我国在役承压设备检测评价 法规标准体系进展 邵珊珊 贾国栋 2 谢国山 王辉 (. 中国特种设备检测研究院北京 00029) (2. 国家质量监督检验检疫总局北京 00088) 摘要 : 随着国民经济的快速发展和市场需求的增大, 承压设备在各行业广泛应用, 其运行安全一直是人们关注的焦点 本文介绍了我国在役承压设备检测评价法规标准体系的发展历程和框架, 以及近十年来在 损伤模式 基于风险的检验 在线检测 合于使用评价等方面取得的研究成果和国家标准的研制情况, 并指 出了在役承压设备检测评价法规标准体系建设下一步的工作重点 关键词 : 在役承压设备检测评价法规标准体系 Development of the Regulations and Standards System on Inspection and Assessment of In-service Pressurized Equipment Shao Shanshan Jia Guodong 2 Xie Guoshan Wang Hui (. China Special Equipment Inspection and Research Institute Beijing 00029) (2. General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China Beijing 00088) Abstract With the rapid development of national economy and increasing market demand, pressure equipment are widely used in various industries. The operational safety of pressure equipment has always been the focus of attention. This article describes the history and framework of regulations and standards system on inspection and assessment of in-service pressure equipment, as well as the research findings on damage mode, risk-based inspection, online inspection, fitness for service and their standardization. The focus of future work is proposed on the development of regulations and standards system on inspection and assessment of in-service pressure equipment. Keywords In-service pressurized equipment Inspection and assessment Regulations and standards system 中图分类号 : X924. 文献标识码 :B 文章编号 :673-257X(206)06-0009-05 DOI: 0.3969/j.issn.673-257X.206.06.002 承压设备普遍应用于石油 化工 电力 能源 化肥 冶金 农药 食品 医药等在国民经济发展中起着举足轻重作用的行业 据统计, 截至 205 年底, 全国登记在用锅炉 57.92 万台, 压力容器 340.66 万台, 作者简介 : 邵珊珊 (983 ~ ), 女, 博士, 高级工程师, 从事承压设备合于使用评价工作 ( 收稿日期 :205-0-5) 气瓶 3698 万只, 压力管道 43.63 万 km [] 由于生产的特殊性, 承压设备普遍承受着高压 高温 低温 疲劳载荷, 盛装易燃 易爆 有毒或腐蚀介质 一旦发生爆炸或泄漏, 往往并发火灾 二次爆炸与中毒等灾难性事故, 造成严重的环境污染, 给社会经济 生产和人民生命财产带来巨大损失和危害 因此, 建立并完善在役承压设备检测评价法规标准体系, 对保障承压设备的安全运行 保持国民经济快速健康持续发展具有重要的意义 9
