劉三江黃 巖藍 麒曹邏煒
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美國特種設備風險管理及對我國的啟示
——以哈特福德蒸汽鍋爐檢驗和保險集團(HSB)為例
劉三江1黃 巖2藍 麒1曹邏煒1
(1. 中國特種設備檢測研究院 北京 100029)
(2. 美國哈特福德蒸汽鍋爐檢驗和保險集團 上海 200120)
摘 要:美國開展特種設備風險管理已經有上百年的歷史,通過對美國承壓類特種設備檢驗及保險發展歷程的回顧,結合美國哈特福德蒸汽鍋爐檢驗和保險集團(HSB)的實踐,從安全風險和財務風險兩個視角,梳理美國特種設備風險管理概況,以過程安全管理和其核心要素設備完整性為重點,總結美國石化行業特種設備風險管理經驗,從風險管理的內涵、保險機制的作用、石化企業過程安全管理等方面探討對我國特種設備風險管理的啟示。
關鍵字:美國 特種設備 風險管理 啟示
黃巖(1961~),男,HSB風險管理中國區首席工程師,從事特種設備風險管理工作。
特種設備是一種高風險設備,很多設備在高溫、高壓、復雜腐蝕介質環境下運行,具有較大危險性和潛在危害性,一旦發生事故將造成重大生命財產損失,因此,加強風險管理對保障特種設備安全顯得尤為重要。本文從美國承壓類特種設備檢驗及保險的發展歷程出發,對美國特種設備風險管理進行了初步的分析和探討,以期對我國提供借鑒和參考。
在美國承壓類特種設備檢驗及保險領域,哈特福德蒸汽鍋爐檢驗和保險集團(簡稱:HSB)是一個典型代表。回顧HSB的發展歷程,能夠反映美國承壓類特種設備檢驗及保險發展歷史的概貌。
19世紀50年代的美國工業革命初始,大量制造商發現水輪機的工業應用已經達到了其能力極限,并紛紛轉向開發使用蒸汽鍋爐和蒸汽動力機械。然而,高壓蒸汽動力的快速發展導致了一個新工業危害即災難性鍋爐爆炸。當時幾乎每四天就有一起鍋爐爆炸事故。這種急劇增加的生命財產損失悲劇,迅速引起工程業界對鍋爐安全的關注。1857年哈特福德的一起重大蒸汽鍋爐爆炸后,由一批企業家和商界領袖發起,在哈特福德成立了一個“理工俱樂部”,專門討論當時的科學發展和安全技術問題。“理工俱樂部”的成員中包括后來成為普惠的創始人弗朗西斯·普拉特和阿莫斯·惠特尼,柯爾特專利滅火器制造有限公司的總裁以利沙·如特等業界著名人士。1865年密西西比河上發生了蘇丹娜蒸汽客貨兩用輪船爆炸沉船事件。因當時鍋爐設計存在缺陷,鑄鐵質量差,脆性材料的使用,再加上船上鍋爐前期修理不當等眾多原因,造成船上四臺鍋爐中的三臺爆炸,導致輪船沉沒,超過1800名乘客死亡[1]。這起慘烈事故引發了建立一個既懂得工程又能夠保險的專業公司的想法,并以防范鍋爐爆炸和拯救人民生命作為公司的宗旨。1866年“理工俱樂部”的成員之一,耶利米默溫·艾倫正是基于這種理念,正式成立哈特弗德蒸汽鍋爐檢驗和保險公司[2]。正如公司創始人耶利米默溫·艾倫所宣稱的那樣,HSB是美國歷史上第一所主要致力于工業安全保險的金融機構[3]。
1867年HSB售出了第一份5000美元限額的60美元保單,用于承保3臺管式鍋爐。1884年,HSB增加了傷亡保險條款,1887年將第三者責任險加入到保險產品中,1889年又增設了運行中斷保險作為擴展條款。1909年首次保險了機械飛輪設備,標志著公司從單一的鍋爐保險服務擴展到特殊專業保險產品,被稱為鍋爐及機械(B&M)保險,即現在所說的設備損壞保險(EBI),包含機械電氣控制設備。HSB于1961年正式成為美國國外保險協會會員,使其可以在美國以外的全球范圍內提供保險產品和相關的服務業務。1964年公司加入工廠保險行業協會和石油保險協會,這樣HSB又擴展到消防和相關風險項目中。除了保險,HSB在1867年首次發行“動力機車”定期技術刊物,專注于蒸汽動力和工業安全,該刊物是美國歷史最悠久的定期技術刊物。HSB首位檢驗師,D.M.狄龍曾在1874年發明了具有革命性的縱向管式鍋爐,這種鍋爐設計當時很快就成為了行業標準。公司原創始人兼首席執行官耶利米默溫·艾倫于1896年建立了“哈特弗德標準”,當時幾乎所有在美國制造的鍋爐都是按照這個標準設計制造和檢驗的,也為第一部ASME標準規范奠定了基礎。
