探討石化裝置超年限壓力容器檢驗管理技術

李合琛 程亮 曲直

(1.盤錦檢驗檢測中心特檢所，遼寧 盤錦 124000；2.遼寧寶來生物能源有限公司，遼寧 盤錦 124000)

0 引言

壓力容器是指盛裝氣體或者液體，并且承載一定壓力的密閉設備，在分類上，我國根據工作時的壓力、介質危害性、在生產中的作用，將壓力容器分為三類。具體規定詳見《固定式壓力容器安全技術監察規程》TSG 21-2016。在生產中，壓力容器的用途范圍較廣，多應用于工業和軍工等部門，在科學研究領域也有重要作用。在化學工業尤其是石油化工中，壓力容器的應用最為常見。每類壓力容器在設計和檢驗方式上都有不同的規定。壓力容器作為設備的基礎，對生產有著重要作用。

1 超年限服役壓力容器概述和研究現狀

從當前國內現狀來看，金屬壓力容器制造行業受到國家政策的扶持，并且在未來行業有著可持續發展性。但縱觀國內，許多企業的壓力容器仍存在著超年限服役的情況，尤其是石化工業最為嚴重，這一情況的出現不僅會影響石化裝置的壽命，同時也會威脅到生產的安全性。我國相關法律明確指出了超年限服役壓力容器即為使用年限超過了20年或者超過設計使用年限的壓力容器。經大數據顯示，80%的生產事故的緣由都是壓力容器的失效。

在我國眾多企業中，壓力容器超年限服役的狀況較為普遍，尤其是石化企業更為嚴重，在我國的石化企業中，超年限服役的壓力容器可以占到企業壓力容器總數的一半。超年限服役的壓力容器在生產過程中會存在隱患，首先，超過使用年限，壓力容器的微觀結構會發生改變，材料的性能也會隨之改變，常常表現為韌脆轉變溫度的提高、石墨化、珠光體球化等。另外，早期的石化裝置的壓力容器缺少疲勞設計，在使用的過程中，很多企業普遍存在壓力容器超年限使用的情況，高溫和壓力波動就易導致壓力容器出現失效。其次，壓力容器長期在高溫環境下運行，石化裝置的壓力容器就容易出現表面變形現象。長此以往，壓力容器就會失效，拉低企業的生產效率。其再次，早期石化裝置的壓力容器的生產在質量和材料標準上有很多不足，因此在企業進行生產過程中，更易發生開裂和失效。最后，從目前來看，企業以及國家針對超年限服役的壓力容器，還沒有一套系統的管理辦法[1]。

2 超年限壓力容器損傷機理分析

在無數的壓力容器失效實驗中，壓力容器都遵循盆曲線規律(見圖1)，石化裝置中的壓力容器也不例外。從整體看，圖像呈盆狀，從分布上來看，壓力容器的使用分為三個階段：早期失效階段、正常使用階段、損耗老化失效階段，我們需要探討的石化裝置壓力容器的超年限服役階段就處在正常使用階段與損耗老化失效階段，即：2～3 階段。

超年限服役的壓力容器產生損傷甚至失效是受到工作環境、時間與介質等因素的影響，為了減少壓力容器的損耗，必須通過合理科學的方法對石化裝置的壓力容器進行損傷模式的分析，然后根據不同的損傷類型采取不同的方法進行檢驗，以達到延長壓力容器壽命的目的。

圖1 浴盆曲線示意

3 超年限服役壓力容器風險評估

超年限服役壓力容器的風險評估主要分為兩個階段：基礎數據錄入、軟件錄入與風險評價是第一個階段，第二個階段是制定檢驗方案、現場檢驗、評估服役年限以及適應性、指定監控措施以及檢驗周期[2]。

服役適應性主要是評估壓力容器的剩余壽命和未來服役狀態，這兩種數據的評估都要根據壓力容器現在的腐蝕速率來進行。未來服役狀態又分為三類：符合要求、基本符合要求、不符合要求。符合要求即為：所評估的壓力容器風險低，目前狀況能夠繼續使用，且不影響使用。基本符合要求即為：風險為中-高風險。經檢驗后發現缺陷，且經評估此缺陷可能會影響壓力容器接下來的使用，只能進行降級使用。不符合要求：風險評估為高風險，且在評估中發現明顯缺陷，且此缺陷的存在會影響使用，壓力容器的狀態不能再繼續進行工作，只能報廢處理。

4 超年限服役壓力容器管理辦法

依據超年限壓力容器的風險評估方法，找尋其管理辦法，對超年限服役的壓力容器的使用壽命、使用風險、安全性以及質量進行一個全面分析，另外還要注意其發生事故的可能性，將這些因素結合起來，建立超年限服役壓力容器的風險分類分級模型，將超年限服役壓力容器的風險分類分級模型分為低、中、高三類風險，通過模型對需要進行管理的超年限服役壓力容器風險進行分析，采取合理科學的方法進行維護與管理。借用超年限服役壓力容器的風險分類等級模式，相對應的將管理模式也分為三種[3]。

4.1 A類

A 類模式主要是針對低風險的超年限服役壓力容器，在管理辦法上，主要是以安全監控為主。

4.2 B類

B 類主要針對中度風險，在管理手段上，要重點監控設備，企業要制定關于壓力容器的常規管理辦法，在日常常規管理和監控的基礎上加大對于其資金上的投入，用于維護和修理。

4.3 C類

在C 類管理模式中，設備存在很大的安全隱患，且其風險已經達到很高水平，設備已超過使用年限，要實施重點管理，加大管理力度和資源資金的投入，注重管理的動態性與時效性。

5 結語

在石化裝置中，壓力容器有著舉足輕重的地位，壓力容器的超年限服役問題是我國大多數企業存在的普遍性問題，由于超年限服役，壓力容器多多少少會存在一些損傷，通過對損傷模式的判斷，我們就能制定出一系列的科學合理方案，即通過建立超年限服役壓力容器的分類分級模型來評估壓力容器的狀態，并采取相應的管理辦法。應對當前壓力容器超年限服役的狀況，需要的不僅是社會和企業的努力，更需要國家的支持，在關于石化裝置壓力容器的使用年限和管理法律法規上，國家要加大立法、執法、監督力度，懲治壓力容器使用不合理的現象，以為化工生產創造良好的安全環境。

在未來，相信會有更先進的技術來改進當前壓力容器的制造與使用，并且在壓力容器的管理上會有更好的創新。