劉杰

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院，福建 福州 350001）

眾所周知，壓力管道主要承擔(dān)著輸送的功能。無論在化工、石油、冶金、醫(yī)藥，還是在其他的各工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中都起著至關(guān)重要的作用，其對一個國家的國民經(jīng)濟(jì)起著非常重要的作用。如果壓力管道一旦出現(xiàn)泄漏或斷裂等事故，不僅會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還嚴(yán)重威脅著人民的生命和財產(chǎn)安全，對國家的穩(wěn)定也造成一定的威脅。

但是由于各種客觀和主觀原因，比如說法律法規(guī)不健全、管理上面的缺陷等，更為嚴(yán)重的是我國的科學(xué)和技術(shù)和發(fā)達(dá)國家相比還有相當(dāng)大的差距，所以造成我國生產(chǎn)的壓力管道一般都有很多缺陷，存在著眾多的安全隱患，因此降低壓力管道缺陷帶來的風(fēng)險經(jīng)濟(jì)成本，一直是人們關(guān)注的熱門話題。本文介紹了壓力管道如何檢驗其缺陷的幾種常用方法，并對如何對敏感區(qū)域進(jìn)行確認(rèn)進(jìn)行了簡單的剖析和講解，進(jìn)而對壓力管道的風(fēng)險評估進(jìn)行了簡單分析和探討。

1 檢測缺陷

眾所周知，壓力管道的敏感區(qū)域一般是事故的多發(fā)區(qū)，所以如何準(zhǔn)確對其進(jìn)行確認(rèn)就顯得至關(guān)重要，我們制作和安裝壓力管道的各種技術(shù)文件，壓力管道在存儲或流通流體時其具備的特點和危害性以及經(jīng)過人們長期工作所積累的經(jīng)驗知識，這些都是我們判斷敏感區(qū)域所必須要考慮到的方面，也是我們?nèi)绾螠?zhǔn)確判斷敏感區(qū)域的依據(jù)。我們只有對敏感區(qū)域進(jìn)行全面而深刻的認(rèn)識，才能對壓力管道的缺陷檢測做到更加準(zhǔn)確。

1.1 大缺陷檢查

在線檢驗一般只能檢測宏觀上面的缺陷，指事故發(fā)生概率較大的位置，或者是肉眼就可以分辨出來的缺陷，一般會造成比較嚴(yán)重的后果。當(dāng)壓力管道在正常工作條件下，其傳輸液體的時候，管道是否有泄漏、絕熱層是否有磨損或者掉落、管道防腐層是否有破損，這些都是我們進(jìn)行宏觀檢查的重點。檢驗人在實際檢測過程中，一般檢測管道是否有彎曲變形，閥門、法蘭、支吊架等重要基礎(chǔ)設(shè)施安裝是否合理，一旦我們發(fā)現(xiàn)壓力管道某些部位有腐蝕、泄漏的情況發(fā)生時，我們必須對該部位進(jìn)行標(biāo)注，而且還要把相對應(yīng)的結(jié)果記錄在單線圖上，只有這樣才能方便我們后續(xù)工作的開展。

1.2 檢測厚度缺陷

檢測厚度缺陷主要是對其壁厚進(jìn)行檢測，這樣就可以對其可能存在的缺陷部位進(jìn)行確認(rèn)，從而確定敏感區(qū)域。檢測人員在實際檢測過程中，主要檢測易受沖刷的部位、有明顯腐蝕老化的部位、可能積液的部位、管徑明顯發(fā)生變化的部位等，人們采取隨機抽樣的抽查的方式進(jìn)行定點壁厚測試，一旦發(fā)現(xiàn)缺陷點，就應(yīng)該對其進(jìn)行準(zhǔn)確的再次檢測，確定缺陷部位的大?。挥绕湟⒁獾氖?，測定的點數(shù)的多少，我們要嚴(yán)格按照檢驗判斷準(zhǔn)則來進(jìn)行確認(rèn)。

1.3 表面缺陷監(jiān)測

人們通常借助磁粉檢測或滲透檢測方法對壓力管道的表面進(jìn)行缺陷監(jiān)測，檢驗壓力管道敏感區(qū)域部分。在通常情況下，如果宏觀檢查中發(fā)現(xiàn)管道有裂紋、焊縫修磨、絕熱層破損、應(yīng)力集中、腐蝕等問題時，應(yīng)該再次重點監(jiān)測該部分。