HSB具有近150年豐富的風險管控經驗、工程技術及專業知識,在全球范圍內擁有超過1200工程師、檢驗師和各類工程技術人員,僅在美國就為500多萬的大小商業和工業企業提供保險服務,工程技術人員幾乎每天在世界各地對 超過1000臺各類設備進行檢驗。盡管HSB起源于鍋爐檢驗和保險服務,如今HSB所涉及的業務遠遠超越鍋爐及壓力容器風險的范圍,保險和工程服務范圍涵蓋日常工作和生活領域所需的各個方面,從辦公大樓常見設備,到采暖空調系統、可再生能源、電力、煉油化工、石油天燃氣、鋼鐵冶煉、采礦、制冷和電信等,風險評估和檢驗的對象包括特種設備、旋轉機械、電氣設備、生產工藝機械和各類電子設備,協助數百萬的客戶提高風險管理,以達到防災防損的目的。
在美國特種設備檢驗中,保險公司扮演了重要角色。目前,除了HSB外,還有ACE、Travelers等保險公司在美國開展特種設備檢驗業務。總的來看,在美國承壓類特種設備的定期檢驗領域,保險公司占到了85%的業務份額。
2.1風險管理的內涵
在美國,特種設備風險管理的主體是企業,這也是企業成功的核心,其風險主要包含“安全風險”和“財務風險”兩個方面。安全風險包括人員安全、設備損傷、自然災害、火災和第三方責任等,而財務風險包括政策風險、材料供應鏈、業務中斷、工期延誤、人為和管理風險等。在這里,我們選取比較有代表性的一類風險,即安全風險中的設備損傷風險以及由此造成業務中斷的財務風險展開討論。設備損傷風險的管理是一個決策制定和實施過程,將設備損傷帶來的損失以及造成的不利影響減少到最低程度,通常包括收集風險管理初始信息、進行風險評估、制定風險管理策略、提出和實施風險解決方案、風險管理的監測和改進5個步驟。詳見圖1。

圖1 風險管理流程
這5個步驟形成了企業風險管理的一個閉環,從而實現風險管理水平的不斷改進與提升。在這個閉環當中,風險評估是一個關鍵步驟,通常委托專業的第三方公司來開展,包括對風險管理和保險業所需的直接損失和業務中斷損失進行評價,提供可靠的、量化處理的風險評估, 以及促進風險改善的增值建議,其評估的可靠性和準確性將直接影響到其他步驟的決策和實施。風險評估水平又主要取決于評估機構及評估專家對特種設備的設計制造工程的熟悉程度和經驗,對安全監察法規和標準的認知,對各種儀器設備的應用、失效機理和檢驗技術的了解,以及對風險進行綜合分析,并向企業提出有效的風險改進措施的能力。風險評估主要包括安全風險評估和財務風險評估兩個方面。
2.2安全風險評估
特種設備,如鍋爐、壓力容器或管道系統的損傷,可能是由于設計、制造、運輸、安裝,惡劣環境和應用不當,設備狀況較差,操作失誤,或缺乏保養等原因造成的。解決的辦法是,由風險評估師針對特種設備的風險點,重點在設備可靠性、制造質量、材料使用、安裝和維修質量控制、運營條件、日常維保、檢驗檢查程序、檢驗設備的校準、以及拆卸過程等進行評估并提出風險改進建議。
例如,HSB風險評估工程師與ASME授權鍋爐壓力容器檢驗師所做的工作并不完全一樣。風險評估工程師通過進行現場調查,收集原始數據并對特種設備的狀況、風險點的控制、以及預防預測性維保(PPM)的有效性進行詳細審查評估,但不從事具體的檢驗工作。為了確定特種設備的完整性,主要審查10個方面的內容,一是設備預防預測性維保(PPM)程序及實施執行情況,二是近期檢修報告,三是壓力管道及容器定期檢驗計劃及結果,四是基于風險的檢驗(RBI)分析結果,五是無損檢測報告的可靠性和準確性,六是保溫層下腐蝕檢測,七是燃料和液體分析(用于熱媒爐或再熱器),八是振動監測(用于壓力攪拌容器),九是設備異常運行狀況歷史及近況,十是修理或更換所用材料的識別和移植。
