压力管道缺陷检验与风险评估策略

刘杰

（福建省锅炉压力容器检验研究院，福建 福州 350001）

众所周知，压力管道主要承担着输送的功能。无论在化工、石油、冶金、医药，还是在其他的各工业生产领域中都起着至关重要的作用，其对一个国家的国民经济起着非常重要的作用。如果压力管道一旦出现泄漏或断裂等事故，不仅会造成巨大的经济损失，还严重威胁着人民的生命和财产安全，对国家的稳定也造成一定的威胁。

但是由于各种客观和主观原因，比如说法律法规不健全、管理上面的缺陷等，更为严重的是我国的科学和技术和发达国家相比还有相当大的差距，所以造成我国生产的压力管道一般都有很多缺陷，存在着众多的安全隐患，因此降低压力管道缺陷带来的风险经济成本，一直是人们关注的热门话题。本文介绍了压力管道如何检验其缺陷的几种常用方法，并对如何对敏感区域进行确认进行了简单的剖析和讲解，进而对压力管道的风险评估进行了简单分析和探讨。

1 检测缺陷

众所周知，压力管道的敏感区域一般是事故的多发区，所以如何准确对其进行确认就显得至关重要，我们制作和安装压力管道的各种技术文件，压力管道在存储或流通流体时其具备的特点和危害性以及经过人们长期工作所积累的经验知识，这些都是我们判断敏感区域所必须要考虑到的方面，也是我们如何准确判断敏感区域的依据。我们只有对敏感区域进行全面而深刻的认识，才能对压力管道的缺陷检测做到更加准确。

1.1 大缺陷检查

在线检验一般只能检测宏观上面的缺陷，指事故发生概率较大的位置，或者是肉眼就可以分辨出来的缺陷，一般会造成比较严重的后果。当压力管道在正常工作条件下，其传输液体的时候，管道是否有泄漏、绝热层是否有磨损或者掉落、管道防腐层是否有破损，这些都是我们进行宏观检查的重点。检验人在实际检测过程中，一般检测管道是否有弯曲变形，阀门、法兰、支吊架等重要基础设施安装是否合理，一旦我们发现压力管道某些部位有腐蚀、泄漏的情况发生时，我们必须对该部位进行标注，而且还要把相对应的结果记录在单线图上，只有这样才能方便我们后续工作的开展。

1.2 检测厚度缺陷

检测厚度缺陷主要是对其壁厚进行检测，这样就可以对其可能存在的缺陷部位进行确认，从而确定敏感区域。检测人员在实际检测过程中，主要检测易受冲刷的部位、有明显腐蚀老化的部位、可能积液的部位、管径明显发生变化的部位等，人们采取随机抽样的抽查的方式进行定点壁厚测试，一旦发现缺陷点，就应该对其进行准确的再次检测，确定缺陷部位的大小；尤其要注意的是，测定的点数的多少，我们要严格按照检验判断准则来进行确认。

1.3 表面缺陷监测

人们通常借助磁粉检测或渗透检测方法对压力管道的表面进行缺陷监测，检验压力管道敏感区域部分。在通常情况下，如果宏观检查中发现管道有裂纹、焊缝修磨、绝热层破损、应力集中、腐蚀等问题时，应该再次重点监测该部分。

1.4 内部缺陷监测

人们大多数采用超声波或射线的方法对敏感区域进行内部缺陷检测，进而确定管道部件内部是否具有缺陷。焊接接头由于焊接不牢固等原因，再次发生故障的概率极大，使用中发生泄漏的部位再次发生的概率也是很大的，支吊架损坏的部位很容易发生应力集中等问题，所以以上部分都是我们重点检测的敏感区域部分。

在检验缺陷时，应严格按照规则和原则进行敏感区域的确定和检验，采用恰当的检验检测方法，确定管道的安全性，这样对我们以后的检验和维护都会带来极大的方便。

2 压力管道的主要缺陷形式

2.1 脆性破坏

压力管道的脆性破坏现象是指其和脆性材料一样发生类似的破坏，此类现象一般发生在某一瞬间而且迅速扩展，但是此类事故发生时压力管道所承受的应力一般偏低，所以又称为低应力破坏。由于在加工、热处理、焊接和安装等过程时其部位都极易留下严重缺陷，而这些缺陷正是脆性材料破坏的最根本原因，此外，脆断破坏还常会发生在加载速度过大、结构应力严重集中、残余应力过大等情况下。

2.2 韧性破坏

管道韧性破坏是指受压后的管壁的应力超过材料强度极限，从而造成管道断裂和破坏，这些问题是造成压力管道输送液体时其液体超压的根本原因，这些会导致压力管道直接增大、某些部位会极具膨胀、压力管道管壁变薄等问题，从以上我们可以发现，如果压力管道出现韧性破坏时，其管道外形会发生明显变形。