法规标准 在役承压设备检测评价法规标准体系发 展历程 英国石油公司 雪佛龙等 检修周期从以往的 3 年延 长至 5 8 年 甚至更长 而我国普遍是 三年一修 承压设备的长周期运行势在必行 [4] 初创阶段 为了保证承压设备的使用安全 我 为了应对上述问题 本世纪初国内有关高校和科 国劳动部最早于 965 年和 966 年分别颁布了试行的 研机构将风险评估的理念引入国内 在消化和吸收 蒸汽锅炉安全监察规程 气瓶安全监察规程 和 压 国外先进技术和经验的基础上开展基于风险的检验 力容器安全监察规程 提出应对在用锅炉 压力容器 RBI 技术的国产化研究 取得了多项创新性研究 气瓶等进行定期检验和检修 随着国民经济的发展和 成果 自 2003 年以来 中国特种设备检测研究院 合 改革的深入 为适应科学技术进步和实际情况变化的 肥通用机械研究院等科研机构和高校在中石化 中石 需要 劳动部于 979~98 年期间发布了上述部门规 油 中海油 神华所属企业的近千套各类炼油 化工 章的修订版 982 年 国务院发布了 锅炉压力容器 煤化工装置上实施了基于风险的检验 RBI 技术的成 安全监察暂行条例 国发 982 22 号 从行政 功应用不仅提高了检验的针对性和有效性 在保证安 法规的层面 明确了对在用锅炉 压力容器等实施定 全的同时 还能为科学合理的确定检验检修周期提供 期检验的要求 为建立我国在役承压设备检测评价法 技术支撑 保障了成套装置承压设备的长周期安全运 规标准体系奠定了良好的开端 行 相关安全技术规范和强制性国家标准 如 2009 年 2 建立阶段 针对我国压力容器 管道普遍存 在年久失修 制造质量低劣 安全状况不良等问题 颁布的 固定式压力容器安全技术监察规程 [5] 20 年发布实施的 GB 50 压力容器 [6] 203 年颁布 987 年劳动人事部锅炉压力容器安全监察局提出了 的 压力容器定期检验规则 等 均采纳了 RBI 技术 在役压力容器检验和缺陷处理若干问题的参考意见 与此同时 GB/T 30579 204 承压设备损伤模式识 并于 990 年颁布了技术法规 在用压力容器检验规 别 [8] GB/T 2660 承压设备系统基于风险的检验 程 初步确立了我国在役承压设备定期检验的基本 实施导则 [9] 等协调标准作为法规的技术支撑已逐步 技术路线 即通过检查和检测发现缺陷 根据缺陷情 发布实施 我国在役承压设备检测评价法规标准体系 况评定安全状况等级 进而确定压力容器 管道等的 得到进一步完善 [7] 定期检验周期 此后 分别于 2003 年和 2004 年颁布 的 在用工业管道定期检验规程 试行 压力 2 在役承压设备检测评价法规标准体系进展 容器定期检验规则 均沿用了此技术路线 实践证明 该技术路线的提出以及相应的技术规范和标准发布后 2008 年底 国家标准化委员会批准成立了在役承 我国在役承压设备检测评价法规标准体系已基本建立 压设备标准化分技术委员会 以下简称在役分会 该体系在解决我国在二十世纪 80~90 年代压力容器 专门从事在役承压设备检测评价法规标准体系的研究 工业管道等所面临的量大面广 制造质量不足等历史 和重要标准的研制工作 针对我国原有承压设备标准 遗留问题 保证特种设备的安全使用等方面发挥了极 体系主要针对设计和制造阶段 涉及在役承压设备的 [2] 大作用 使用 检验 安全评定 修理改造等环节的均是行政 3 创新发展阶段 随着制造技术的发展和社会 规范 缺少相应的技术标准予以支撑等情况 通过对 需求的增加 承压设备逐步向大型化 高参数化 轻 国外在役承压设备法规标准体系的研究和国内外相关 量化等方向发展 由于石油资源枯竭和加工经济性考 规范标准及其应用情况的调研和综合分析 结合我国 虑 我国炼油企业普遍采用高硫 高酸原油 承压设 国情 在役分会提出了我国在役承压设备检测评价法 备的运行风险和不可预见因素增加 检验难度越来越 规标准体系框图 [2] 如图 所示 大 对承压设备的安全管理提出了更高要求 [2,3] 与此 该体系由两个模块组成 模块一适用于一般性承 同时 随着全球经济一体化的发展趋势 尤其是我国 压设备 沿用原有定期检验的技术路线 以相关安全 加入 WTO 以后 我国石化企业直接面临和国外大型 技术规范和标准为技术支撑 模块二适用于大型成套 石化公司的激烈竞争 为了提高生产效率 降低成本 装置 特殊承压设备 涵盖损伤模式 / 失效模式 风 欧美等发达国家的大型石化公司 如壳牌 埃克森美孚 险评估 RBI 检验检测和维护 合于使用评价 0
