固定式压力容器检验中的可靠性与安全性评估研究

固定式压力容器检验中的可靠性与安全性评估研究

董玮琪

内蒙古自治区特种设备检验研究院赤峰分院 内蒙古自治区赤峰市  024000

摘要：对固定式压力容器生产中所发现的一些问题加以分析，总结，阐述了生产环节监督检验的重要性与必要性。监督检验就是为了预防固定式压力容器在工作过程中发生故障事故而进行预防预测手段之一。通过对问题描述及分析，可供固定式压力容器监督检验工作人员，设计单位及制造单位有关工作人员参考借鉴。鉴于此，本文主要分析固定式压力容器检验中的可靠性与安全性评估。

关键词：固定式压力容器；检验；可靠性

中图分类号：TH49   文献标识码：A

1、引言

固定式压力容器检验检测对于其使用安全性来说是一种有效保证，有着非常高的意义，因此有关单位在进行固定式压力容器检验检测时一定要充分把握误差产生的因素，重点研究了这些影响因素出现的成因，并从根本上开展了固定式压力容器在检验检测过程中对误差影响因素控制措施的研究。

2、固定式压力容器检验检测方法与标准

在固定式压力容器检验检测过程中，检验检测方式与规范是造成检验检测误差较大的因素。经分析整合如下几个方面及角度对其进行了研究:（1）固定式压力容器的检验检测规范是采用检测技术的前提条件，即有关单位在对固定式压力容器进行检验检测时，并没有做到以规范自身为出发点，致使检验检测技术与标准产生了很大的冲突，会对固定式压力容器的最终检验结果产生直接的影响，产生误差问题的同时，检验检测方法又以检测标准为前提基础，若选用的固定式压力容器检验检测方法不合适且与检验检测标准契合度较低，则会造成检验检测操作失误而产生错误问题；（2）在制造固定式压力容器的过程中，通常首先会制造和组装外壳壳体，然后根据外壳壳体的测量数据来制造其他部分，因此，如果固定式压力容器的外壳壳体在测量过程中出现误差，那么其他结构的生产也会受到相当大的影响，这可能会导致固定式压力容器的安装出现连接不够紧密的问题，若检测环节中选用方法及工艺出现误差，误将这部分固定式压力容器输入农业，工业及其他行业，则会给后续使用埋下大隐患；（3）通过对固定式压力容器的检验检测位置和方法进行调研和分析时，发现大部分固定式压力容器之间有相互交联现象，也使之在进行检验检测时经常出现忽视焊缝余高的现象、纵环焊缝棱角度数等等诸多问题导致固定式压力容器在检验检测过程中出现了越来越多的错误，所以要想杜绝固定式压力容器在检验过程中出现错误的问题，需要强化检验检测方法与标准优化研究。

3、固定式压力容器检验中发现的问题分析

论述了固定式压力容器的制作程序，包括设计图纸的审查—技术交底和容器排版—材料入库和标记移植—下料组配对—焊接等、在TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》的第6章中，明确列出了试件焊接、理化检测、无损检测、热处理、耐压试验、最终检验以及产品出厂交付用户等各个环节的设计文件、工艺文件、材料、耐压试验、焊接、无损检测和热处理、对出厂资料进行审核，对质量保证体系执行状况进行评估等监督检验内容。根据GB/T 150—2011《固定式压力容器》及GB/T 151—2014《热交换器》相关标准的要求，实际监督检验工作中仍发现有不规范现象。

4、固定式压力容器检验中的可靠性与安全性评估

4.1、可靠性分析评估

（1）可靠性建模方法

首先，要明确，事件树分析（Event Tree Analysis）是众多可靠性建模技术中的一种，它通过创建事件树图来展示容器可能遭遇的各种情况和故障模式。事件树图包括根事件，顶事件及中间事件，用概率分布及逻辑关系刻画事件间依赖关系。该方法有助于工程师确定容器可能存在的危险及失效路径、计算容器在各种事件中出现的可能性，进而对容器进行可靠性评价。

其次，故障模式与效应分析（Failure Modes and Effects Analysis,FMEA）也是一种常用的可靠性建模方法，通过对容器可能出现的故障模式进行辨识，对各故障模式产生的结果进行判定，并对其出现的可能性进行评价，从而对容器进行可靠性分析。FMEA通常根据风险优先级指数（Risk Priority Number,RPN）对不同故障模式进行排序，以确定哪些模式需要优先处理。

最后，采用Monte Carlo仿真方法对固定式压力容器进行可靠性建模，采用随机抽样与仿真相结合的方法，在充分考虑不确定因素的情况下，对容器工作过程进行仿真。工程师们可通过多次仿真得到不同情况下容器性能的数据，以便根据仿真结果评估其可靠性。