1.4 內(nèi)部缺陷監(jiān)測

人們大多數(shù)采用超聲波或射線的方法對敏感區(qū)域進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測，進(jìn)而確定管道部件內(nèi)部是否具有缺陷。焊接接頭由于焊接不牢固等原因，再次發(fā)生故障的概率極大，使用中發(fā)生泄漏的部位再次發(fā)生的概率也是很大的，支吊架損壞的部位很容易發(fā)生應(yīng)力集中等問題，所以以上部分都是我們重點檢測的敏感區(qū)域部分。

在檢驗缺陷時，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)則和原則進(jìn)行敏感區(qū)域的確定和檢驗，采用恰當(dāng)?shù)臋z驗檢測方法，確定管道的安全性，這樣對我們以后的檢驗和維護(hù)都會帶來極大的方便。

2 壓力管道的主要缺陷形式

2.1 脆性破壞

壓力管道的脆性破壞現(xiàn)象是指其和脆性材料一樣發(fā)生類似的破壞，此類現(xiàn)象一般發(fā)生在某一瞬間而且迅速擴展，但是此類事故發(fā)生時壓力管道所承受的應(yīng)力一般偏低，所以又稱為低應(yīng)力破壞。由于在加工、熱處理、焊接和安裝等過程時其部位都極易留下嚴(yán)重缺陷，而這些缺陷正是脆性材料破壞的最根本原因，此外，脆斷破壞還常會發(fā)生在加載速度過大、結(jié)構(gòu)應(yīng)力嚴(yán)重集中、殘余應(yīng)力過大等情況下。

2.2 韌性破壞

管道韌性破壞是指受壓后的管壁的應(yīng)力超過材料強度極限，從而造成管道斷裂和破壞，這些問題是造成壓力管道輸送液體時其液體超壓的根本原因，這些會導(dǎo)致壓力管道直接增大、某些部位會極具膨脹、壓力管道管壁變薄等問題，從以上我們可以發(fā)現(xiàn)，如果壓力管道出現(xiàn)韌性破壞時，其管道外形會發(fā)生明顯變形。

2.3 疲勞破壞

管道在承受交變載荷的情況下，即使其對應(yīng)的應(yīng)力一般較小且即使應(yīng)力比材料屈服極限低，但是如果壓力管道在長時間承受載荷的話，也會發(fā)生疲勞破壞，從而造成斷裂現(xiàn)象。由于在管道彎曲處和裂紋類缺陷的焊縫處極易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以疲勞破壞極易發(fā)生在這些區(qū)域，人們可以在斷口處明顯看到裂紋。

2.4 腐蝕破壞

管道腐蝕破壞指管道在各種外部環(huán)境作用下對其材料進(jìn)行腐蝕進(jìn)而引發(fā)腐蝕破壞，按照腐蝕面積大小不同可以分為全面腐蝕和局部腐蝕。局部腐蝕主要有點蝕或縫隙、焊接接頭、冷凝液、涂層破損處局部大氣、磨損腐蝕等。通過對事故的統(tǒng)計和調(diào)查可以看出，應(yīng)力腐蝕占比最大而且其危害也最大，壓力管道在受腐蝕后其材料會發(fā)生變化而脫落，造成管道管壁慢慢變薄直至發(fā)生斷裂。

3 風(fēng)險評估

人們對以往的事故進(jìn)行統(tǒng)計和分析，高風(fēng)險設(shè)備引起重大經(jīng)濟(jì)損失的概率一般是比較低的，如果我們對所有的設(shè)備進(jìn)行檢測的話，那么我們的人工成本費將會大大的增加。但是如果我們不對所有的設(shè)備進(jìn)行檢測，而對管道的安全性進(jìn)行必要風(fēng)險評估，綜合考慮管道發(fā)生事故的可能性和發(fā)生事故后造成的損失程度，然后對壓力管道的風(fēng)險進(jìn)行等級劃分的話，如何對不同等級的事故進(jìn)行不同等級的檢測和維修投入，使管道的安全性在得到保障的前提下，盡可能降低成本，從而實現(xiàn)低成本高效益。