最重要的是,評估特種設備是否遵循當地政府監察機構的要求,按照指定的國家和行業標準進行設計、制造、安裝、運行、定期檢驗、RBI、修理、改造。參與無損檢測的公司和人員資質是否滿足監察機構的要求并得到授權。
2.3財務風險評估
除了對安全的影響,特種設備損壞可能會導致生產停頓及運營延誤經濟損失,以及巨額的修理和更換費用。因此,風險評估工程師需要對可能造成直接維修或更換費用,以及可能造成的業務中斷經濟損失進行量化處理。在財務風險評估方面,HSB和美國保險行業一般用三個術語來表達對風險點的評估:NLE、PML及MPL。
NLE-正常預期損失:一個相當于設備正常維修的損失事件,往往與設備零部件的壽命有關。核保人通常以這個正常預期損失值為基礎,建立適當的免賠額和等待期條款,這樣可避免高頻率的維保性理賠。由于腐蝕或沖刷造成的一根或數根鍋爐管泄漏,更換泄漏管子就是鍋爐NLE的一種情況。
PML-最大可能損失:包含設備損失、業務中斷等間接損失的程度及其可能性,這種損失只局限于一次事故和單臺設備本身。還必須考慮當事故發生時,在線檢測保護裝置以及緊急措施對設備起到相應保護作用,設備損失及間接損失減少到一定程度。鍋爐過熱器由于嚴重的過熱損失,導致過熱器必須更換的情況就是PML的一個例子。
MPL-最大可預見損失:設備事故發生造成合理預見的最大損失。這是特種設備在極其異常條件下發生最嚴重事故,極可能造成設備全損,并波及周邊或臨近的設備和建筑。也必須考慮當事故發生時,在保護裝置以及緊急措施使設備損失及間接損失減少到一定程度。例如,由于鍋爐嚴重缺水過熱,突然進水導致蒸汽爆炸,鍋爐房坍塌,鍋爐全損,相鄰鍋爐亦受到一定程度的損壞,造成極其嚴重的設備損失及間接經濟損失。
開展NLE、PML及MPL評估時,直接設備財產損失和間接營運中斷損失以美元進行計算。直接損失是基于修理或更換的總費用,使設備恢復達到事故前可繼續運行狀態。評估業務中斷損失時,根據特種設備的損失導致部分生產線或整個工廠的生產能力受到影響,而造成的經濟損失。例如,工廠有五臺相同的鍋爐并需要所有的鍋爐來滿足生產,其中一臺過熱爆管停爐修理,20%工廠生產受到影響,由此造成的經濟損失可以估算。如果是嚴重鍋爐爆炸事故,可能導致其他鍋爐不能向生產供應所需蒸汽,造成工廠運營停止,導致收入利潤損失。根據生產恢復時間和業務中斷財務損失可以估算出間接經濟損失。HSB風險評估工程師還將根據操作條件、設備狀況、檢修維保實踐等對事故發生的概率進行預測。
所評估結果報告將用于企業風險管理部門以及保險公司核保部門。一方面,根據設備損失風險評估,企業風險管理部門將決定風險自留比例,并通過購買保險進行風險轉移,確保企業在出險后能夠得到保險賠付以迅速恢復生產,對企業財政進行有效保護。另一方面,保險公司將根據風險評估報告確定保險條款、免賠額以及再保險比例。
同時,風險評估工程師將對現存風險提出行之有效的改進建議,即所謂的增值服務。這些建議是基于國際經驗、風險控制實踐知識、最新科學技術,將有助于企業制定一套有效的風險管理措施,對現存的風險予以改善。這就是企業作為投保人常常依靠具有豐富經驗的風險評估工程師的原因。
在石化行業中,特種設備是關鍵生產裝置,這些設備風險極大,例如高溫高壓加氫容器、催化反應器和管道系統,其介質又含有毒易燃、高反應的液體或氣體。這些設備破裂或爆炸造成化學危險品意外泄露的事故在世界上均有報道。例如,1984印度博帕爾氣體泄漏事件[4],被公認是世界上迄今為止最嚴重的一起工業災難,超過50萬人受甲基異氰酸酯和其他化學品中毒,官方報道有2259人當即死亡。1989年10月,美國帕薩迪納的菲利普斯石油公司反應器聚乙烯易燃氣體泄漏,造成23人死亡、132人受傷[5]。1991,美國洛杉磯MCI特林頓泄漏事件造成8名工人死亡、128人受傷[6]。
