壓力管道缺陷檢驗與風險評估策略

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，壓力管道主要承擔著輸送的功能。無論在化工、石油、冶金、醫藥，還是在其他的各工業生產領域中都起著至關重要的作用，其對一個國家的國民經濟起著非常重要的作用。如果壓力管道一旦出現泄漏或斷裂等事故，不僅會造成巨大的經濟損失，還嚴重威脅著人民的生命和財產安全，對國家的穩定也造成一定的威脅。

但是由于各種客觀和主觀原因，比如說法律法規不健全、管理上面的缺陷等，更為嚴重的是我國的科學和技術和發達國家相比還有相當大的差距，所以造成我國生產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險經濟成本，一直是人們關注的熱門話題。本文介紹了壓力管道如何檢驗其缺陷的幾種常用方法，并對如何對敏感區域進行確認進行了簡單的剖析和講解，進而對壓力管道的風險評估進行了簡單分析和探討。

1 檢測缺陷

眾所周知，壓力管道的敏感區域一般是事故的多發區，所以如何準確對其進行確認就顯得至關重要，我們制作和安裝壓力管道的各種技術文件，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過人們長期工作所積累的經驗知識，這些都是我們判斷敏感區域所必須要考慮到的方面，也是我們如何準確判斷敏感區域的依據。我們只有對敏感區域進行全面而深刻的認識，才能對壓力管道的缺陷檢測做到更加準確。

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，一般會造成比較嚴重的后果。當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、支吊架等重要基礎設施安裝是否合理，一旦我們發現壓力管道某些部位有腐蝕、泄漏的情況發生時，我們必須對該部位進行標注，而且還要把相對應的結果記錄在單線圖上，只有這樣才能方便我們后續工作的開展。

1.2 檢測厚度缺陷

檢測厚度缺陷主要是對其壁厚進行檢測，這樣就可以對其可能存在的缺陷部位進行確認，從而確定敏感區域。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、管徑明顯發生變化的部位等，人們采取隨機抽樣的抽查的方式進行定點壁厚測試，一旦發現缺陷點，就應該對其進行準確的再次檢測，確定缺陷部位的大小；尤其要注意的是，測定的點數的多少，我們要嚴格按照檢驗判斷準則來進行確認。

1.3 表面缺陷監測

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行缺陷監測，檢驗壓力管道敏感區域部分。在通常情況下，如果宏觀檢查中發現管道有裂紋、焊縫修磨、絕熱層破損、應力集中、腐蝕等問題時，應該再次重點監測該部分。

1.4 內部缺陷監測

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

在檢驗缺陷時，應嚴格按照規則和原則進行敏感區域的確定和檢驗，采用恰當的檢驗檢測方法，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象是指其和脆性材料一樣發生類似的破壞，此類現象一般發生在某一瞬間而且迅速擴展，但是此類事故發生時壓力管道所承受的應力一般偏低，所以又稱為低應力破壞。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，脆斷破壞還常會發生在加載速度過大、結構應力嚴重集中、殘余應力過大等情況下。

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，從以上我們可以發現，如果壓力管道出現韌性破壞時，其管道外形會發生明顯變形。

2.3 疲勞破壞

管道在承受交變載荷的情況下，即使其對應的應力一般較小且即使應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，也會發生疲勞破壞，從而造成斷裂現象。由于在管道彎曲處和裂紋類缺陷的焊縫處極易產生應力集中現象，所以疲勞破壞極易發生在這些區域，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境作用下對其材料進行腐蝕進而引發腐蝕破壞，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。通過對事故的統計和調查可以看出，應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生變化而脫落，造成管道管壁慢慢變薄直至發生斷裂。

3 風險評估

人們對以往的事故進行統計和分析，高風險設備引起重大經濟損失的概率一般是比較低的，如果我們對所有的設備進行檢測的話，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備進行檢測，而對管道的安全性進行必要風險評估，綜合考慮管道發生事故的可能性和發生事故后造成的損失程度，然后對壓力管道的風險進行等級劃分的話，如何對不同等級的事故進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險進行智能排序，從而使我們對高風險管道進行重點監測，進而最大限度降低壓力管道的風險，還可以為人們的生命財產提供技術支持和保障，因此下面有必要對RBI方法在管道風險評估進行分析和討論。

RBI分析主要包括定性分析、半定量分析和定量分析。

3.1 管道定性風險評價

定性風險評價主要通過找出管道系統存在的事故危險、誘發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的生產來說的，我們可以找出每個部分的危險，確定需要檢查哪些項目，然后依次對其進行檢測，把能夠預防事故發生的措施都一一羅列出來，逐項檢查打分，分數越低代表的危險性也就越大。

3.1.2 失效模式、后果與嚴重程度分析

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

3.1.3 預先危害性分析

該方法的思想是采用化整為零的方法，把整個大系統分化為多個子系統，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 定量風險評價

定量風險評價是用概率、斷裂力學、可靠性等理論，從而對壓力管道的風險進行更加準確評價和決策。

3.2.1 危險指標評價方法

以系統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化，進而建立一定的數學模型對這些指標進行處理，這樣就可以對系統的危險程度進行定量分析。

3.2.2 概率風險評價方法（PRA）

對管道事故進行統計和分析，然后把引發管道事故的所有因素進行處理變成對應的隨機變量，通過大數據，先進的統計方法和數學處理方法，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而計算出最終事故的發生概率，然后再和量化后的事故后果進行結合，就可以準確計算出管道發生事故的概率。

3.3 半定量風險評價

半定量風險評價俗稱指數法，以采用風險的數量指標作為基礎，對管道事故損壞后果和事故發生概率按相對應的權重值各分配一個指標，然后將兩個對應事故的概率和事故嚴重程度進行組合。

4 結語

隨著中國經濟和科技的不斷發展和進步，我國在管道缺陷檢驗和風險評估方面取得了一定的進步和成績，但是也存在諸多的不足，迫切需要我們在原有成績的基礎上更加努力，不斷創新，并引進、吸收外國先進的檢驗手段和風險評估方法，加以消化、吸收，再結合我國的實情進行必要創新和改進。