壓力容器與管道失效分析和安全評(píng)價(jià)

1、壓力容器與管道失效分析和安全評(píng)價(jià),李鶴林院士報(bào)告李鶴林 張平生 路民旭標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)-免費(fèi)下載 www.bzfxw.com,1、壓力容器和管道主要失效模式和原因,失效模式是失效的表現(xiàn)形式。一般認(rèn)為壓力容器與管道的失效模式主要包括：斷裂、變形、表面損傷和材料性能退化四大類?？紤]到壓力容器與管道的特殊性，添加了爆炸和泄漏兩種。爆炸和斷裂兩種失效模式的后果是災(zāi)難性的。,1.1 主要失效模式,,爆炸,斷裂,泄漏,過(guò)量變形,表面損傷、金

2、屬損失,材料性能退化,物理爆炸：物理原因（溫度、內(nèi)壓）使應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度,化學(xué)爆炸：異?；瘜W(xué)反應(yīng)使壓力急劇增加超過(guò)強(qiáng)度,脆性斷裂：應(yīng)力腐蝕、氫致開(kāi)裂、持久（蠕變）斷裂、低溫脆斷,韌性斷裂,疲勞斷裂：應(yīng)力疲勞、應(yīng)變疲勞、高溫疲勞、熱疲勞、腐蝕疲勞、蠕變疲勞,密封泄漏：充裝過(guò)量（冒頂）,腐蝕穿孔、穿透的裂紋或冶金、焊接缺陷（滿足LBB條件）,過(guò)熱、過(guò)載引起的鼓脹、屈曲、伸長(zhǎng)、凹坑（dent）,蠕變、亞穩(wěn)定相的相變,電化學(xué)腐蝕：均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、

3、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、沉積物下腐蝕、溶解氧腐蝕、堿腐蝕、硫化物腐蝕、氯化物腐蝕、硝酸鹽腐蝕,沖蝕、氣蝕,高溫氧化腐蝕、金屬塵化或?yàn)?zāi)難性滲碳腐蝕、環(huán)烷酸腐蝕,外來(lái)機(jī)械損傷：油氣長(zhǎng)輸管線的主要失效模式之一,輻照損傷脆化,金相組織變化：珠光體球化、石墨化、S相析出長(zhǎng)大、滲碳、滲氮、脫碳、回火脆化與敏化、應(yīng)變時(shí)效,氫致?lián)p傷：氫腐蝕、氫脆（微裂紋）、堆焊層的氫致剝離,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,壓力容器與管

4、道主要失效模式,1.2 主要失效原因,大量統(tǒng)計(jì)資料表明，壓力容器與管道的主要失效原因包括運(yùn)行操作、管理、設(shè)計(jì)制造、檢測(cè)維修和外來(lái)?yè)p傷等方面。重大事故可定性為：責(zé)任事故或設(shè)備事故。,,,壓力容器與管道主要失效原因,責(zé)任事故,設(shè)備事故,運(yùn)行操作：違反操作規(guī)程、介質(zhì)超標(biāo),管理：缺少現(xiàn)代安全管理體系、職工素質(zhì)教育差,檢測(cè)維修：嚴(yán)重?fù)p傷未能被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)或缺少科學(xué)評(píng)價(jià)、不合理的維修工藝（尤其是停工狀態(tài)的維修）,設(shè)計(jì)制造：設(shè)計(jì)缺陷、選材不當(dāng)、用材錯(cuò)誤

5、、存在超標(biāo)焊接或冶金缺陷、焊接或組裝殘余應(yīng)力過(guò)大,外來(lái)?yè)p傷：外來(lái)機(jī)械損傷、地震、洪水、雷擊、大風(fēng)等,,,,,,,,,,,,2、壓力容器與管道典型失效案例,爆炸分為物理爆炸和化學(xué)爆炸。物理爆炸是指物理原因（溫度、壓力）使容器或管道的工作應(yīng)力超過(guò)極限強(qiáng)度?；瘜W(xué)爆炸是指異常化學(xué)反應(yīng)使壓力急劇增加引起的。一般是由于可燃性氣體與空氣的混合達(dá)到了爆炸極限范圍，或是放熱化學(xué)反應(yīng)失控。兩者可以通過(guò)爆炸能量的估算進(jìn)行區(qū)分。,2.1 典型爆炸事故案例