2.3 疲劳破坏

管道在承受交变载荷的情况下，即使其对应的应力一般较小且即使应力比材料屈服极限低，但是如果压力管道在长时间承受载荷的话，也会发生疲劳破坏，从而造成断裂现象。由于在管道弯曲处和裂纹类缺陷的焊缝处极易产生应力集中现象，所以疲劳破坏极易发生在这些区域，人们可以在断口处明显看到裂纹。

2.4 腐蚀破坏

管道腐蚀破坏指管道在各种外部环境作用下对其材料进行腐蚀进而引发腐蚀破坏，按照腐蚀面积大小不同可以分为全面腐蚀和局部腐蚀。局部腐蚀主要有点蚀或缝隙、焊接接头、冷凝液、涂层破损处局部大气、磨损腐蚀等。通过对事故的统计和调查可以看出，应力腐蚀占比最大而且其危害也最大，压力管道在受腐蚀后其材料会发生变化而脱落，造成管道管壁慢慢变薄直至发生断裂。

3 风险评估

人们对以往的事故进行统计和分析，高风险设备引起重大经济损失的概率一般是比较低的，如果我们对所有的设备进行检测的话，那么我们的人工成本费将会大大的增加。但是如果我们不对所有的设备进行检测，而对管道的安全性进行必要风险评估，综合考虑管道发生事故的可能性和发生事故后造成的损失程度，然后对压力管道的风险进行等级划分的话，如何对不同等级的事故进行不同等级的检测和维修投入，使管道的安全性在得到保障的前提下，尽可能降低成本，从而实现低成本高效益。

RBI分析方法可以使我们的费用得到合理使用，因为RBI方法能对检验管道的费用进行合理分配，使资源得到最大化使用，避免资源的浪费，该方法可以对管道的风险进行智能排序，从而使我们对高风险管道进行重点监测，进而最大限度降低压力管道的风险，还可以为人们的生命财产提供技术支持和保障，因此下面有必要对RBI方法在管道风险评估进行分析和讨论。

RBI分析主要包括定性分析、半定量分析和定量分析。

3.1 管道定性风险评价

定性风险评价主要通过找出管道系统存在的事故危险、诱发管道事故的各种因素程度以及这些因素在何种条件下对管道产生危害，然后对症下药找出控制管道事故的措施。

3.1.1 安全检查表法

安全检查表法主要是对于系统的生产来说的，我们可以找出每个部分的危险，确定需要检查哪些项目，然后依次对其进行检测，把能够预防事故发生的措施都一一罗列出来，逐项检查打分，分数越低代表的危险性也就越大。

3.1.2 失效模式、后果与严重程度分析

该方法主要用于预防失效，在试验、测试和使用当中，是一种有效的诊断工具。它如果与失效后果严重程度分析联合起来（FMECA），应用范围会更广泛，该评估方法可以对使用中的部件提供设计、修改、改进意见。

3.1.3 预先危害性分析

该方法的思想是采用化整为零的方法，把整个大系统分化为多个子系统，可以方便快速地确定哪个部件最有可能成为危险的来源。

3.2 定量风险评价

定量风险评价是用概率、断裂力学、可靠性等理论，从而对压力管道的风险进行更加准确评价和决策。

3.2.1 危险指标评价方法

以系统中的危险物和工艺为评价对象，将影响事故频率和事故后果的各种因素指标化，进而建立一定的数学模型对这些指标进行处理，这样就可以对系统的危险程度进行定量分析。

3.2.2 概率风险评价方法（PRA）

对管道事故进行统计和分析，然后把引发管道事故的所有因素进行处理变成对应的随机变量，通过大数据，先进的统计方法和数学处理方法，可以快速计算出每个事故的概率，可以通过对单个事件概率进而计算出最终事故的发生概率，然后再和量化后的事故后果进行结合，就可以准确计算出管道发生事故的概率。

3.3 半定量风险评价

半定量风险评价俗称指数法，以采用风险的数量指标作为基础，对管道事故损坏后果和事故发生概率按相对应的权重值各分配一个指标，然后将两个对应事故的概率和事故严重程度进行组合。

4 结语

随着中国经济和科技的不断发展和进步，我国在管道缺陷检验和风险评估方面取得了一定的进步和成绩，但是也存在诸多的不足，迫切需要我们在原有成绩的基础上更加努力，不断创新，并引进、吸收外国先进的检验手段和风险评估方法，加以消化、吸收，再结合我国的实情进行必要创新和改进。