RBI分析方法可以使我們的費用得到合理使用，因為RBI方法能對檢驗管道的費用進(jìn)行合理分配，使資源得到最大化使用，避免資源的浪費，該方法可以對管道的風(fēng)險進(jìn)行智能排序，從而使我們對高風(fēng)險管道進(jìn)行重點監(jiān)測，進(jìn)而最大限度降低壓力管道的風(fēng)險，還可以為人們的生命財產(chǎn)提供技術(shù)支持和保障，因此下面有必要對RBI方法在管道風(fēng)險評估進(jìn)行分析和討論。

RBI分析主要包括定性分析、半定量分析和定量分析。

3.1 管道定性風(fēng)險評價

定性風(fēng)險評價主要通過找出管道系統(tǒng)存在的事故危險、誘發(fā)管道事故的各種因素程度以及這些因素在何種條件下對管道產(chǎn)生危害，然后對癥下藥找出控制管道事故的措施。

3.1.1 安全檢查表法

安全檢查表法主要是對于系統(tǒng)的生產(chǎn)來說的，我們可以找出每個部分的危險，確定需要檢查哪些項目，然后依次對其進(jìn)行檢測，把能夠預(yù)防事故發(fā)生的措施都一一羅列出來，逐項檢查打分，分?jǐn)?shù)越低代表的危險性也就越大。

3.1.2 失效模式、后果與嚴(yán)重程度分析

該方法主要用于預(yù)防失效，在試驗、測試和使用當(dāng)中，是一種有效的診斷工具。它如果與失效后果嚴(yán)重程度分析聯(lián)合起來（FMECA），應(yīng)用范圍會更廣泛，該評估方法可以對使用中的部件提供設(shè)計、修改、改進(jìn)意見。

3.1.3 預(yù)先危害性分析

該方法的思想是采用化整為零的方法，把整個大系統(tǒng)分化為多個子系統(tǒng)，可以方便快速地確定哪個部件最有可能成為危險的來源。

3.2 定量風(fēng)險評價

定量風(fēng)險評價是用概率、斷裂力學(xué)、可靠性等理論，從而對壓力管道的風(fēng)險進(jìn)行更加準(zhǔn)確評價和決策。

3.2.1 危險指標(biāo)評價方法

以系統(tǒng)中的危險物和工藝為評價對象，將影響事故頻率和事故后果的各種因素指標(biāo)化，進(jìn)而建立一定的數(shù)學(xué)模型對這些指標(biāo)進(jìn)行處理，這樣就可以對系統(tǒng)的危險程度進(jìn)行定量分析。

3.2.2 概率風(fēng)險評價方法（PRA）

對管道事故進(jìn)行統(tǒng)計和分析，然后把引發(fā)管道事故的所有因素進(jìn)行處理變成對應(yīng)的隨機變量，通過大數(shù)據(jù)，先進(jìn)的統(tǒng)計方法和數(shù)學(xué)處理方法，可以快速計算出每個事故的概率，可以通過對單個事件概率進(jìn)而計算出最終事故的發(fā)生概率，然后再和量化后的事故后果進(jìn)行結(jié)合，就可以準(zhǔn)確計算出管道發(fā)生事故的概率。

3.3 半定量風(fēng)險評價

半定量風(fēng)險評價俗稱指數(shù)法，以采用風(fēng)險的數(shù)量指標(biāo)作為基礎(chǔ)，對管道事故損壞后果和事故發(fā)生概率按相對應(yīng)的權(quán)重值各分配一個指標(biāo)，然后將兩個對應(yīng)事故的概率和事故嚴(yán)重程度進(jìn)行組合。

4 結(jié)語

隨著中國經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國在管道缺陷檢驗和風(fēng)險評估方面取得了一定的進(jìn)步和成績，但是也存在諸多的不足，迫切需要我們在原有成績的基礎(chǔ)上更加努力，不斷創(chuàng)新，并引進(jìn)、吸收外國先進(jìn)的檢驗手段和風(fēng)險評估方法，加以消化、吸收，再結(jié)合我國的實情進(jìn)行必要創(chuàng)新和改進(jìn)。