面临的大面广的历史遗留问题,保证特种设备的安全使用等方面,发挥了极大作用。
实践证明,当前的定期检验规范适用于量大面广的一般性萧山压力容器和压力管道的定期检验,但随着我国经济的快速发展、技术的不断进步,萧山压力容器和压力管道的定期检验面临一些新的问题。一方面是承压类装置向大型化、高参数方向发展,运行风险和不可预见因素加,检验难度越来越大,当前规范对很多新的技术问题,不能完全予以解决;另一方面,我国加入WTO和全球经济一体化的发展,提出了装置长周期运行的客观需求,传统的频繁停机的检验思路不能适应这一需求。本文通过与美国石油协会技术体系的对比,提出了完善我国萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系的一种思路,与大家共同探讨。
2与API检验规范的对比API技术规范标准体系,是一个涉及石油化工的全过程的非常庞大的体系。该体系中的设备定期检验规范,是国际上比较先进,被世界各大石化公司普遍采用的设备定期检验规范,包括从萧山压力容器、压力管道、常压萧山储气罐到安全排放装置等一整套的规范和技术文件,以萧山压力容器的定期检验为例,就包含了API 510《萧山压力容器检验规范》、APIRP580《基于风险的检验推荐方法〉〉、API 581《基于风险的检验基础资源文件》、APIRP579《合于使用评价推荐方法》等多个规范或文件,形成了从风险评估到定期检验再到合于使用评价的完整的技术体系。
本文将我国的容器检验规范《萧山压力容器定期检验规则》与前面所述的API相关规范在几个关键点上进行对比,这对于完善我国萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系是十分有益的。
2.1检验周期的对比2.1.1我国规范全面检验一根据安全等级确定。
耐压试验一每2个检验周期进行一次。
可见,中国的检验规范对检验周期的规定刚性较大,对于萧山压力容器,除个别情况外,若要延长检验周期,必须经过严格的程序。
外部检验一每5年至少进行一次。
内部检验和在线检验检验周期不应超过按照腐蚀速率评估的剩余寿命的一半或者10年。如果评估认为其安全运行时间少于4年,则检验周期为其安全运行的剩余寿命,长不得超过2年。
耐压试验一不是必须进行,但检验结果认为有必要时和经过修理改造后的萧山压力容器,应进行耐压试验。
可见,API规范对于检验周期的规定是比较柔性的。此外,还可根据风险评估的结果确定检验周期。
2.2接纳RBI和制定检验计划、选取检验方法的对比2.2.1我国规范当前规范没有接纳基于风险的检验,制定检验计划前,不进行设备的风险分析,根据上次定期检验给出的固定检验周期制定检验计划,检验员根据经验选取检验方法。
2API规范允许采用基于风险的检验,依据RBI结果,制定设备的检验计划,选取相应的检验方法。RBI的评价结果,可用于合理地确定设备的检验周期。
2.3接纳在线检验的对比1我国规范没有允许用在线检验代替停机的全面检验。
2API规范可以采用在线检验替代内部检验,但应满足如下条件:受结构尺寸的限制或缺少入口,不可能进行内部检验;125m
M、剩余寿命大于10年,且同时满足:1)介质对容器腐蚀特性起码累计了5年或有同类介质可比较的运行经验;2)外部检验未发现问题;3)运行温度不超过材料蠕变温度范围的下限;4)不会有环境开裂和氢损伤;5)容器不是带极或极板堆焊。
2.4考虑损伤方式的对比2.4.1我国规范对于使用过程中可能产生的应力腐蚀裂纹、材质劣化等损伤方式,没有给出具体的评价方法。相应的缺陷评定标准中对于使用中产生的缺陷评价,也仅适用于局部减薄和非材质劣化类裂纹的评价。2.4.2API规范涵盖的损伤方式主要为使用中可能产生的损伤,包括腐蚀、疲劳损伤、蠕变损伤、超温损伤、氢损伤、氢脆、应力腐蚀裂纹。当存在以上损伤方式的可能时,应加必要的检查方法,其检查结果可根据APIRP579进行合于使用的评价。APIRP579可进行的评价类型包括脆断评价、均匀减薄评价、局部减薄评价、点蚀评价、气泡和起层评价、焊接未对正和壳体变形评价、裂纹型缺陷评价、蠕变区域内工作元件评价和火灾危害性评价。
2.5检验结论的对比2.5.1我国规范根据检验结果,主要是针对缺陷的情况,给出容器的安全状况等级,并根据安全状况等级确定容器检验周期。
对检验结果进行综合评价,以保证容器在给定工况条件下安全使用为前提,根据容器的剩余寿命,确定容器的检验周期。
2.6小结通过上述对比分析可知,我国当前的定期检验规范在适用于量大面广的一般性萧山压力容器和压力管道的定期检验的同时,对于大型成套装置和特殊萧山压力容器的定期检验,还有进一步完善之处:我国尚未建立自己的RBI技术规范,国外的RBI技术规范,在某些方面并不适合我国的具体情况,如未考虑制造质量对风险的影响。
我国规范规定的检验周期刚性较大,不能完全满足大型成套装置长周期运行的客观需求。
我国规范尚未允许采用在线检测代替全面检验,既与长周期运行的要求不相适应,又在一定程度上限制了检测技术的发展。