综合管理 / 完整性管理等五个方面的技术标准 模块二的建立和重要标准的研制, 实现了以风险评估和损伤模式识别为基础, 根据评估结果确定检验计划, 采用在线检测和合于使用评价进行缺陷或损伤处理, 根据剩余寿命确定检验周期, 体现了我国传统检验理念的几个重大转变, 即从工艺无关到工艺相关 从单台设备到成套装置建立系统的检验策略 从解决先天不足到防患于未然, 从检测缺陷为先到风险和损伤模式识别为先, 为保证在役承压设备的安全运行, 政府安全监管改革, 理顺政府与市场边界 法规与标准关系, 强化企业主体责任等提供了技术标准支撑 图 在役承压设备检测评价法规标准体系框图 也取得了丰硕的研究成果 上述科研成果已在石油 化工 能源等行业的大型企业, 如中石油 中石化 中海油 神华等, 进行工程示范应用, 在保证在役承 压设备的长周期安全运行的同时, 也为完善在役承压 设备检测评价法规标准体系积累了大量的数据和工程 实践经验 [,2] 4 重要技术标准的研制 截止到 205 年底, 通过对相关科研成果的总结提 炼并标准化, 在役分会组织了承压设备损伤模式识别 风险评估 检测检验和维护 合于使用评价 综合管 理 / 完整性管理等方面近 30 项国家标准的制修订 ( 见 表 ), 为法规中相应的基本安全要求提供了技术支撑 其中, 核心技术标准 承压设备损伤模式识别 承 压设备系统基于风险的检验实施导则 均已发布实施, 承压设备合于使用评价 已完成送审稿 表 在役分会制修订国家标准 3 相关科研工作及主要成果 标准号或立项号 标准名称 自 七五 以来, 在我国国民经济稳步发展的同时, 国家对科研的投入也逐渐增大 特种设备的科研工作 也从 带缺陷压力容器安全性评定研究 一个点, 逐 渐发展到现在的与特种设备事故预防与应急救援技术 体系相关的诊断评价 检测监测 科学监管 节能降耗 应急救援和法规标准支撑技术等 6 条主线 [0] 尤其是 十一五 和 十二五 期间, 中国特种设备检测研 究院 合肥通用机械研究院等科研机构 高校 监察 机构 检验检测机构和承压设备的使用单位等通过国 家科技支撑计划项目的支持, 对成套装置重要设备失 效模式预测 预知检测与监测 损伤模式发展趋势预 测与缺陷评价 动态风险评价等关键技术进行了系统 深入的研究, 建立了以 预知检测 和 动态风险管理 为技术核心的大型承压类成套装置安全保障技术方法 体系 此外, 通过国家高技术研究发展计划 (863 计划 ) 国家重大科学仪器专项和质检公益性行业科研专项等 项目的研究工作, 在埋地钢质管道外损伤检验及评价, 输油和输气高强钢管道内腐蚀评价, 电站锅炉主要承 压部件风险管理和寿命评估, 加氢反应器 医用氧舱 等典型特殊承压设备检测评价, 基于损伤模式的承压 设备合于使用评价 大型常压储罐完整性管理等方面 损伤模式及失效模式 RBI 检验 检测和维护 GB/T 30579 204 承压设备损伤模式识别承压设备系统基于风险的检验实施导则第 部分 : 基本要求和实施程序 (20) 第 2 部分 : 基于风险的检验策略 (204) GB/T 2660 第 3 部分 : 风险的定性分析方法 (204) 第 4 部分 : 失效可能性定量分析方法 (204) 第 5 部分 : 失效后果定量分析方法 (204) GB/T 30578 204 常压储罐基于风险的检验和评价 GB/T 3058 204 电站锅炉承压系统风险管理方法 GB/T 30582 204 基于风险的埋地钢质管道外损伤检验与评价成套装置基于风险的检验细则第 部分 : 乙 203090-T-469 烯装置成套装置基于风险的检验细则第 2 部分 : 催 20309-T-469 化裂化装置 205439-T-469 基于风险的埋地钢质管道穿跨越段检验与评价基于风险的埋地钢质管道环境应力腐蚀开裂直 205435-T-469 接评估方法 (SCCDA) 205436-T-469 基于风险的油气管道安全隐患分级导则承压设备无损检测射线胶片数字化系统的鉴 GB/T 28266 202 定方法 GB/T 882 202 金属压力容器声发射检测及结果评价方法 在役承压设备金属材料小冲杆试验方法第 GB/T 29459. 202 部分 : 总则 在役承压设备金属材料小冲杆试验方法第 2 GB/T 29459.2 202 部分 : 室温下拉伸性能的试验方法