6、,,2.1.1 西安“3·5”液化石油氣站特大爆炸事故,1998年3月5日，西安液化石油氣站2個(gè)400 m3球罐發(fā)生特大爆炸事故。事故過(guò)程為：下午4：40發(fā)現(xiàn)1號(hào)球罐下部排污管道法蘭泄漏，雖然消防戰(zhàn)士和職工奮力搶救，但由于沒(méi)有先進(jìn)的堵漏技術(shù)，泄漏持續(xù)約3h，整個(gè)廠區(qū)充滿了石油氣，配電間電火花引爆，形成廠區(qū)大火，使球罐溫度急劇升高，最終物理爆炸。法蘭泄漏與一只緊固螺栓的疲勞斷裂有關(guān)。事故性質(zhì)確定為設(shè)備事故。,,,2.1.2

7、四川七橋輸氣站“7·18”爆炸事故等,1998年7月18日，四川大天池氣田天然氣管線七橋輸氣站分離器管道發(fā)生特大爆炸事故。事故過(guò)程：7月17日在修復(fù)泄漏的法蘭后，進(jìn)行用天然氣置換管道系統(tǒng)內(nèi)的空氣作業(yè)，置換氣流速度為20.6m/s，遠(yuǎn)大于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的小于5m/s，隨后工作人員發(fā)現(xiàn)管道有升溫、升壓現(xiàn)象，進(jìn)行了水冷降溫和放空處理，效果不明顯，在打開(kāi)管道系統(tǒng)的一個(gè)閥門時(shí)發(fā)生了管道彎頭處的爆炸。爆炸管道彎頭為20鋼273×

8、;9無(wú)縫管彎制，材質(zhì)正常。大的爆炸碎片有6塊，最重的為18.8kg，飛出318m遠(yuǎn)。爆炸源區(qū)斷口為塑性剪切，壁厚明顯減薄，快速斷裂區(qū)斷口有人字紋，尖端指向源區(qū)。管道內(nèi)發(fā)現(xiàn)有硫化鐵產(chǎn)物。為了確定爆炸性質(zhì)，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了爆炸能量的估算，確認(rèn)該事故為化學(xué)爆炸，是管道內(nèi)天然氣與空氣混合達(dá)到爆炸極限，起因是管道內(nèi)有氧存在使硫化物自燃。1997年大慶油田、1998年中原油田發(fā)生的兩起注天然氣壓縮機(jī)出口管爆炸事故，均為天然氣的化學(xué)爆

9、炸，與七橋事故相似。,,2.1.3北京東方化工廠“6·27”特大火災(zāi)爆炸事故,1997年6月27日北京東方化工廠罐區(qū)發(fā)生了特大火災(zāi)爆炸事故，死亡20余人。經(jīng)過(guò)事故調(diào)查結(jié)論為：石腦油A罐“裝滿外溢”蒸發(fā)，造成大面積的石腦油氣的爆炸、爆燃、燃燒，最后引起乙烯B罐的爆炸。石腦油A罐“裝滿外溢”(“冒頂”)是整個(gè)事故的起因，顯然應(yīng)屬于違章操作引起的責(zé)任事故。,,,,,2.1.4美國(guó)丁二烯鐵路罐車的災(zāi)難性爆炸,20世紀(jì)90年代美國(guó)發(fā)

10、生了一起丁二烯鐵路罐車的災(zāi)難性爆炸事故。罐車長(zhǎng)19m，外徑305 4mm，筒體厚度15.9mm，封頭厚度17.5mm，容積127m3。安全閥設(shè)置壓力1.93MPa，材料相當(dāng)于20Mn。該罐車在3個(gè)月前的例行維修中未進(jìn)行最后填充氮?dú)獾奶幚恚词鹿是肮捃噧?nèi)是存有空氣的。一列罐車在丁二烯儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)開(kāi)始充裝丁二烯，該罐車在最后充裝位置，環(huán)境溫度-5.6℃ ，約1.5h后，罐內(nèi)壓力達(dá)到0.79～0.83MPa。為了釋放過(guò)高的壓力，將罐車與放空管道相

