探讨石化装置超年限压力容器检验管理技术

李合琛 程亮 曲直

(1.盘锦检验检测中心特检所，辽宁 盘锦 124000；2.辽宁宝来生物能源有限公司，辽宁 盘锦 124000)

0 引言

压力容器是指盛装气体或者液体，并且承载一定压力的密闭设备，在分类上，我国根据工作时的压力、介质危害性、在生产中的作用，将压力容器分为三类。具体规定详见《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG 21-2016。在生产中，压力容器的用途范围较广，多应用于工业和军工等部门，在科学研究领域也有重要作用。在化学工业尤其是石油化工中，压力容器的应用最为常见。每类压力容器在设计和检验方式上都有不同的规定。压力容器作为设备的基础，对生产有着重要作用。

1 超年限服役压力容器概述和研究现状

从当前国内现状来看，金属压力容器制造行业受到国家政策的扶持，并且在未来行业有着可持续发展性。但纵观国内，许多企业的压力容器仍存在着超年限服役的情况，尤其是石化工业最为严重，这一情况的出现不仅会影响石化装置的寿命，同时也会威胁到生产的安全性。我国相关法律明确指出了超年限服役压力容器即为使用年限超过了20年或者超过设计使用年限的压力容器。经大数据显示，80%的生产事故的缘由都是压力容器的失效。

在我国众多企业中，压力容器超年限服役的状况较为普遍，尤其是石化企业更为严重，在我国的石化企业中，超年限服役的压力容器可以占到企业压力容器总数的一半。超年限服役的压力容器在生产过程中会存在隐患，首先，超过使用年限，压力容器的微观结构会发生改变，材料的性能也会随之改变，常常表现为韧脆转变温度的提高、石墨化、珠光体球化等。另外，早期的石化装置的压力容器缺少疲劳设计，在使用的过程中，很多企业普遍存在压力容器超年限使用的情况，高温和压力波动就易导致压力容器出现失效。其次，压力容器长期在高温环境下运行，石化装置的压力容器就容易出现表面变形现象。长此以往，压力容器就会失效，拉低企业的生产效率。其再次，早期石化装置的压力容器的生产在质量和材料标准上有很多不足，因此在企业进行生产过程中，更易发生开裂和失效。最后，从目前来看，企业以及国家针对超年限服役的压力容器，还没有一套系统的管理办法[1]。

2 超年限压力容器损伤机理分析

在无数的压力容器失效实验中，压力容器都遵循盆曲线规律(见图1)，石化装置中的压力容器也不例外。从整体看，图像呈盆状，从分布上来看，压力容器的使用分为三个阶段：早期失效阶段、正常使用阶段、损耗老化失效阶段，我们需要探讨的石化装置压力容器的超年限服役阶段就处在正常使用阶段与损耗老化失效阶段，即：2～3 阶段。

超年限服役的压力容器产生损伤甚至失效是受到工作环境、时间与介质等因素的影响，为了减少压力容器的损耗，必须通过合理科学的方法对石化装置的压力容器进行损伤模式的分析，然后根据不同的损伤类型采取不同的方法进行检验，以达到延长压力容器寿命的目的。

图1 浴盆曲线示意

3 超年限服役压力容器风险评估

超年限服役压力容器的风险评估主要分为两个阶段：基础数据录入、软件录入与风险评价是第一个阶段，第二个阶段是制定检验方案、现场检验、评估服役年限以及适应性、指定监控措施以及检验周期[2]。

服役适应性主要是评估压力容器的剩余寿命和未来服役状态，这两种数据的评估都要根据压力容器现在的腐蚀速率来进行。未来服役状态又分为三类：符合要求、基本符合要求、不符合要求。符合要求即为：所评估的压力容器风险低，目前状况能够继续使用，且不影响使用。基本符合要求即为：风险为中-高风险。经检验后发现缺陷，且经评估此缺陷可能会影响压力容器接下来的使用，只能进行降级使用。不符合要求：风险评估为高风险，且在评估中发现明显缺陷，且此缺陷的存在会影响使用，压力容器的状态不能再继续进行工作，只能报废处理。

4 超年限服役压力容器管理办法

依据超年限压力容器的风险评估方法，找寻其管理办法，对超年限服役的压力容器的使用寿命、使用风险、安全性以及质量进行一个全面分析，另外还要注意其发生事故的可能性，将这些因素结合起来，建立超年限服役压力容器的风险分类分级模型，将超年限服役压力容器的风险分类分级模型分为低、中、高三类风险，通过模型对需要进行管理的超年限服役压力容器风险进行分析，采取合理科学的方法进行维护与管理。借用超年限服役压力容器的风险分类等级模式，相对应的将管理模式也分为三种[3]。

4.1 A类

A 类模式主要是针对低风险的超年限服役压力容器，在管理办法上，主要是以安全监控为主。

4.2 B类

B 类主要针对中度风险，在管理手段上，要重点监控设备，企业要制定关于压力容器的常规管理办法，在日常常规管理和监控的基础上加大对于其资金上的投入，用于维护和修理。

4.3 C类

在C 类管理模式中，设备存在很大的安全隐患，且其风险已经达到很高水平，设备已超过使用年限，要实施重点管理，加大管理力度和资源资金的投入，注重管理的动态性与时效性。

5 结语

在石化装置中，压力容器有着举足轻重的地位，压力容器的超年限服役问题是我国大多数企业存在的普遍性问题，由于超年限服役，压力容器多多少少会存在一些损伤，通过对损伤模式的判断，我们就能制定出一系列的科学合理方案，即通过建立超年限服役压力容器的分类分级模型来评估压力容器的状态，并采取相应的管理办法。应对当前压力容器超年限服役的状况，需要的不仅是社会和企业的努力，更需要国家的支持，在关于石化装置压力容器的使用年限和管理法律法规上，国家要加大立法、执法、监督力度，惩治压力容器使用不合理的现象，以为化工生产创造良好的安全环境。

在未来，相信会有更先进的技术来改进当前压力容器的制造与使用，并且在压力容器的管理上会有更好的创新。