压力容器与管道腐蚀案例库的设计研究

袁文彬，朱建新，方向荣，庄力健，亢海洲，程 伟

(合肥通用机械研究院 国家压力容器与管道安全工程技术研究中心,安徽 合肥 230088)



压力容器与管道腐蚀案例库的设计研究

袁文彬，朱建新，方向荣，庄力健，亢海洲，程 伟

(合肥通用机械研究院 国家压力容器与管道安全工程技术研究中心,安徽 合肥 230088)

建立压力容器与管道腐蚀案例库对有效、准确分析石化装置的腐蚀具有重要意义。从提升石化装置检验检测和工程风险评价水平的角度，对建立国内压力容器与管道腐蚀案例库的重要性和可行性进行分析和研究；结合数据分析和风险管理的基本理念，提出建立我国石化企业压力容器与管道腐蚀案例库的基本思路和体系框架，指出实施过程中应重点关注一些问题。该案例库系统收集和整理国内腐蚀案例,一方面可供相关工程技术人员借鉴和参考；另一方面也可为今后压力容器与管道腐蚀专家决策系统的建立提供强大的基础数据信息。

腐蚀 案例库 压力容器 压力管道

腐蚀是影响石化装置可靠性的关键因素，随着石化企业加工高酸原油数量的不断增加，发生的腐蚀问题日益突出。保证设备的安全性和可靠性，减少由设备腐蚀损伤所造成的损失，已成为人们研究的重要方向[1-2]。但因影响腐蚀的因素众多，有些设备的腐蚀规律仍未有定论[3]。采用参考已发生的腐蚀案例，对故障信息开展统计分析，基于统计分析结果探究引发腐蚀的深层次原因是腐蚀预防和控制的重要内容。故对案例的整理收集，建立案例库非常重要[4]，设计、制造、检验以及维护部门人员可从中得到警示和借鉴，以此指导工作，供决策时参考。但当前压力容器与管道腐蚀案例比较分散，无法获取大量案例数据，采用人工方法查询非常繁琐，整理分析效率低、难度大，往往难以发现其中深层次的统计规律。因此，借鉴计算机技术和风险管理理念，利用先进的数据库技术，建立腐蚀案例库以提升设备风险管理效率和水平势在必行。

设备的腐蚀案例中存在大量的失效数据，针对这些数据开展分类整理是短期内解决国内石化装置风险评估失效率不足的有效的方法[5]，通过案例库系统，对案例进行分类管理和深入挖掘分析，并借鉴和分享腐蚀的案例，分析相同或类似失效的规律性，合理评估失效率将对提升石化装置设备管理水平具有重要的工程参考价值。

近些年来，国内石化企业已开展了大量的检验检测、失效分析、腐蚀调查以及基于风险的检验(RBI)等项目，发现并记录了大量的腐蚀案例。为了对腐蚀分析案例知识进行有效分析和充分利用，挖掘其中蕴含的规律，当前应尽快建立失效案例数据库，对失效案例进行有效的收集和分析。建立数据库系统对快速、准确的分析石化设备腐蚀具有重要的借鉴和参考作用。

1 开发腐蚀案例库的构想

1.1 数据来源及具体作用

当前基于风险的资产管理方法中，其核心思想是对可靠性的评估和对失效后果的评价。而历史失效数据的分析有利于提高可靠性评估的准确性。当前失效数据的分析方法主要采用故障类型和影响分析(FMEA)方法[6]和借鉴国外数据库的数据[7-8]，但是FMEA分析方法在国内石化企业中尚不成熟，相关可靠性计算以及可信度的分析亟待深入研究。若完全依赖国外借鉴数据库应用国内石化企业，数据的合理性和适用性存在偏差，给评估的科学性和规范性带来影响。

通过建立国内的数据库，收集从现场获取的真实数据，并为典型石化装置设计、制造和维护提供有效的借鉴，同时案例库也可用于对历史数据的挖掘和分析整理。

随着石化装置的检验检测、腐蚀调查、失效分析以及基于风险的检验(RBI)等检验检测以及风险评估工作的开展，国内已积累了大量真实的腐蚀案例数据，也初步具备建立案例库的条件。迄今为止，合肥通用机械研究院特种设备检验站已先后在全国二十多个省、市和自治区石化企业承接了大量压力容器和压力管道的检验、检测以及安全评定工作。这些宝贵的真实数据为失效案例库收集数据成为可能。可通过借鉴大量真实案例，分析当前石化装置中可能存在的腐蚀问题，提高检验、风险评估的科学水平，为提升国内石化装置安全保障水平提供有力支撑。构建的腐蚀案例库的数据来源、案例库的用途及作用见图1。

图1 失效案例库的数据来源及用途

1.2 系统总体功能结构设计

腐蚀案例库主要由用户管理、案例数据管理、报告案例查询统计以及网络资源检索模块构成。其功能结构见图2。

图2 系统功能结构

用户管理模块实现对用户的有效管理，保证数据的真实性和安全性，合理赋予不同用户的权限。

案例管理模块用于实现案例基本情况有效录入，确保数据的完整性。在该模块中，实现案例数据的录入、编辑以及修改功能。将腐蚀案例的各个因素建立不同的数据表，如案例基本情况表、腐蚀位置信息表以及检测手段信息表等，建立案例需要的基础数据信息表如图3所示。

