劉佩銘(中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院，吉林 吉林 132002)

基于失效模式與風(fēng)險(xiǎn)評估的設(shè)計(jì)

劉佩銘(中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院，吉林 吉林 132002)

在設(shè)計(jì)階段開展風(fēng)險(xiǎn)評估是當(dāng)前世界壓力容器界提出的應(yīng)用失效模式設(shè)計(jì)理念的方法。這種模式在最開始由歐盟提出并且投入實(shí)踐。這個(gè)指令中把危險(xiǎn)性分析當(dāng)作組件設(shè)計(jì)中的前提條件，并且在實(shí)際設(shè)計(jì)階段開展危險(xiǎn)性復(fù)分析，目的是檢查壓力裝置在相應(yīng)壓力條件下的危險(xiǎn)性，避免因?yàn)榻M件或者外殼出現(xiàn)機(jī)械故障，進(jìn)而導(dǎo)致介質(zhì)外溢或者相關(guān)危險(xiǎn)。

失效模式；風(fēng)險(xiǎn)評估；設(shè)計(jì)；

在實(shí)際設(shè)計(jì)階段全面分析壓力容器的風(fēng)險(xiǎn)控制方法，并且評估相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)是必要的環(huán)節(jié)。本文分析了當(dāng)前的壓力容器設(shè)計(jì)狀況，并且闡述了風(fēng)險(xiǎn)評估的相關(guān)內(nèi)容。樹立以失效模式設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的安全理念，對于確保壓力容器的實(shí)際使用壽命遺產(chǎn)壓力容器的運(yùn)行可靠性來說具有重要的意義。

1 失效模式以及風(fēng)險(xiǎn)評估的狀況分析

在《固容規(guī)》中加強(qiáng)對于設(shè)計(jì)階段的風(fēng)險(xiǎn)評估規(guī)定是我國當(dāng)前進(jìn)行的嘗試性工作內(nèi)容，是對于設(shè)計(jì)失效模式以及風(fēng)險(xiǎn)控制的嘗試。實(shí)際的目的是在設(shè)計(jì)階段就全方面的探究壓力容器可能出現(xiàn)的失效模式，進(jìn)而采用更為安全可靠的設(shè)計(jì)模式，確保壓力容器的安全性，這對于壓力容器操作人員以及安全管理人員的安全來說具有重要的意義。

《固容規(guī)》已經(jīng)實(shí)施了許多年，但是對于一些壓力容器，還沒有樹立失效模式以及風(fēng)險(xiǎn)控制的設(shè)計(jì)觀念，相關(guān)具有壓力容器設(shè)計(jì)資質(zhì)的單位并沒有重視起這方面的問題。究其原因，就是我國還沒有形成相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系，所以這種模式的設(shè)計(jì)方法以及風(fēng)險(xiǎn)評估沒有被加入到壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范中，相應(yīng)的科學(xué)研究也只是停留在論證階段。如何在設(shè)計(jì)階段就控制相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)并且識別潛在的危害，是具有較強(qiáng)研究價(jià)值的問題。如果壓力容器的設(shè)計(jì)人員以及制造廠商沒有良好的識別環(huán)境因素、操作條件以及工況，那么就難以得出正確的風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告[1]。

2 壓力容器設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念

對于制造廠的相關(guān)設(shè)計(jì)人員來說，他們只是被動(dòng)的根據(jù)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。他們都是圍繞著某一個(gè)設(shè)備單體進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以在客觀條件的影響下不能全面的掌握相關(guān)設(shè)備在工藝裝置中的實(shí)際作用，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)是制造廠的主要設(shè)計(jì)思路，他們更多的重視制造工藝的可行性、材料的可加工性能[2]。

如果僅僅根據(jù)工藝設(shè)備數(shù)據(jù)條件進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)，那么就會忽略重要的安裝、運(yùn)輸以及重力荷載等因素。在實(shí)際使用設(shè)備的過程中，就會出現(xiàn)忽略失效模式的問題。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員可能不具備必要的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所以設(shè)計(jì)的容器知識考慮到了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的強(qiáng)度要求，為了追求綜合經(jīng)濟(jì)成本，忽視了實(shí)際的失效模式。如果設(shè)計(jì)人員的實(shí)際設(shè)計(jì)階段全面的考慮失效模式以及在安裝、運(yùn)輸是設(shè)備因?yàn)閯傂圆疃鴮?dǎo)致失效的風(fēng)險(xiǎn)，就能夠良好的控制風(fēng)險(xiǎn)和危害[3]。