3.1過程安全管理(PSM)
國際上及美國發生的石化行業重大事故促使美國職業安全與健康管理局(OSHA)于1992頒布了危險化學品工藝安全管理系統的相關要求(29CFR1910.119:Process Safety Management of Highly Hazardous Chemicals, PSM)[7],要求石油天然氣化工行業必須執行過程安全管理(PSM)體系[8]。這些既復雜又高風險企業,需要在各生產層面有一個全面完整的設備管理和技術故障診斷系統。過程安全管理(PSM)就是石化行業進行風險管理的有效工具,用來識別、評估和控制各種風險因素,以防止工藝過程相關的事故發生。
PSM體系由員工參與、過程安全信息、過程危害分析、操作規程、員工培訓、承包商管理、生產前安全審查、設備完整性、高溫作業許可、變更管理、事故調查、應急計劃預案管理、符合性審核、商業秘密等14個基本要素組成。詳見圖2。

根據美國法律規定,企業在按標準進行過程危險分析之前,必須首先完成書面的過程安全信息編寫工作。編寫過程安全信息以及完成所需過程危險分析,將有助于業主和員工在參與操作過程中,共同確認和理解涉及高危險化學品可能造成危害的工藝過程。過程安全信息必須包括對所有使用的或生產過程中所產生的高危險化學品的危害,以及相關工藝過程和設備的信息。
3.2設備完整性
設備完整性是過程安全管理(PSM)14個要素中的核心要素,是指確保工藝過程中使用的設備,能夠采用要求的合適材料生產制造,并能正確地安裝、維護和更換,防止其在生命周期內發生設備故障和導致化工介質的泄露。美國職業安全與健康管理局(OSHA)認為保證包括特種設備在內的關鍵工藝設備的完整性至關重要,必須確保特種設備能夠正常安全運行,并明確指出,設備完整性要求適用于壓力容器和儲罐、管道系統(包括閥門等管道元件)、超壓泄放和排空系統和裝置、緊急停車系統、控制系統(包括監控設備、傳感器、報警、聯動裝置)、泵類等。
對于在化工過程中使用的特殊設備,保證承壓裝置部件的完整性最為重要,其信息管理必須包括以下內容:制造使用的材料、管道和儀表圖紙、超壓泄放系統的設計和設計機理、使用的設計規范和標準、處理過程中的物料和能量平衡、安全系統。美國法律規定,業主必須證明所使用的特種設備符合公認的、良好的工程實踐要求。對現有的按照規范標準設計制造的非一般用途的特種設備,業主應有文檔確認,其設備已根據安全要求進行設計、維保、檢驗、測試和使用。業主必須建立和實施以保持設備的持續完整性的書面程序。一切參與維護工藝設備持續完整性的員工必須接受工藝過程和危險品的培訓,以及相關的工作程序的崗位培訓。
設備必須按認可的、符合良好工程實踐的程序進行檢驗檢測。檢驗檢測周期必須符監察機構的要求、原設備制造商的建議以及較好的工程實踐。如果工廠對某種設備有以往經驗,其檢驗檢測周期按需要應縮短。每次檢驗檢測必須記錄存檔,內容包含檢驗檢測日期、檢驗人員姓名、設備序號或其他標識名稱、檢驗檢測內容以及檢驗檢測結果。結果一旦超出過程安全信息定義的缺陷允許范圍,其設備必須進行修復。符合規定的允許范圍后,才能重新使用。在某些情況下,設備可以不作修復,但必須采取其他必要措施,以確保使用時能安全運行。
對設備完整性的管理在PSM中占有重要份額,根據利寶國際保險公司對石油天然氣化工(OGPC)企業和工廠的損失統計分析[9],在2000至2010期間,因設備完整性管理不善造成的損失占總損失量的54%,在設備完整性的損失中靜設備的損失約占設備完整性損失的69%,詳見圖3。顯而易見,鍋爐壓力容器和管道系統等承壓類特種設備的完整性對石油天然氣化工(OGPC)企業十分重要。

