在用压力管道的风险评估程序.pdf

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1、第2 2卷第 7期 中国特种设备安全 5 专论 与综述 在用压力管道的风险评估程序 杨惠谷(上海市特种设备监督检验技术研究院上海2 0 0 0 q6 2)-摘要目 前我国尚未对石化、化工以及冶金等行业的大量在用压力管道进行全面广泛的风险评估和 研究工作。压力管道的风险评估是实现压力管道完整性管理的主要内容和技术核心。压力管道风险评估的 程序主要包括：准备阶段、危险因素的识别、定性分析或定量分析、提 出安全对策措施和形成评估结论和建 议。关键词 压力管道 风险评估 危险识别 Ab s t r a c t At p r e s e n t，t h e r e i s n o c o mp r e

2、h e n s i v e a n d e x t e n s i v e s t u d y a n d a p p l i c a t i o n o n r i s k a s s e s s me n t f o r i n一 s e r v i c e p r e s s u r e p i p i n g wi l d l y u s e d i n p e t r o c h e mi c a l，c h e mi c a l a n d me t a l l u r g y i n d u s t r y f i l e d s in C h i n a T h e ri s

3、k a s s e s s me n t i s t h e ma i n c o n t e n t s a n d c o r e t e c h n o l o gy o f the i n t e g r a t i v e ma n a g e me n t for p r e s s u r e p i p i n g T h e f l o w o f the r i s k a s s e s s me n t for p r e s s u r e p i p i n g i s c o mp o s e d o f the f o l l o w i n g main p

4、h a s e：p r e p a ri n g，h a z a r d i。d e n t i f y i n g，q u a l i t a i t v e o r q u a n t i t a t i v e a n a l y z i n g,s a f e t y me a s u r e me n t s u g g e s t i n g a n d c o n c l u d e d r a wi n g Ke y wo r d s P r e s s u r e P i p i n g R i s k As s e s s me n t Ha z a r d I d e n

5、 t i f y 压力管道遍 布于石油化 工、电力、冶金等工业 领域 的各 个行业 以及城市燃 气和供热 系统 中，担 负着输送易燃、易爆、高温、腐蚀、有毒及放射性介 质 的重要任务，在 国民经济 中占有重要地位，一旦 发生泄漏或断裂 将有可能引发爆炸、燃烧、中毒等 重大事故。我国压力管道量大面广。由于历史、技 术、管理上的原 因，普遍存在着焊缝质量低劣缺 陷 严重，加上 长期 以来治理 技术 落后，超期 服役，带 病运行。压力管道 的安全状况令人担忧。因此对管 道 的安全管理进行研究是非常重要的。目前在 国 外更多地注重对管道 的风险评估 和风险管理。不 同于传统 的检测和维护过程，基于风险

6、的压力管 道完整性评价 的 目的在于能否有效预防和控制事 故的发生 管道完整性评价系统基本上是 管理体 系，因而在管道 的检测和维护计划建立之前，全方 位考虑管道管理 问题是 非常重要 的，需要管理人 员对管道管理 中存在 的风 险有本质 的了解，以及 明确管道风险管理 的 目标。压力管道 的风 险评估 是实现压力管 道完整性管理 的主要 内容和技术核 心。2 0 0 3 年，国家质检总局印发了 压力管道使用登 记管理规则(试行)和 在用工业管道定期检验规程 f 试行)，开始开展压力管道使用登记和定期检验工 作。如何开展大量的压力管道检验工作，是否能有 效检出管道存在的缺陷，检测部位是否合理有

7、效，抽 检比例是否满足要求，如何确定检验周期等都是在 压力管道检验工作中所遇到的关键问题，影响到企 业的安全生产和经济效益。同时对于大型企业，如 对所有的压力管道进行检测检验，将投入大量的人 力和物力，也是不现实的。因此开展压力管道的风 险评估工作，是刻不容缓的。1 压 力管道风险评估的程序 压力管道风险评估的程序主要包括：准备阶段、危险因素的识别、定性分析或定量分析、提出安全对 策措施和形成评估结论和建议，如图l 所示。维普资讯 http:/ 6 中国特种设备 安全 第 2 2卷第 7期 准备阶段 危险辨识 风险评估 风险控制 评估结论 图1 压力管道风险评估程序 现场勘查 _-。-。_。_