法规标准 续表 标准号或立项号 标准名称 GB/T 2946 202 聚乙烯管道电熔接头超声检测 中产生的缺陷或损伤为评价对象 给出了针对腐蚀减 薄 临氢损伤 机械损伤 火灾损伤 蠕变损伤和脆 性断裂倾向性评价的技术路线 在避免不必要的维修 检验 检测和 204969-T-469 在役压力容器检验 第 部分 加氢反应器 带来的不确定因素对设备安全运行的影响 减少不必 维护 205438-T-469 埋地钢质管道管体缺陷修复指南 要的更换 停车等造成的经济损失等方面具有重要的 205437-T-469 埋地钢质管道检验导则 作用 该标准和 GB/T 9624 2004 在用含缺陷压力 203092-T-469 承压设备合于使用评价 容器安全评定 基本覆盖了 固定式压力容器安全技 204970-T-469 在用含缺陷压力容器安全评定 术监察规程 和 在用工业管道定期检验规程 中出 204960-T-469 输气管道用高强钢内腐蚀直接评价方法 现的缺陷或损伤类型 是为法规提供技术支撑的重要 20496-T-469 输油管道用高强钢内腐蚀直接评价方法 合于使用评价 协调标准 GB/T 29460 202 含缺陷聚乙烯管道电熔接头安全评定 GB/T 30580 204 电站锅炉主要承压部件寿命评估技术导则 综合管理 / 完 整性管理 205599-T-469 常压储罐完整性管理 4. 承压设备损伤模式识别 该标准考虑承压设备材料和服役环境的相互作用 5 在役承压设备检测评价法规标准体系 展望 经历半个多世纪的历史进程 我国在役承压设备 检测评价法规标准体系已建立并逐步完善 承压设备 将损伤模式分为腐蚀减薄 环境开裂 材质劣化 机 的万台事故率也逐年降低 [] 但与工业发达国家相比 械损伤四大类 将服役过程中可能发生的 73 种损伤按 事故率仍然较高 重特大事故仍有发生 安全形势依 照上述原则归入相应损伤模式 给出每种损伤的描述 然严峻 因此 不断完善在役承压设备检测评价法规 及机理 损伤形态 受影响的材料 主要影响因素 标准体系 对保障承压设备的安全运行 实现科学监 易发生的装置或设备 主要预防措施 检测或监测方法 管等具有重要的意义 具体发展思路如下 相关或伴随的其他损伤等 该标准在我国首次建立适 进一步理顺法规与标准的关系 由于法规的 用于在役承压设备损伤模式的统一分类原则和框架 强制性 应只涉及在役承压设备本质安全的原则规 不仅为实施基于风险的检验提供了技术支撑 对承压 定 具体技术细节均在协调标准中提出 这是国内 设备的设计 制造也具有重要的指导意义 外在役承压设备检测评价法规标准体系的发展趋势 目前 我国已颁布实施的特种设备安全技术规范有 4.2 承压设备系统基于风险的检验实施导则 0 余项 其中不乏对在役承压设备使用 检验 维 GB/T 2660 承压设备系统基于风险的检验实施 护等的具体技术要求 为了进一步完善我国在役承压 导则 系列标准采纳了 十一五 和 十二五 国家 设备法规标准体系 理顺法规标准的关系 国家质 科技支撑计划的多项研究成果 如结合我国国情 对 检总局特设局已逐步开展安全技术规范的修订和整 风险可接受准则和检验计划的确定等进行了调整 在 合优化工作 如 206 年完成修订的 固定式压力容 风险的定量分析方法中引入超标缺陷影响系数 减薄 器安全技术监察规程 [3] 就以理顺法规与标准的关 因子 局部减薄 分析部分采用了极限分析理论 建 系为原则 在整合 凝练并进一步明确固定式压力 立了适合与我国企业管理模式相匹配的的管理系统评 容器基本安全要求的同时 将介质特性 产品结构 价方法 根据我国无损检测技术的发展及应用情况 试验方法等详细的技术内容放到相应的协调标准 产 调整或增加了部分停机和在线检测方法的检验有效性 品标准 中 等 该标准的制定填补了我国在风险评估领域的标准 2 鼓励在役承压设备检测评价相关团体标准的 空白 为基于风险的检验技术的应用和推广提供了 制修订 以美国为例 承压设备相关技术标准均由 依据 ASME API 等社会组织制修订 符合要求的标准可 由 ANSI 批准发布为美国国家标准 由于具有行业影 4.3 承压设备合于使用评价 承压设备合于使用评价 标准主要以服役过程 2 响力大 协调相对容易 与自主核心技术结合紧密 标准制定灵活且制修订周期短等特点 由社会组织制
