基于失效模式与风险评估的设计

刘佩铭(中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院，吉林 吉林 132002)

基于失效模式与风险评估的设计

刘佩铭(中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院，吉林 吉林 132002)

在设计阶段开展风险评估是当前世界压力容器界提出的应用失效模式设计理念的方法。这种模式在最开始由欧盟提出并且投入实践。这个指令中把危险性分析当作组件设计中的前提条件，并且在实际设计阶段开展危险性复分析，目的是检查压力装置在相应压力条件下的危险性，避免因为组件或者外壳出现机械故障，进而导致介质外溢或者相关危险。

失效模式；风险评估；设计；

在实际设计阶段全面分析压力容器的风险控制方法，并且评估相应的风险是必要的环节。本文分析了当前的压力容器设计状况，并且阐述了风险评估的相关内容。树立以失效模式设计为基础的安全理念，对于确保压力容器的实际使用寿命遗产压力容器的运行可靠性来说具有重要的意义。

1 失效模式以及风险评估的状况分析

在《固容规》中加强对于设计阶段的风险评估规定是我国当前进行的尝试性工作内容，是对于设计失效模式以及风险控制的尝试。实际的目的是在设计阶段就全方面的探究压力容器可能出现的失效模式，进而采用更为安全可靠的设计模式，确保压力容器的安全性，这对于压力容器操作人员以及安全管理人员的安全来说具有重要的意义。

《固容规》已经实施了许多年，但是对于一些压力容器，还没有树立失效模式以及风险控制的设计观念，相关具有压力容器设计资质的单位并没有重视起这方面的问题。究其原因，就是我国还没有形成相关的标准体系，所以这种模式的设计方法以及风险评估没有被加入到压力容器的标准以及规范中，相应的科学研究也只是停留在论证阶段。如何在设计阶段就控制相应的风险并且识别潜在的危害，是具有较强研究价值的问题。如果压力容器的设计人员以及制造厂商没有良好的识别环境因素、操作条件以及工况，那么就难以得出正确的风险评估报告[1]。

2 压力容器设计人员的设计理念

对于制造厂的相关设计人员来说，他们只是被动的根据条件进行设计。他们都是围绕着某一个设备单体进行设计，所以在客观条件的影响下不能全面的掌握相关设备在工艺装置中的实际作用，根据标准以及规范进行设计是制造厂的主要设计思路，他们更多的重视制造工艺的可行性、材料的可加工性能[2]。

如果仅仅根据工艺设备数据条件进行压力容器设计，那么就会忽略重要的安装、运输以及重力荷载等因素。在实际使用设备的过程中，就会出现忽略失效模式的问题。相关的设计人员可能不具备必要的设计经验，所以设计的容器知识考虑到了标准中规定的强度要求，为了追求综合经济成本，忽视了实际的失效模式。如果设计人员的实际设计阶段全面的考虑失效模式以及在安装、运输是设备因为刚性差而导致失效的风险，就能够良好的控制风险和危害[3]。

3 风险评估的内容分析

3.1 压力容器可能发生的失效模式

在《固容规》中，解释了压力容器的失效机理以及设备损伤模式，一共可以分成四个大类以及六十三种。对于相关的损伤模式，在实际的设计过程中，需要全面的考虑这些因素，并且应用针对性的技术措施。对于一个损伤模式来说，会涉及以下的内容，相关的设计者在制定风险评估报告的过程中可以进行参考：

第一，关于损伤模式的概念叙述。

第二，损伤模式的典型图谱、形态以及表象。

第三，出现这种损伤模式的材料种类。

第四，导致这种损伤模式的具体因素。

第五，这种损伤模式可能影响的具体设备以及装置。

第六，这种损伤模式的合理处理措施。

第七，检测以及监测这种损伤模式的有效方法。

第八，和这种损伤模式伴随或者有关系的损伤模式。

3.2 风险评估报告的具体内容分析

在《固容规》中，给出了关于风险评估的具体规定，其以下是具体的内容：

第一，设计出来的压力容器的外载荷、介质、材料、温度以及压力等等。

第二，压力容器的主要工作条件。

第三，设计者需要考虑的工况条件以及可能会出现的危害，比如变形、破损、泄漏以及爆炸等等。

第四，对于那些的标准中已经有具体规定的失效模式，需要详细说明标准中的对应条款。

第五，对于缺乏规定的计算方法以及失效模式，需要详细的说明在设计过程中对于安全系数以及荷载的考虑。

第六，描述介质的具体性质，对于爆炸状态、大量涌出以及少量的泄漏需要如何进行处置。

第七，根据周边人员的情况以及可能伤，给予相关技术人员必要的防护设备。

对于风险控制来说，不只是涉及到相应的失效模式，还涉及到在实际建造中的维修、检验、操作、安全、运输以及起吊等等。

3.3 其它的要求分析

其他要求包括改造、维修过程中的注意点以及施工说明书。相应风险报告的设计图纸、校核方式以及签署日期等等。

4 结语

在实际的设计阶段，通过全面考虑压力容器的风险，能够在最大程度上消除因为涉及因素所导致的过早失效以及突然失效，能够避免不必要的资金浪费，开展风险评估是确保压力容器安全性能的关键。通过建设以失效模式设计为基础的安全观念，能够提升压力容器的使用寿命以及安全性、可靠性。

[1]王志泉.低温压力容器设计探析[J].化工设计通讯.2016 (06)：65-66.

[2]张学力.试论压力容器设计中开孔补强设计的应用[J].石化技术.2016(09)：45-46.

[3]张驰群.确定压力容器设计使用年限问题的探讨[J].化工设备与管道.2016(05)：102-103.