8、 _一 !I：一 资料收集 I 一 历史事故回帧 j 一 确定破坏机制 评估单元划分 I 一 定性或定量分析 二二二二 风险等级确定 安全对策措施 事故应急预案 评估结沦和建议 2 压力管道风险评估的准备 压力管道风险评估 的准备阶段主要是 明确被 评价管道的范围，收集 国内外相关 法律规程、技术 标准、以及压力管道的技术资料。压力管道风险评估 的准备 阶段收集数据 的来 源主要有 以下几方面：2 1 设 计、材料、制造记 录 设计信息主要是用来确定设计温度、设计压力 和其他负载、管道公称直径，设计壁厚等等。材料信 息应包括钢号、焊缝类型、焊接工艺、涂层。制造信 息包括制造工艺、施工图等。2

9、2管道 区域记 录 其重要性在于可以确定 管线对周 围环境 的影 响，建立巡查程序和防止第三方破坏。2 3 操 作、维护、检 测和 修理记 录 操 作数据 和工艺过程用来确 定最大操 作压力 和压力波动、物料传送情况、操作温度、控制和通讯 硬件和软件情况，操作人员的资格和培训。维护记录用来确定防腐效果 以及其他 一些确 保管道完整性 的措施的效果。在线和全面检测的数 据用来确定腐蚀区域、凹坑、裂纹以及其他缺陷。修理记 录确定过去发生 的问题。根据 实际情 况，判断问题是否 已经彻底消除，并预测今后可能 发生 的问 题 2 4管道相 邻 设备 的状 况 了解相邻设备 的情况。即了解设备对管道 的

10、影 响以及管道对设备的影响，确定高风险区域。2 5事故报告 收集压力管道 的历史事故。为危险辨识提供数 据参考。为标准化数据 的采集，可以制定一系列 的 统计表格来获取数据。3 压力管道 的危 险辨识 压力管道的危险辨识就是对造成压力管道损害 或引起事故 的危险因素 的识别。也就是确定压力 管 道系统 中存在 的主要失效机理。为在风险评估 步骤 中确定该失效发生的可能性奠定基础。压力管道容易发生泄漏和爆炸事故。通过对压 力管道的历史事故记 录的分析，了解事故发生 的原 因，可以根据事故原 因来确定压力管道存 在的危 险 因素。这些危险因素可分为以下几大类：1)材料因素：如材料性能较差，不耐腐蚀

11、，选材 错误等因素；2 1 结构 因素：不 合理的结构设计会导致压力管 道局部应力过大。如支架的不合理设置、未设置有效 热补偿结构等；3)载荷因素：压力 载荷、温度 载荷、机械载荷等 都可能超过压力管道所 能承受的极限，而最终导致 压力管道的失效：4)环境 因素：工作介质和管道 的外部 大气环境 等都会造成管道的局部腐蚀、应力腐蚀等，最终会导 致压力管道的失效：5)使用、维修 和管理因素：管理和操作的情况，如管理混乱，操作人员不能对正常操作工况做 出判 断。容易发生事故。对压力管道也可 以根据可能存在的破坏机理来 进行危险辨识。这样可以对压力管道失效的本质有更 深人的了解。采取的安全对策措施可