11、連，放空管道通向放空火炬裝置，該裝置可以點(diǎn)燃釋放的氣體。在打開(kāi)放空管道時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員看到一個(gè)小火炬點(diǎn)燃，但是只有幾秒鐘便熄滅。隨后聽(tīng)到兩個(gè)爆炸聲在放空火炬裝置，同時(shí)聽(tīng)到一個(gè)爆炸聲在該罐車，并且有一個(gè)鉛筆狀火焰從安全閥急劇升起，高度達(dá)15m。隨即該罐車劇烈爆炸，60余個(gè)碎片飛出，最遠(yuǎn)達(dá)195m，總重約5227kg。爆炸時(shí)，罐內(nèi)丁二烯蒸氣占有的空間為20%(約25m3)。分析結(jié)論為罐車設(shè)計(jì)、選用材料、材料缺陷、罐車制造、維護(hù)使用均與丁二烯化

12、學(xué)爆炸事故有關(guān)。爆炸是在安全閥打開(kāi)(壓力為1.93MPa)后，但是明顯低于正常承載能力(2.76MP a)時(shí)發(fā)生的，顯然與入孔一罐體連接結(jié)構(gòu)不合理造成高度應(yīng)力集中以及材料存在缺陷有關(guān)。 當(dāng)然，如果罐車內(nèi)沒(méi)有空氣存在，也不會(huì)引起丁二烯的爆炸。爆炸點(diǎn)火應(yīng)當(dāng)是打開(kāi)放空管道時(shí)的靜電火花。防止措施：① 改善人孔一罐體連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加圓錐形過(guò)渡段 ，減少應(yīng)力集中；②嚴(yán)格控制材料冶金質(zhì)量；③防止違章操作，充裝丁二烯以前罐車內(nèi)一定要充氮惰性處理，并

13、且充裝丁二烯的壓力不大于827kPa。,,2.2 氫腐蝕(高溫氫侵蝕)引起的蒸汽管道爆管事故,2.2.1 氫腐蝕(高溫氫侵蝕)機(jī)理,氫腐蝕是蒸汽管道、鍋爐管與石油化工臨氫高溫裝備中較常見(jiàn)的失效模式。這種失效模式可能沒(méi)有明顯的腐蝕現(xiàn)象，但是材料性能嚴(yán)重退化，事故的隱患已經(jīng)存在。在氫處理、重整、加氫裂化等裝置中，溫度超過(guò)260℃，氫的分壓大于689kPa，就有可能發(fā)生氫分子在鋼的表面分解為原子氫而發(fā)生腐蝕。氫腐蝕是原子氫進(jìn)入鋼鐵材料，并與

14、碳化物反應(yīng)生成甲烷(Fe3C+4H→3Fe+CH4)，由于甲烷的分子尺寸大而不易擴(kuò)散，會(huì)使甲烷在晶界或相界面等處聚集產(chǎn)生局部高壓，形成微裂紋，進(jìn)而材料脆化。蒸汽管道中發(fā)生氫腐蝕的條件為蒸汽壓力3～19MPa、蒸汽溫度為315～510℃，并且要由腐蝕過(guò)程的陰極析氫及腐蝕過(guò)程所促進(jìn)的“ 汽水反應(yīng)”(3Fe+4H2O→Fe3O4+8H),提供原子氫的來(lái)源。,,2.2.2 蒸汽管道爆管事故,1994年-1995年油田發(fā)生3起稠油熱采用注蒸汽管

15、道的爆管事故，損失達(dá)3000萬(wàn)元。濕蒸汽發(fā)生器(直流式鍋爐)爐管同樣發(fā)生多起爆管事故。事故中管道使用壽命最短的僅有43天，一般為一年左右。注蒸汽管道材料為20g，管道尺寸為Φ127×14。蒸汽溫度318～354℃，壓力11～17MPa 。給水中含氧量為2mg/l，并含有氯離子為210mg/l，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于技術(shù)要求。試驗(yàn)分析的主要結(jié)果為：①斷口為脆性(厚唇狀)，并為“窗口式”；②管內(nèi)壁局部腐蝕嚴(yán)重；③腐蝕坑底脫碳層達(dá)3mm深

16、；④脫碳層內(nèi)有大量晶界網(wǎng)狀微裂紋；⑤定氫試驗(yàn)可以顯示出10.7mg/l高的氫含量；⑥材料沖擊韌性很低，僅為10J。這些結(jié)果均說(shuō)明失效為氫腐蝕機(jī)制。采取的預(yù)防措施有：① 進(jìn)行鍋爐給水的徹底除氧；②采用鉻鉬低合金鋼管(如15CrMo或 12Cr1MoV)以增強(qiáng)氫蝕抗力，同時(shí)改進(jìn)焊接工藝；③加大管道補(bǔ)償器彎曲半徑，進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理，減少環(huán)焊縫等部位的殘留應(yīng)力。通過(guò)幾年運(yùn)行，事故不再發(fā)生。,,2.2.3 氫腐蝕失效預(yù)防措施,石油精煉工

