基于失效模式與風險評估的設計

劉佩銘(中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設計院，吉林 吉林 132002)

基于失效模式與風險評估的設計

劉佩銘(中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設計院，吉林 吉林 132002)

在設計階段開展風險評估是當前世界壓力容器界提出的應用失效模式設計理念的方法。這種模式在最開始由歐盟提出并且投入實踐。這個指令中把危險性分析當作組件設計中的前提條件，并且在實際設計階段開展危險性復分析，目的是檢查壓力裝置在相應壓力條件下的危險性，避免因為組件或者外殼出現機械故障，進而導致介質外溢或者相關危險。

失效模式；風險評估；設計；

在實際設計階段全面分析壓力容器的風險控制方法，并且評估相應的風險是必要的環節。本文分析了當前的壓力容器設計狀況，并且闡述了風險評估的相關內容。樹立以失效模式設計為基礎的安全理念，對于確保壓力容器的實際使用壽命遺產壓力容器的運行可靠性來說具有重要的意義。

1 失效模式以及風險評估的狀況分析

在《固容規》中加強對于設計階段的風險評估規定是我國當前進行的嘗試性工作內容，是對于設計失效模式以及風險控制的嘗試。實際的目的是在設計階段就全方面的探究壓力容器可能出現的失效模式，進而采用更為安全可靠的設計模式，確保壓力容器的安全性，這對于壓力容器操作人員以及安全管理人員的安全來說具有重要的意義。

《固容規》已經實施了許多年，但是對于一些壓力容器，還沒有樹立失效模式以及風險控制的設計觀念，相關具有壓力容器設計資質的單位并沒有重視起這方面的問題。究其原因，就是我國還沒有形成相關的標準體系，所以這種模式的設計方法以及風險評估沒有被加入到壓力容器的標準以及規范中，相應的科學研究也只是停留在論證階段。如何在設計階段就控制相應的風險并且識別潛在的危害，是具有較強研究價值的問題。如果壓力容器的設計人員以及制造廠商沒有良好的識別環境因素、操作條件以及工況，那么就難以得出正確的風險評估報告[1]。

2 壓力容器設計人員的設計理念

對于制造廠的相關設計人員來說，他們只是被動的根據條件進行設計。他們都是圍繞著某一個設備單體進行設計，所以在客觀條件的影響下不能全面的掌握相關設備在工藝裝置中的實際作用，根據標準以及規范進行設計是制造廠的主要設計思路，他們更多的重視制造工藝的可行性、材料的可加工性能[2]。

如果僅僅根據工藝設備數據條件進行壓力容器設計，那么就會忽略重要的安裝、運輸以及重力荷載等因素。在實際使用設備的過程中，就會出現忽略失效模式的問題。相關的設計人員可能不具備必要的設計經驗，所以設計的容器知識考慮到了標準中規定的強度要求，為了追求綜合經濟成本，忽視了實際的失效模式。如果設計人員的實際設計階段全面的考慮失效模式以及在安裝、運輸是設備因為剛性差而導致失效的風險，就能夠良好的控制風險和危害[3]。

3 風險評估的內容分析

3.1 壓力容器可能發生的失效模式

在《固容規》中，解釋了壓力容器的失效機理以及設備損傷模式，一共可以分成四個大類以及六十三種。對于相關的損傷模式，在實際的設計過程中，需要全面的考慮這些因素，并且應用針對性的技術措施。對于一個損傷模式來說，會涉及以下的內容，相關的設計者在制定風險評估報告的過程中可以進行參考：

第一，關于損傷模式的概念敘述。

第二，損傷模式的典型圖譜、形態以及表象。

第三，出現這種損傷模式的材料種類。

第四，導致這種損傷模式的具體因素。

第五，這種損傷模式可能影響的具體設備以及裝置。

第六，這種損傷模式的合理處理措施。

第七，檢測以及監測這種損傷模式的有效方法。

第八，和這種損傷模式伴隨或者有關系的損傷模式。

3.2 風險評估報告的具體內容分析

在《固容規》中，給出了關于風險評估的具體規定，其以下是具體的內容：

第一，設計出來的壓力容器的外載荷、介質、材料、溫度以及壓力等等。

第二，壓力容器的主要工作條件。

第三，設計者需要考慮的工況條件以及可能會出現的危害，比如變形、破損、泄漏以及爆炸等等。

第四，對于那些的標準中已經有具體規定的失效模式，需要詳細說明標準中的對應條款。

第五，對于缺乏規定的計算方法以及失效模式，需要詳細的說明在設計過程中對于安全系數以及荷載的考慮。

第六，描述介質的具體性質，對于爆炸狀態、大量涌出以及少量的泄漏需要如何進行處置。

第七，根據周邊人員的情況以及可能傷，給予相關技術人員必要的防護設備。

對于風險控制來說，不只是涉及到相應的失效模式，還涉及到在實際建造中的維修、檢驗、操作、安全、運輸以及起吊等等。

3.3 其它的要求分析

其他要求包括改造、維修過程中的注意點以及施工說明書。相應風險報告的設計圖紙、校核方式以及簽署日期等等。

4 結語

在實際的設計階段，通過全面考慮壓力容器的風險，能夠在最大程度上消除因為涉及因素所導致的過早失效以及突然失效，能夠避免不必要的資金浪費，開展風險評估是確保壓力容器安全性能的關鍵。通過建設以失效模式設計為基礎的安全觀念，能夠提升壓力容器的使用壽命以及安全性、可靠性。

[1]王志泉.低溫壓力容器設計探析[J].化工設計通訊.2016 (06)：65-66.

[2]張學力.試論壓力容器設計中開孔補強設計的應用[J].石化技術.2016(09)：45-46.

[3]張馳群.確定壓力容器設計使用年限問題的探討[J].化工設備與管道.2016(05)：102-103.