12、以更有针对性。4 压力管道 的风 险评估 衡量压 力管道的风险大小的指标是风险率R，它等于危 害发生的频率F和危害造成的后果C 的乘 积，即：R=C F 压力管道风险评估 维普资讯 http:/ 第 2 2卷第 7期 中国特种设备安全 7 公式 中刚弋表 了某种失效危害的风险，如由于 外部 腐蚀造成的某 一管段 的失 效等；C 是危害可能 产生的后果，具体包括设备财产的直接损失、人员 的伤亡，其他经济损失 以及对环境造成的污染等；F 是某种失效发生的频率，通常指在一定时间内发 生的次数，对压力管道，通常可 以选择一个检测周 期为时间单位。对于工业管 道，由于情况较 复杂，通 常采用 如 下原则

13、确定风险评估对象的分段：1 1按设计管线表编号从始端至终端的每条管 道：2 1 按物 流输送 的形式，以物流从流出设备至流 人设备之间的每条管道；3 1 按装置、系统形式，以装置、系统内、外进行划 分，以装置、系统 内的每条管道；4 1 管道规格发生变化的管段，如变径管，需要把 管道按规格分成多个管段进行评估；5 1 管道工况发生变化，如经减压阀，操作压力发 生变化的管段，必须分成多个管段进行评估，也可 根据设计(或操作)温度发生变化的管段划分；6 1 管道材质发生变化的管段。采用风险矩阵法来确定压力管道的风险等级，见表1。表1 风 险评估矩 阵 风险的等级f 评估1 矩 阵 后果级别 频率

14、灾难 的 严重的 中等 的 较小的 微弱 的 频繁 的 A A A B C 很可能的 A A B B C 偶然 的 A B B C D 微弱 的 B B C D E 不可能的 C D D E E 表1 中失效频率的定性和定量描述见表2。表2管道失效频率的定性及定量描述 分类f 定性描述)定量描述f 针 对按分段原则确定的评价对象)不可能的 1 0。6 次(年 段)且 1 0 次(年 段)且 1 0 次(年 段)且 1 次 f 年 段)5 压 力管道风险的控制 5 1安 全对策措 施 压力管道的风险控制之一就是建立安全对策措 施，即采取消除或减弱危险的技术措施和管理措施，预 防事故的发生。由于在

15、风险评估 中已确定压力管 道 可能存在的失效模式，因此 可以有针对地对不同 的失效机理一一建立安全对策措施。压力管道 的安全对策措施 主要包括 以下几方 面：1 1 修复措施。对于风险评估中确定的导致较高 风险的可能失效，可采用修复措施，消除或减轻该种 失效的发生可能。2 1 预防措施。当不能实现本质安全性能时，即没 法完全避免失效的发生时，可 以采用各种技术手段 来预防或延迟失效的发生。3 1 监测措施。采取有效 的对压力管道的在线检 测和全面检验，可以及时发现管道存在的失效可能，是消除或减弱隐患的有效措施。在制定监测措施时 需要注意监测周期和手段 的确定。4)其他措施。除了上述措施，还可以

16、采用对操作 及管理人员进行安全教育、压力管道的安全培训、安 全管理规程的学习，来预防、减弱压力管道系统的危 险。5 2事故应急措施 按 中华人民共和国安全生产法 的要求，应制 定生产安全事故的应急救援预案。可根据压力管道 的风险评估的结果，来制定压力管道 的事故应急措 施。“预防为主”是安全生产 的原则，然而事故是很 难从根本上避免 的，为了避免和减少事故造成的损 失，就需要有预先制定的对策方案。事故应急措施 是制定万一发生事故f 或故障)时的应急处理程序和 方法，能快速反应，处理故障或把事故消除在萌芽状 态。制定压力管道的事故应急措施有两方面内容：1 1根据风险评估中的危 险辨识和失效可能性

17、，了解可能发生失效的机理，确定失效模式及其发生 的可能性的大小 如泄漏或破裂。由此来建立相应的 事故处理措施。维普资讯 http:/ 8 中国特种设备安全 第 2 2卷第 7期 2)根据风 险评估 中确定 的后果严重性。来制定 事故发生后控制损失的措施。6 压力管道风险评估的结论 压力管道风 险评估 的结论 应体现系统安全 的 概念，全面的反映被评估压力管道的风险情况。即 存在 的失效危险的可能性和后果严重程度 同时也 要反映采取相应的安全对策措施后，压力管道的风 险能否得到控制以及受控制程度情况。压力管道风险评估结论内容应包括 以下内容：1)压力管道风险等级排序；2 1 对于可接受风险的压力