17、藝或臨氫裝置在260℃以上不能使用碳鋼，應(yīng)依照Nelson曲線選用不同等級(jí)的鉻鉬鋼，因?yàn)殂t鉬可以提高碳化物的穩(wěn)定性，防止氫腐蝕發(fā)生；應(yīng)盡量減少鋼中碳含量，以提高抗氫腐蝕能力；由于焊接熱影響區(qū)是氫腐蝕的敏感區(qū)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行焊后熱處理；使用低合金鉻(1%～3%)鉬鋼時(shí)對(duì)在37 0～540℃長(zhǎng)期運(yùn)行引起的回火脆性(韌-脆轉(zhuǎn)化溫度上升)應(yīng)當(dāng)充分重視，引起回火脆性的元素(Mn,Si,P,S,As,Sn,Sb)；含12%Cr以上的合金鋼、奧氏體

18、不銹鋼不存在氫腐蝕問(wèn)題，可以作為內(nèi)壁襯里或堆焊材料，但是應(yīng)當(dāng)從選材、堆焊工藝及運(yùn)行工藝方面防止堆焊層與母材界面發(fā)生的氫剝離以及連多硫酸SCC問(wèn)題。,,2.3 濕硫化氫環(huán)境腐蝕開(kāi)裂引起的重大事故,2.3.1 濕硫化氫環(huán)境腐蝕開(kāi)裂機(jī)理,濕硫化氫環(huán)境促進(jìn)鋼的氫致開(kāi)裂有多種形式，包括硫化物應(yīng)力腐蝕(SSC)、氫鼓泡(HB) 、臺(tái)階狀氫致開(kāi)裂(HIC)、應(yīng)力導(dǎo)向氫致開(kāi)裂(SOHIC)。H2S的存在可以抑制分子氫的形成，促進(jìn)原子氫向金屬內(nèi)部擴(kuò)散。濕

19、硫化氫環(huán)境發(fā)生的反應(yīng)有： 硫化氫在水中發(fā)生離解： 鋼在硫化氫的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)： 陽(yáng)極反應(yīng)： 陰極反應(yīng)：一般認(rèn)為高強(qiáng)度鋼硫化物應(yīng)力腐蝕(SSC)在80℃以下溫度發(fā)生。,,,2.3.2 硫化物應(yīng)力腐蝕引起的四川天然氣管道爆裂事故,四川天然氣管道曾經(jīng)發(fā)生多起硫化物應(yīng)力腐蝕引起的爆裂事故，其中一起發(fā)生在1995年底，泄漏的天然氣引起了火災(zāi)。管道為720×8.16 mm 螺旋焊管，工廠壓力1.

20、9～2.5MPa。事故管段已經(jīng)運(yùn)行16年。爆口長(zhǎng)度1440mm，沿焊縫擴(kuò)展。管道內(nèi)壁腐蝕輕微，斷口無(wú)明顯減薄現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析，結(jié)論為硫化物應(yīng)力腐蝕引起，與天然氣中含有H2S及補(bǔ)焊工藝不合理 使焊縫產(chǎn)生了馬氏體組織和高的殘余應(yīng)力有關(guān)。,,,,2.3.3 美國(guó)某煉油廠乙醇胺H2S吸收塔爆炸事故,1984年7月美國(guó)Lemont煉油廠乙醇胺H2S吸收塔發(fā)生爆炸，18.8m高吸收塔上部14m長(zhǎng)的一段飛離原地1 km。調(diào)查結(jié)論為環(huán)焊縫修復(fù)焊接工

21、藝有誤，出現(xiàn)了對(duì)HIC敏感的馬氏體組織，硬 度HRC40～48，屈服強(qiáng)度達(dá)477MPa。裂紋呈之字形擴(kuò)展并穿透容器導(dǎo)致了事故發(fā)生。該次事故曾經(jīng)引起了國(guó)際上的普遍重視。例如Exxon公司對(duì)分布在美、加、日三國(guó)煉油廠中的189臺(tái)裝備進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明在濕H2S含量大于50mg/l的壓力容器中確實(shí)存在許多裂紋。,,2.3.4 濕硫化氫環(huán)境鋼的腐蝕開(kāi)裂的措施,控制材質(zhì)及焊縫和熱影響區(qū)硬度小于HRC22；進(jìn)行焊區(qū)熱處理，減少焊接殘余應(yīng)力；