我国当前的缺陷评定标准更多针对制造缺陷,使用中产生的缺陷的评价仅适用于局部减薄和非材质劣化类裂纹,并且,法规对合于使用评价有非常严格的限制,使得这一技术难以得到真正应用。
未强制要求在检验计划制定前进行失效模式和风险分析,使得检验方法的选取取决于检验人员的水平和经验,从总体上具有一定的盲目性。检验周期的确定与设备的剩余寿命无直接关系,其依据(yī jù)的科学性尚不充分。
对于特殊、复杂性设备,还缺乏明确、具体的技术指导。
3完善我国当前萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系的必要性通过与国际上先进的API规范的对比,并结合国内当前的客观需求可知,对我国当前的萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系进行完善己经迫在眉睫,其必要性主要体现在以下几个方面。
3.1大型成套装置长周期安全运行的需要一安全性与经济性和谐统
一、-般性与特殊性统筹兼顾的需要如前所述,我国当前的定期检验规范体系对于量大面广的一般性萧山压力容器和压力管道的定期检验发挥了重要作用。同时,我国加入WTO以后,各个行业均面临着国际市场残酷而激烈的竞争,其中很重要的一点就是成本的竞争。对于流程工业来讲,有效降低成本的办法之一就是延长成套装置的运行周期。与国外相比,我国成套装置的停产检修周期要短得多。考虑到单套装置停产对上、下游生产(Produce)的影响,我国公司的运行成本在竞争中明显处于劣势。有鉴于此,国内大型承压类成套装置的使用单位,均提出了延长装置检修周期的要求。但是,长周期运行的首要前提就是安全,没有安全,长周期也就失去了意义。解决这个问题的实质是处理好安全性(security)与经济性的关系。但目前的问题是,由于长期以来的思路是通过频繁停机检验来确保设备的安全,面对/长周期“这一客观需求,我们无论从基础数据、法规体系上,还是从技术方法、检验检测设备的手段上,都需要进行大量的工作。因此,对于一般性的萧山压力容器和压力管道,沿用现行的萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系;对于成套装置,建立与其长周期运行需求相适应、针对性较强的检验规范体系,即解决好一般性与特殊性的关系,己经成为当务之急。3.2受检设备复杂程度提高的需要一技术进步的需要为了满足市场需求的不断加,应对中国加入WTO之后的竞争压力,生产装置大型化、高参数化势在必行。如乙烯单套装置生产能力己经从初的每年几万吨,发展到今天的每年近百万吨,煤液化装置中直径5
M、高20m的加氢反应器的高工作温度达454 *
C、高工作压力达20MP
A、大壁厚达340m
M、重量达1900t.在装置大型化的发展过程中,很多技术都是应用,不可预见因素加,目前检验规范的技术要求,无法覆盖这一类容器。此外,近年来我国很多炼油装置的原料从低硫、低酸变为高硫、高酸,由于工况趋于恶劣,导致检验检测和结果判定的复杂程度大大加。如果检验技术路线和相应的检验规范不以进行失效机理分析为前提,不以掌握设备的剩余寿命为核心,在检验方法的选取、检验周期的确定等方面,就必然存在较大的盲目性,长此以往,就可能导致安全隐患。尤其对于一些高风险设备,由于参数很高,装置巨大,一旦发生事故,破坏将更为巨大,损失将更为惨重,影响将更为恶劣。因此,对于特殊萧山压力容器,建立与复杂程度相适应的检验法规体系,是技术进步的需要。
3.3检验目标从“解决先天不足”到“防患于未然”
转变,检验思路从“”治病“到”防病“转变的需要一转变行业观念的需要我国当前的定期检验规范体系,从其建立的背景看,更多的是为了解决二十年前我国承压设备中普遍存在的制造质量”先天不足“问题,是一种补救措施,而不是预防机制。如果说,这个体系己经基本解决了”生存“问题的话,那么,面对当前经济发展和技术进步所带来的客观要求,现在要进行的工作,更多的是解决‘发展”问题,是’防患于未然“的工作。
如果不尽快开展这方面的工作,随着装置的不断大型化、高参数,随着运行周期越来越长,暴露的问题也将越来越多,安全隐患也将越来越大。萧山压力容器并对每个类别的萧山压力容器在设计、制造过程,以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。萧山压力容器已实施进口商品安全质量许可制度,未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口。如果用“发现缺陷”一“治病”来概括当前的定期检验规范体系,那么未来的体系应当是“掌握机理一防病”。
这实际上是一个转变行业现有定期检验观念的问题。分气缸锅炉的主要配套设备,用于把锅炉运行时所产生的蒸汽分配到各路管道中去,分汽缸系承压设备,属萧山压力容器,其承压能力,容量应与配套锅炉相对应。分汽缸主要受压元件为:封头,壳体材料等。对我国当前萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系进行完善,使其既适合中国国情,又在技术上与国际接轨,适应经济发展、技术进步的需要,是转变行业观念的需要。
