壓力容器風險評估技術在國家安全技術規范中的采用

摘要：以失效模式設計理念作為理論基礎，就能夠實現風險評估壓力容器設計階段。當今時期，我國正處于大規模革新和完善壓力容器法規標準的階段，本文以我國和國外相應的法規標準為基礎，站在壓力容器風險評估的角度對為什么一定要進行壓力容器風險評估進行了分析和解讀，同時以此為起點進行了相應的延伸，再結合著失效模式對國內外壓力容器風險評估的現狀進行了闡述，并且從理論依據、評估重點和難點三個層面進行了詳盡的整理。除此之外，本文在切合我國壓力容器標準實際情況的層面編制了相應的簡單、寬泛和完整的通用模板，以供不同的壓力容器進行風險評估使用。文章還闡明了壓力容器風險評估在未來的發展方向和期許。

關鍵詞：壓力容器 風險評估技術 國家安全技術規范

在日常生活中，很多領域都會使用壓力容器來完成一些工序，例如化工、食品、醫藥、紡織和輕工業等，業內人士親切的稱其為社會生活及工業生產的“生命線”。壓力器的使用范圍越廣其受到外界條件影響的幾率越高，發生意外事故的機會也就越多。例如，作用于它的壓力載荷、接觸性危害介質和運行環境等都會對設備本身造成本質性傷害。重點是，傷害不僅僅是針對壓力容易本身而言的，很可能會連帶周圍設備無法正常進行生產，嚴重的甚至會導致建筑物損壞危機周圍人員的人身生命安全。縱觀國內外市場，因壓力容器損壞所造成的事故已經數不勝數，所以在國家安全技術規范中需要對壓力容器的風險評估技術進行規定，并且認真實施下去。

1 壓力容器風險評估的內涵

所謂的危險就是還未發生但是存在某種危險可能的一種預兆，由危險源引發的，具備發生損害的條件、可能性和誘因，它是風險發生的預備條件。而風險則是一種組合包括某個既定危險情況發生的概率及后果。所以可以簡單的認為，危險的發生是不容改變的并且客觀存在的，但風險卻有不同的結果其主要受危險發生情況所左右。

通過上述解釋可以總結出危險是客觀存在的，是由損傷所引起的，發生在壓力容器上就會導致其功能無法正常實現，從而引發各種后果甚至事故。針對于壓力容器的風險評估正是基于危險發生時所關聯的風險評估準則、預測風險后果、失效可能性評估等等。從設備的使用功能出發，損壞是客觀存在的，每個壓力容器都有自己的生命周期，加之受到使用環境中溫度、壓力或者介質的影響，其所受到的傷害會越來越深；壓力容器的材料、尺寸和形狀不同對同一損傷的反應時間也不同。因而可以總結出，對于壓力容器風險評估過程就是對其損傷的積累結果進行某種預見性的判斷。而這種判斷的目的就是盡可能的找到失效的點，并且達到有效防止的目的。筆者基于對壓力容器的失效分析，從風險評估角度出發，以國家安全技術規范中的應用為基礎，真實的揭露出由外在條件和內部規律共同作用的失效機理。從失效模式上分析，可以將壓力容器的失效分為變形、斷裂、磨損和泄露等，詳見圖1。

2 壓力容器設計階段風險評估必要性

在投入使用之前，壓力容器所存在的風險是非常小的。但在安裝或者試壓過程中就會出現一定的問題，導致失效模式的出現。當失效模式潛在以后，后期的使用環節因環境和條件的共同作用而埋下某種危害的種子，例如操作失當、檢驗錯誤或維修不及時等，都可能引發壓力器內部故障，從而導致事故的發生。上面已經提到，危險是客觀存在的，但風險卻是相對而言的，只是有大小之分。換言之，在對壓力容器進行風險評估之前必須了解風險是存在于壓力容器的整個生命周期的，無論是設計、安裝、操作還是維修，每個環節都需要進行風險評估，才能有效的防止失效模式出現，并且提前做好防范措施，將損失及傷害減少到最低。保障壓力容器在每個環節的安全使用，就是評估技術的核心工作。