通過加強對特種設備完整性的管理,已證實在改進設備可靠性、減少設備破損、提高產品穩定性、促進維保效率及連續性、減少計劃外維保、降低運行成本、改進零部件管理、促進承包商服務質量、滿足政府監管要求、提高生產安全性等方面取得了切實的收益,對預防企業損失起到極其有效作用,也使這些高風險行業變得更加安全。
4.1關于風險管理的內涵
國際標準(ISO 13702—1999)對風險的定義是某一有害事故發生的可能性與事故后果的組合。但由于對風險的認識程度和研究角度不同,對風險管理的理解也不盡相同。美國學者弗雷德里克·泰勒在《科學管理原理》中提出“管理就是實行計劃、組織、指揮、協調和控制,而風險管理是企業或組織,由控制偶然損傷(壞)的風險,以保全盈利的能力”[10],側重強調風險管理的過程。赫利克斯·克萊蒙則認為“風險管理的目標是保存其組織前進的能力,并對顧客提供產品與服務以保全公司的人力和物力,保護企業的盈利能力”[11],側重強調風險管理的結果。從美國風險管理的實踐來看,又將風險分為安全風險和財務風險,并通過定量評估,為風險管理奠定了堅實基礎。目前,我國在安全風險評估方面已經有了長足的進步,特別是RBI廣泛實施以來,通過GB/T 30579—2014《損傷模式識別》和GB/T 26610—2014《承壓設備系統基于風險的檢驗實施導則》等標準,“改變了檢驗周期一刀切的傳統做法[12]”,對風險評估實施程序和內涵進行了進一步明確和規范,例如,中國特檢院自2003年在全國推廣RBI技術以來,已完成500余套典型煉油、石油化工、煤化工、化肥、冶金等大型裝置的RBI檢驗,通過縮短工期、排除隱患等,累計為企業節約成本數十億元。但在特種設備財務風險評估方面,我國還只停留在理論層面,尚未得到行業的重視,缺少相應的規則和金融機構的介入,在實踐經驗方面更是缺乏。而以美國哈特佛德公司為例,作為保險公司,對特種設備損壞可能導致的生產停頓及運營延誤經濟損失,以及巨額的修理和更換費用,都有明確的計算公式,并將之與保費掛鉤,通過金融手段提升風險管理質量[13]。
4.2關于保險在風險管理中的作用
保險機制是實現風險管理市場化運作和提升風險管理效能的最關鍵環節,在特種設備風險管理方面具有重要作用,一方面可以定量化規范設備財產損失,通過購買保險進行風險轉移,確保工廠在出險后能夠得到保險賠付以迅速恢復生產;另一方面,將保費與安全掛鉤,可以充分發揮保險的風險平抑機制,促使與保險相關聯的檢驗機構更加重視風險評估報告的有效性和合理性。目前,國內部分省市已經啟動了特種設備責任保險試點工作的實踐,例如廣東、南京等地推行的電梯責任保險,但從統計數據看,目前全國投保率尚不足4%[14],一是因為社會對保險在國內風險管理中的認識不足,主動參保意識不強;二是相關立法滯后,缺乏推動特種設備保險體制發展的有力支撐;三是專業保險機構未建立,沒有形成針對特種設備的專業化保險服務市場。我國應當加大特種設備責任保險的培育力度,探索RBI經驗豐富的檢驗機構與保險機構的合作機制,運用市場化手段完善風險管理模式、提高風險管理效能。
4.3關于石化企業的過程安全管理(PSM)
石化行業是高風險行業,在美國評估石化行業過程安全管理(PSM)的執行程度是安全風險和財務風險管理的一個關鍵環節。美國OSHA對危險化學品工藝安全管理系統有明確的要求,PSM是國際上被實踐證明的先進事故預防和風險控制方法。2010年,國家安監總局發布了AQ/T 3034—2010《化工企業工藝安全管理實施導則》[15]。這是在借鑒國外化工企業生產過程中工藝過程管理模式和方法以及實踐經驗的基礎上,結合我國實際情況制定的推薦性行業標準,在我國化工行業開始推廣應用以來,取得一定成效,促進了化工企業安全管理水平的提升。然而,由于該行業標準是推薦性的,我國化工企業對該標準的落實和執行還有很多不足,與國際上先進國家的石油化工企業執行過程安全管理差距還很大。從美國的經驗看,PSM是由法律規定強制執行的,企業負責人不但對執行藝安全管理負有行政責任,而且應負有法律責任。應當加大對石化企業開展過程安全管理的宣貫,特別是加強特種設備在運行過程中的風險管控,以達成企業對“過程安全文化”一致性的認識,自上而下通力合作,確保責任落實到位。通過有效執行過程安全管理,及時消除石化企業安全隱患,建立安全生產長效機制。