3 風(fēng)險(xiǎn)評估的內(nèi)容分析

3.1 壓力容器可能發(fā)生的失效模式

在《固容規(guī)》中，解釋了壓力容器的失效機(jī)理以及設(shè)備損傷模式，一共可以分成四個(gè)大類以及六十三種。對于相關(guān)的損傷模式，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，需要全面的考慮這些因素，并且應(yīng)用針對性的技術(shù)措施。對于一個(gè)損傷模式來說，會涉及以下的內(nèi)容，相關(guān)的設(shè)計(jì)者在制定風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告的過程中可以進(jìn)行參考：

第一，關(guān)于損傷模式的概念敘述。

第二，損傷模式的典型圖譜、形態(tài)以及表象。

第三，出現(xiàn)這種損傷模式的材料種類。

第四，導(dǎo)致這種損傷模式的具體因素。

第五，這種損傷模式可能影響的具體設(shè)備以及裝置。

第六，這種損傷模式的合理處理措施。

第七，檢測以及監(jiān)測這種損傷模式的有效方法。

第八，和這種損傷模式伴隨或者有關(guān)系的損傷模式。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告的具體內(nèi)容分析

在《固容規(guī)》中，給出了關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)評估的具體規(guī)定，其以下是具體的內(nèi)容：

第一，設(shè)計(jì)出來的壓力容器的外載荷、介質(zhì)、材料、溫度以及壓力等等。

第二，壓力容器的主要工作條件。

第三，設(shè)計(jì)者需要考慮的工況條件以及可能會出現(xiàn)的危害，比如變形、破損、泄漏以及爆炸等等。

第四，對于那些的標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)有具體規(guī)定的失效模式，需要詳細(xì)說明標(biāo)準(zhǔn)中的對應(yīng)條款。

第五，對于缺乏規(guī)定的計(jì)算方法以及失效模式，需要詳細(xì)的說明在設(shè)計(jì)過程中對于安全系數(shù)以及荷載的考慮。

第六，描述介質(zhì)的具體性質(zhì)，對于爆炸狀態(tài)、大量涌出以及少量的泄漏需要如何進(jìn)行處置。

第七，根據(jù)周邊人員的情況以及可能傷，給予相關(guān)技術(shù)人員必要的防護(hù)設(shè)備。

對于風(fēng)險(xiǎn)控制來說，不只是涉及到相應(yīng)的失效模式，還涉及到在實(shí)際建造中的維修、檢驗(yàn)、操作、安全、運(yùn)輸以及起吊等等。

3.3 其它的要求分析

其他要求包括改造、維修過程中的注意點(diǎn)以及施工說明書。相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告的設(shè)計(jì)圖紙、校核方式以及簽署日期等等。

4 結(jié)語

在實(shí)際的設(shè)計(jì)階段，通過全面考慮壓力容器的風(fēng)險(xiǎn)，能夠在最大程度上消除因?yàn)樯婕耙蛩厮鶎?dǎo)致的過早失效以及突然失效，能夠避免不必要的資金浪費(fèi)，開展風(fēng)險(xiǎn)評估是確保壓力容器安全性能的關(guān)鍵。通過建設(shè)以失效模式設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的安全觀念，能夠提升壓力容器的使用壽命以及安全性、可靠性。

[1]王志泉.低溫壓力容器設(shè)計(jì)探析[J].化工設(shè)計(jì)通訊.2016 (06)：65-66.

[2]張學(xué)力.試論壓力容器設(shè)計(jì)中開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].石化技術(shù).2016(09)：45-46.

[3]張馳群.確定壓力容器設(shè)計(jì)使用年限問題的探討[J].化工設(shè)備與管道.2016(05)：102-103.