4对完善后的我国萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系的思考4.1完善后的体系概述可以设想,完善后的我国萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系总体上由两个模块构成,充分体现一般性与特殊性、安全性与经济性的统一。
个模块适用于量大面广的一般性萧山压力容器、压力管道,基本沿用现行的萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系。
第二个模块适用于成套装置和特殊萧山压力容器。
该模块以风险评估和危险源辨识为前提,根据评估结果确定检验计划,允许采用在线检测和合于使用评价,以设备的剩余寿命为检验核心,根据剩余寿命确定设备检验周期。这一模块包含典型成套装置、典型设备的检验指导规则,包括风险评估、合于使用评价、在线检验检测的技术规范和标准。
4.2第二模块的框图第二模块的框图见,其左侧为实施检验的检验过程,右侧为与各个过程相对应的检验技术规范或标准。
42.1框图的过程说明对于成套装置内的设备,应当首先对装置进行风险评估和危险源辨识,判定装置内设备的风险,其依据为《一般性风险评估技术规范》和《成套装置、特殊性设备检验规则》,其中《成套装置、特殊性设备检验规则》以相关检验方式分为停机检验和在线检验,对于按照检验计划,在装置停机前应进行检验的设备,实施在线检验。
对于停机检验或在线检验中发现缺陷的设备,无法进行修理的,按照《合于使用评价规范》进行合于使用评价。
通过检验结果汇总,按照《成套装置、特殊性设备检验规则》和《设备损伤机理技术标准》确定各台设备的剩余寿命和检验周期。
装置内各台设备剩余寿命确定以后,综合考虑动设备维修需要、仪器仪表维护需要等其他影响装置检修周期的因素,根据《装置综合评价技术标准或指导文件》确定装置的检修周期。对装置检修期长于设备检验周期的设备,应采用在线检测(检查并测试)。
根据设备检验检测结果和剩余寿命分析结果,进一步完善风险分析结果,在此基础上,还可对装置检验计划进行再调整。
4.2.2第二模块的特点涵盖各类装置、典型特殊设备的特殊性检验规则,与模块共同构成萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系的总体架构,充分体现了一般性和特殊性的辨证关系。
检验对象从当前规范的单台设备发展为整套装置,把装置作为一个整体,建立系统的检验策略。
在制定检验策略、实施检验、确定设备的检验周期过程中,从当前规范与装置工艺流程无关发展为与工艺流程密切相关。
合于使用评价标准的评价对象从以制造缺陷为主转变为以使用中产生的缺陷为主。
检测技术标准从针对停机检测方式发展为同时针对停机检测和在线检测方式。
5规范的支撑条件和需着手进行的工作为了完善我国当前的萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系,既需要政府的大力支持,也需要设备使用单位的积极配合和检验技术机构的不懈努力。主要的支撑条件和需着手进行的工作如下:政府的特种设备安全监察机构,在法规立项、新技术试点应用等方面给予大力支持。
通过攻关课题等科研项目,进行新体系技术支撑(sustain)的研究工作。
设备主要使用单位,尤其是中石化、中石油等特大型承压类成套装置使用单位,在选择试点装置、攻关课题配套资金等方面的积极支持与配合。
检验技术机构(organization)在科研和工程应用过程(guò chéng)中,逐步积累数据,并对基础数据库进行整合集成,对技术方法不断进行完善与创新。
加强检验人员的技术培训工作,适当调整当前检验人员培训内容和方向,增加萧山压力容器、压力管道用材料、腐蚀、工艺及失效判定等方面知识。
6结语综上所述,http://shaoyang.rzbxgc.com完善我国现行萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系,对一般性的萧山压力容器和压力管道,沿用现行的萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系;对成套装置和特殊萧山压力容器,建立包括风险评估、合于使用评价、在线检验检测的技术规范和标准的检验规范体系,是经济性与安全性、一般性与特殊性统一的需要,是技术进步、转变检验思路的需要。
完善我国现行萧山压力容器、压力管道定期检验规范体系意义重大、任务艰巨,但只要政府、设备使用单位和检验技术机构能以推动行业进步、切实保障(起保障作用的事物)特种设备安全为目标,共同不懈努力,克服前进中的种种困难,将指日可待。