定的团体标准具有较好的先进性 有效性和适用性 [4], 更能贴近在役承压设备检测评价的需求 尤其是国家 标准不可能对各种类型承压设备所有在用环节的技术 要求给予详细的规定, 某些典型的特殊承压设备, 如 超高压水晶釜 焦炭塔 医用氧舱 长管拖车等的检 测评价规则等更应以团体标准的形式予以体现 在役 承压设备相关团体标准的制定, 是对国家和行业标准 的有效补充, 在有效规范市场行为的同时, 可以提高 标准化工作的效率, 是进一步完善我国在役承压设备 检测评价法规标准体系的重要一环 3) 加快油气输送管道相关法规标准的制修订 由 于管道输送油气优势突出, 自改革开放以来, 我国不 断加强油气管网建设 预计到 2020 年, 全国油气管网 总里程将达到 6 万 km 目前, 大规模 跨区域 跨 国境的油气干线管网已经遍布全国, 油气输送管道的 安全问题得到越来越多的关注, 但相关的标准仍十分 缺乏 受 22 青岛输油管道爆炸事件的影响, 我 国已加速开展油气输送管道安全隐患的整改工作, 国 务院于 204 年底发文要求尽快制定出台 石油天然气 管道保护法 相配套的行政法规和部门规章, 健全油 气管道勘察 设计 制造 施工 检验检测和报废等 全过程的技术标准体系 [5] 国家标准委也对输油管道 标准体系梳理和急需制定的标准等问题提出了进一步 的具体要求 因此, 加快油气输送管道相关法规标准 的制修订是完善在役承压设备检测评价法规标准体系 的重要任务之一 4) 正确把握科技方向, 加大科研工作的投入力 度, 为协调标准的制修订提供技术支撑 十一五 和 十二五 期间, 承压设备的研究重点为 风险 管理, 实现了从 静态 到 动态 的转变 结合 国 家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006~2020 年 ) 中国制造 2025 和国家重点研发计划等 规划政策, 十三五 期间将围绕承压设备 风险 防控, 着重研究严苛服役环境下的组合损伤机理, 适用范围更广 检测精度更高的在线监检测技术及 装备, 承压设备建造和服役阶段的风险防控技术, 超期服役设备的寿命预测和延寿技术, 宏观安全风 险预警和事故应急处置技术等 科研是技术标准的 基础和支撑, 只有持续增加对相关科研的经费和人 员投入, 不断提高科研人员的创新意识和能力, 加 快科研成果的试应用和产业化, 才能为在役承压设 备检测评价法规标准体系的完善和重要标准的制修 订奠定坚实的基础, 在不断提升我国相关技术标准的质量和国际影响力的同时, 实现在役承压设备检测评价法规标准体系建设的可持续发展 参考文献 [] 质检总局关于 205 年全国特种设备安全状况情况的通报 [Z]. [2] 陈钢, 贾国栋, 谢铁军, 等. 关于完善我国压力容器压力管道定期检验规范体系的思考 [J]. 压力容器, 2006,23(8):40-45. [3] 陈学东, 范志超, 崔军, 等. 极端条件重大承压设备的设计 制造与维护 [J]. 机械工程学报,203, 49():66-75. [4] 陈炜, 吕运容, 程四祥, 等. 基于风险的石化装置长周期运行检验优化技术 [J]. 压力容器,205,32 (2):69-53. [5] TSG R0004 2009 固定式压力容器安全技术监察规程 [S]. [6] GB 50 20 压力容器 [S]. [7] TSG R700 203 压力容器定期检验规则 [S]. [8] GB/T 30579-204 承压设备损伤模式识别 [S]. [9] GB/T 2660.-5 承压设备系统基于风险的检验实施导则 [S]. [0] 陶雪荣, 沈功田, 俞跃, 等. 特种设备安全科技发展回望 [J]. 中国特种设备安全,205,3(6): 22-32. [] Guodong Jia, Hui Wang, Xiang Li. Development on Predictive Maintenance Intelligent Management System of Static Equipments[C]. Toronto: Proceedings of the ASME 202 Pressure Vessels & Piping Division Conference, 202. [2] 马磊, 贾国栋, 王辉. 成套装置承压设备完整性管理 [J]. 中国特种设备安全,204,30(0): -3+37. [3] TSG 2 206 固定式压力容器安全技术监察规程 [S]. [4] 国务院关于印发深化标准化工作改革方案的通知 ( 国发 205 3 号 )[Z]. 国务院,205. [5] 关于清理油气管道相关法律法规标准规范的函 ( 油气办函 [204]2 号 )[Z]. 国务院油气输送管道安全隐患的整改工作领导小组办公室,204. 3