案例查询统计模块用于实现案例的有效查询，能够提供快速、有效的查询到相关案例信息。利用不同的关键词如按装置、按介质、按失效模式等进行有效查询。此外，设计系统应提供相关失效案例的统计功能，检验检测人员和相关技术人员可以及时掌握失效规律和相关的案例。

该网络资源检索模块主要实现网络资源中相关腐蚀案例的收集，如从相关杂志、书籍以及其它网络资源中收集涉及的腐蚀案例。

图3 案例的主要信息表

2 案例库系统开发应重点注意的若干问题

在进行国内腐蚀案例库开发的过程中，还应重点注意以下问题：

(1)数据格式的规范化。案例来源不尽相同，他们对腐蚀模式、失效原因等信息的描述各不相同。应实现标准化、统一化相关字段(如装置名称、介质、材质、腐蚀模式、腐蚀原因等数据)，方便数据的收集，同时也将提升查询统计的效率。

(2)腐蚀案例数据结构的分析。建立结构合理、信息丰富的腐蚀数据库，应考虑有效地将腐蚀与设备运行、维护方法和使用环境等有机结合。一方面，使得系统操作界面操作友好和易于操作；另一方面，确保能快捷地检索到有效的案例数据。

(3)腐蚀案例库系统的网络化。考虑到更好的实现资源共享以及便于系统的管理维护，该案例库系统应采用网络化的设计。这样可以方便用户在任何地方对案例库进行查询和参考。

(4)腐蚀案例库系统的可扩展性。其一，对腐蚀的规律和原因的认识过程是从逐步清晰的过程，故应考虑到系统设计各模块的可扩展性；其二，设计的腐蚀案例系统将为未来的腐蚀智能专家诊断系统的建立奠定基础，可视为智能专家诊断系统的早期版本。故从后期的持续开发考虑，实现系统的可扩展性是非常必要的。

3 结 语

通过构建腐蚀案例数据库系统，广泛收集国内大量的腐蚀案例，这些案例的持续收集和积累为检测检测人员全面详尽的了解腐蚀信息，制定合理检验检测方案、实现有效的检验检测计划提供强大的数据支持，也可为其它相关领域技术人员提供参考和借鉴。系统对快速准确地分析失效模式、客观公正的评估失效原因，科学有效地提出预防与改进措施，防止同类事故的再次发生也有着重要的意义。系统的开发和腐蚀案例的积累将为提升压力容器与管道检验检测、工程风险评估等工作的水平起到积极的作用。

[1] R.D Kane, M S Cayard. Improve corrosion control in refining processes[J]. Hydrocarbon Processing, 1995(11):129.

[2] J Bordzilowski, K Darowicki. Anti-corrosion protection of chimneys and flue gas ducts[J].Anti-Corrosion Methods and Materials, 1954, 45(6):388-396.

[3] 周建龙, 李晓刚, 程学群,等. 高温环烷酸腐蚀机理与控制方法研究进展[J]. 腐蚀与防护, 2009,30(1):18-6.

[4] 胡春燕, 张兵, 刘新灵 ,等. 失效分析案例数据库的设计[J]. 理化检验:物理分册, 2008,44(11): 619-621.

[5] 朱建新, 陈学东, 艾志斌,等. 我国石化装置风险管理体系建设设想[J]. 石油化工设备, 2009, 38(6):45-49.

[6] 王邵印. 故障模式和影响分析[M]. 广州：中山大学出版社，2003:7.

[7] OREDA. Offshore Reliability Data[M]. Norway Trondherim: Sintef Industrial Management, 2002.

[8] ModuSpec Australia Pty Limited Caltex Refineries (NSW) Pty Ltd Tank 632 Quantitative Risk Assessment [OL]. http://www.planning.nsw.gov.au/asp/pdf/06_0160_appendix_d.pdf.

(编辑 王菁辉)

Study on Design of Corrosion Cases Database System for Pressure Vessels and Pipelines

YuanWenbin,ZhuJianxin,FangXiangrong,ZhuangLijian,KangHaizhou,ChengWei

(HefeiGeneralMachineryResearchInstitute,NationalTechnicalResearchCenterofSafetyEngineeringofPressureVesselsandPipelines,Hefei230088,China)

Building a corrosion case database for pressure vessels and pipelines is very significant for the effective and accurate corrosion analysis of petrochemical plants. The importance and feasibility of establishing domestic pressure vessels and pipelines corrosion case database are studied for the elevation of inspection and engineering risk assessment level of petrochemical plants. The basic idea and the system framework of pressure vessel and pipeline corrosion case database for domestic petrochemical enterprises are proposed in consideration of the basic concept of data analysis and risk management. The attentions in carrying out this system are pointed out. The case database can be used to provide reference for relevant engineering personnel in systematic collection and arrangement of domestic corrosion cases. On the other hand, it can provide a strong foundation for the establishment of the expert decision system for the pressure vessels and pipelines corrosion in the future.

corrosion, case database, pressure vessel, pressure pipeline

2016-06-12；修改稿收到日期：2016-07-20。

袁文彬(1983- )，工程师，主要从事石化装置的工程风险分析及检验检测工作。E-mail:652332987@qq.com