（2）故障模式和效应分析

首先，问题的提出FMEA首先要确定可能发生的故障模式。现阶段工程师们会分析固定式压力容器各部件及子系统，并考虑多种可能发生的故障，其中包括材料疲劳，焊接缺陷，腐蚀以及温度过高和压力过高等原因引起的故障。

其次，针对每一种确定的故障模式工程师都将对它们可能产生的结果进行评估，其中考虑到了故障对容器性能，安全性以及环境等方面的影响。而且后果评估还可以帮助识别何种故障模式会给人，设备以及环境带来巨大的威胁。

最后，FMEA也涉及对各故障模式出现可能性的判断。这可从历史数据，专家意见或实验测试中得到，而且概率评估帮助工程师判断哪种故障模式风险较大，有必要加强监测，或者采取措施，以降低出现的概率。

4.2、安全性评估

（1）风险分析

风险分析的目的是对已查明的潜在危险及风险因素进行深入的研究，确定其发生的可能性及严重程度，从而对采取相应的风险管理措施进行定量与定性评价。首先，进行风险分析时，我们需要确定每一个可能的危险和风险因子的可能性，这涉及到容器的操作环境、过去的数据记录、材料的品质、维护历史以及其他相关的考量因素。对数据进行分析就能判断潜在风险的概率。如腐蚀可使容器发生泄漏，发生几率可与介质腐蚀性质和材料抗腐蚀性有关。二是风险分析要求对每一个潜在风险事件进行严重程度评估，其中要考虑到人员伤害，环境污染，生产中断和财产损失等可能造成的结果。不同风险事件有可能造成不同的危害，有必要全面评估其后果。最后，风险分析也可就如何治理和缓解风险提出一些建议，其中包括拟定紧急应对计划，定期对容器进行检查以及对操作员进行强化培训。风险分析旨在保证固定式压力容器全生命周期内都能对风险进行有效管理与降低，从而保障设备安全运行、降低事故与损失发生概率。

（2）风险评估方法

固定式压力容器检验过程中采用风险评估方法对已确定的潜在危险及风险因素进行量化与评价，帮助人们更深入地认识这些危险及制定相关决策与措施。（1）定性风险评估是指专家根据专家判断与经验对风险进行评价的方法，一般是以主观方式对风险进行描述与评价。专家们可凭经验与知识主观评价风险因素，将其归类于低级，中级与高级，从而有助于识别何种风险需加强重视与应对。（2）定量风险评估、区别于定性评估、定量风险评估尝试用特定数值对风险进行描述，一般都会涉及对海量数据进行收集、分析，这涉及到容器的性能、所处的环境状况以及材料的特性等，这些都是用于计算各种风险的数值指标，例如风险值和失效的可能性等。定量评估的方法一般比较准确，但是比较繁杂费时。（3）风险矩阵分析是指概率与严重性相结合的分析方法，一般用矩阵表示。矩阵的行代表概率等级，列代表严重性等级，交叉点上的值表示风险等级。并通过把概率与严重性映射在矩阵上，能够迅速地判断出各种风险的优先顺序，进而判断出何种风险需先行应对。（4）Monte Carlo模拟是指在随机模拟基础上对各种潜在风险事件及结果进行仿真。引入随机性后,Monte Carlo模拟能够更加综合考虑不确定性和计算出风险事件概率分布。此法还常用于复杂系统风险评价。

5、结束语

固定式压力容器是工业领域中应用非常广泛的一种关键设备，它在经受高压，高温以及其他极端工况时发挥着储存，运输和生产中的许多重要作用。但是由于工业生产过程中关键性质的存在，压力容器出现故障或者事故就有可能造成严重人员伤害，环境污染以及财产损失等。所以，压力容器检验可靠性和安全性评价研究有着非常现实的意义。

参考文献：

[1]魏学玲,李超.压力容器制造监督检验典型案例分析与探讨[J].设备管理与维修,2021(20):81-82.

[2]韩洋,孙远霞.固定式压力容器和核反应堆压力容器液体渗透检验技术中渗透时间对缺陷检出的影响[J].中国化工装备,2021,23(05):34-37.

[3]黄泽,王超,杨明翰等.关于固定式压力容器定期检验几点问题的探讨[J].中国特种设备安全,2021,37(05):47-50.

[4]郝伟.固定式真空绝热压力容器的定期检验[J].低温与特气,2021,39(02):48-51.

[5]张永涛.基于电磁超声测厚的压力容器检验技术[J].甘肃冶金,2020,42(03):63-65+68.