18、管道提出需要预防的 失效和采取的措施：3 1 对不可接受风险的压力管道指出存在的问题 和风险高的原因，并提出相应 的整改措施或要求，来降低风险至可接受范 围；4)对于评估 中未解决的问题提出改进方向或建 议进行更详细的定量的专项评估分析或研究：5)评价对象和过程是否符合国家安全生产法 规、或相应的管道标准要求；6)提出保持 目前安全水平的要求。如提出合理 的检测周期等：7)提出进一步提高安全水平 的要求，如对某腐 蚀环境，更换具有本质安全性能的材料。7工程应 用 对在上海某企业的重点生产装置之一苯加氢 装置进行了压力管道风险评估工作。该装置工艺采 用美 国胡德利f H0 U D R Y 1 的

19、莱托(L I T O L)法加氢装置 专利 以及 日本和美国的吸附法制氢 专利生产 高纯 度 的苯 和氢气。经风险评估，该苯加氢装置的大部 分管道的风险等级为低或较低，可在 当前检验周期 内安全运行。部分管道的风险等级为中等。对于存在 回火脆化失效可能的管道。主要控制 其开停车工艺，开车 时，在温度达到最小加压温度(3 8 1 7 1 前只升压2 5。对于存在球化 问题的管 道，由于球化通 常是蠕变破坏 的必要条件。因此需 要加强对管道蠕变的监测。对于存在焊接缺陷的管 道需要进一步进行定 量分析，确定其安全性。或对 超标缺陷进行返修。8 结论 本文提出了压力管道风险评估 的一般程序：准 备 阶

20、段、危险因素 的识别、定性或定量分析、提出安 全对策措施 和形成评估结论和建议。压力管道风险 评估的各个步骤都非常重要 缺一不可。本文所讨论 的压力管道风险评估 的一般程序，还需要通过大量的实践工作来不断补充修订，从而 最终实现压力管道风险评估程 序的标 准化 和科学 化 参考文献 1 Am e ri c a n S o c i e t y o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r s Ma n a gin g S y s t e m I n-t e g r i t y o f Ga s Pi p e l i n e s S u p p l e me n t

21、 t o AS ME B31 8，ASME B31 8 S 2 0 01 2李旭东 雍歧 卫 长输 油气管 道的风 险评 估与 作用 天然 气 与石 油。1 9 9 7，1 5(3)：1 3 3 施 哲雄 王志文 基 于风险的管线完整性管理 压力容器，2 0 0 2，1 9 (1 1)：3 7 3 9 4国家安全生产监督管 理局安全评价北京：煤炭工业 出版社，2 0 0 4 5中国特种设备检测研 究中心“十五”国家重点科技攻关课 题 城 市埋地燃 气管道重大危险源评价与风险评估技术研究 f 收稿 E t 期2 0 0 6-0 1-2 0)关于螺旋翅 片钢 管用于锅炉制造的意见 本刊讯 2 0 0 6 年 4 月 1 2日，国家质检总局特种 设备安全监察局以质检特函 2 0 0 6 1 5 号文下发关于 关于螺旋翅片钢管用于锅炉制造的意见，意见指出：如螺旋翅 片钢 管用于承压锅 炉，则须满 足如下 条 件：1)螺旋 翅片钢管 的基础管必须采用锅炉用钢管。2)螺旋翅片钢 管的基础管性能不低于锅炉用钢 管 标 准的相关 规定。3)应通 过相关技术机构对定型工艺 的样 品进行 的性能检测。4)螺旋 翅片钢管制造企业应保证 制造工 艺稳 定 和产品质量。l l t；t t；_；lt ；l l l x 1 ；j 维普资讯 http:/