3 壓力容器風險評估報告的編制

在我國安全技術規范中早就對風險評估技術進行了非常詳細的規定，目前主要以GB150為所有評估技術的核心參考。其不但對壓力容器各個使用環節的風險進行了評估標準的設定，而且還專門針對其設計階段進行了詳細的評估指導。風險評估技術具有非常嚴謹的要求、程序和原則，下面我們將從8個方面對其內容進行概括：

①必須囊括壓力、溫度、材料外載荷等重要設計參數，保證壓力容器的完整性；②對核心操作環節進行詳細的描述；③對所有設計和操作過程中可能發生的危害進行統計，例如爆炸、變形等；④對可能發生的失效模式進行詳細的說明，并且列出參考標準；⑤如果出現的失效模式沒有在規定的范圍內，就必須重新計算其安全系數和中載荷等數據，已做參考；⑥針對經典事故進行詳細分析，例如大量涌出和爆炸等事故，提前設計出預防措施；⑦以設備安裝環境為基礎，設置合理的人員防護設備和措施，以保證人員安全；⑧每份風險報告必須嚴謹，并且有署名。

目前，在我國安全技術規范中對風險評估報告的制式并沒有非常死板的規定，所以在進行壓力容器工程風險評估時所整理出來的報告需要盡量保證邏輯的完整性，語言上要保證簡潔明了，并且以適用性為大前提。下表1中是一份筆者認為書寫格式十分嚴謹的關于壓力容器風險評估的報告，可以作為通用模板供大家借鑒，并且根據實際情況進行適當修改。

4 結束語

通過上面的分析與介紹可以得出，失效模式設計是壓力容器風險評估技術的理論基礎。雖然我國安全技術規范中對該項技術已經進行了較為詳細的規定，但與其他具有先進工業的國家相比仍然顯得略有不足。筆者著眼于壓力容器風險評估技術的內涵，從其重要性出發，梳理了目前存在于壓力容器中的風險隱患，并且從其內容與格式上面給出了一份非常好的模板。也就是說從對壓力容器風險評估技術的理論入手，然后一步一步挖掘其核心關鍵，最后升級為實踐性的指導，壓力容器在工程界的風險評估技術做出了全方位的支持。另外在對國內外相關技術進行對比后，本文肯定了我國安全技術規范中對壓力容器風險評估技術的規定，同時也指出了其中的不足，并且給出了相應的參考意見。

從理論上分析，壓力容器的風險評估技術是需要以很多專業知識作為基石，同時借助權威性的工程理論，以對壓力容器設計的完整性和使用過程中的安全性為研究對象，從失效模式入手，研究如何對其整個生命周期進行風險預測。風險評估技術的主要作用就是盡可能降低容器失效率，提高容器安全性與經濟性，保證相關人員的生命財產安全。但，目前我國在壓力容器風險評估技術方面還有很多不足，仍然需要不斷的探索和完善，爭取早日與國際接軌。

參考文獻：

[1]鄭津洋，繆存堅，壽比南.輕型化——壓力容器的發展方向[J]. 壓力容器，2009，09：42-48.

[2]張自斌.壓力容器強度分析與安全評定[D].蘭州理工大學，2012.

[3]陳學東，王冰，關衛和，胡明東.我國石化企業在用壓力容器與管道使用現狀和缺陷狀況分析及失效預防對策[J].壓力容器，2001，05：43-53+0.

[4]沈功田，李金海.壓力容器無損檢測——聲發射檢測技術[J]. 無損檢測，2004，09：457-463.

[5]黃嘉琥，王為國，壽比南，楊國義，劉樹華，尹立軍，陳志偉.各國壓力容器用材確定許用應力方法的比較[J].壓力容器，2008，04：38-44.

[6]李承亮，張明乾.壓水堆核電站反應堆壓力容器材料概述[J]. 材料導報，2008，09：65-68.

作者簡介：王鵬（1978-），男，山東煙臺人，工程師，研究方向：機械制造工藝與設備。