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Enlightenment of Special Equipment Risk Management in the United States——Take Hartford Steam Boiler Inspection and Insurance Group (HSB) as an Example
Liu Sanjiang1Huang Yan2Lan Qi1Cao Luowei1
(1. China Special Equipment Inspection and Research Institute Beijing 100029)
(2. Hartford Steam Boilers Inspection and Insurance Group Shanghai 200120)
AbstractRisk management of the special equipment in the United States has carried out more than a hundred years. Based on the review of the inspection and insurance development history of the special equipment in the United States, together with the experience and practice of the steam boiler inspection and related insurance in HSB, risk management overview of the special equipment in the United States is highlighted from two perspectives of safety risk and fnancial risk. This paper focuses on the process safety management (PSM) and mechanical integrity related to the core elements in PSM, and discusses the enlightenment on the special equipment risk management in China from the risk management implication, the role of insurance mechanism, PSM in petrochemical industries by summarizing the risk management experience of the special equipment in the United States.
KeywordsThe United States Special equipment Risk management Enlightenment
中圖分類號:X924.1
文獻標識碼:B
文章編號:1673-257X(2016)04-0051-06
DOI:10.3969/j.issn.1673-257X.2016.04.009
作者簡介:劉三江(1974~),男,碩士,副院長,從事特種設備安全技術和標準化研究工作。
收稿日期:(2016-02-04)