22、提高材料冶金質(zhì)量，盡可能減少硫、磷含量(小于0.01%)及錳含量(小于0.5%)；適當(dāng)提高銅含量(0.25%)，以形成防止氫進(jìn)入致密保護(hù)膜；開(kāi)發(fā)新鋼種，如HIC RESISTANT鋼板；在可能的情況下，進(jìn)行脫水處理，如在天然氣輸送中的“干含硫氣輸送工藝”，煉油中的“一脫(脫水、脫鹽)三注”操作工藝；應(yīng)用《承壓容器壁原子氫分布的原位、實(shí)時(shí)、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)》，可以有效監(jiān)測(cè)容器的氫損傷狀態(tài)，防止事故發(fā)生。,,2.4 堿腐蝕及堿脆引起的事故

23、,2.4.1 堿腐蝕及堿脆機(jī)理,4NaOH+Fe3O4 →Na2FeO2+ 2NaFeO2 +2H2O2NaOH+Fe →Na2FeO2+ H2,只要有足夠的堿濃度，腐蝕則不斷進(jìn)行。局部堿腐蝕的特征有：①所形成的腐蝕產(chǎn)物為多孔的磁性氧化物；②腐蝕產(chǎn)物疏松，與金屬粘著性差；③其形貌為非層狀結(jié)構(gòu)，與小孔腐蝕的層次截然不同；④腐蝕產(chǎn)物中一般有Na存在，其水溶液呈現(xiàn)堿性。,堿腐蝕的機(jī)制為：當(dāng)局部氫氧化鈉濃度大于10%時(shí)，金屬的保護(hù)性氧化膜將被

24、溶解，露出的基體金屬進(jìn)一步與堿反應(yīng)，可以表示如下：,,2.4.2 發(fā)生堿腐蝕的條件,在鍋爐或熱交換器的水中只要含有10～20mg/l的苛性鈉，沸騰(也就是濕、干狀態(tài)交替出現(xiàn)的區(qū)域(steam blanketing)可以導(dǎo)致在沉積物下或縫隙中堿的濃縮，引起管道局部堿腐蝕。因此，采用避免堿發(fā)生局部濃縮的措施是防止堿腐蝕的主要途徑。發(fā)生堿腐蝕的條件下，有拉應(yīng)力(尤其是熱應(yīng)力)同時(shí)存在，可以引起堿應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂或稱堿脆，堿脆裂紋呈現(xiàn)沿晶特征有分

25、岔。堿脆在20世紀(jì)60年代曾經(jīng)造成多起氣輪機(jī)葉輪飛裂重大事故。碳鋼的堿應(yīng)力腐蝕一般發(fā)生在50～80℃以上，與堿的濃度有關(guān)。為了防止堿腐蝕和堿應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，焊后去應(yīng)力退火溫度不低于620℃，并按照1h/25mm (厚度)計(jì)算保溫時(shí)間。奧氏體不銹鋼也能發(fā)生堿應(yīng)力腐蝕，發(fā)生的溫度范圍是105～205℃以上，同樣與堿的濃度有關(guān)。奧氏體不銹鋼的堿脆很難與氯離子應(yīng)力腐蝕相區(qū)分，但是堿脆是沿晶斷裂。,,2.4.3 堿腐蝕及堿脆引起的事故,澤普石化廠引

26、進(jìn)的發(fā)電機(jī)組的余熱鍋爐運(yùn)行156h后于1989年6月發(fā)生蒸發(fā)管漏水事故。 燃?xì)膺M(jìn)口溫度518℃，出水溫度200℃，蒸發(fā)管為95mm(翅片直徑)×50.8mm(中心管外徑)×4. 5mm(壁厚)，材質(zhì)為ASTM A192高壓鍋爐管，工作壓力1.57MPa。主要試驗(yàn)結(jié)果為：① 漏水蒸發(fā)管的硬度(HRB64.7)比原始態(tài)(HRB 76.5)下降16%；②漏水蒸發(fā)管的珠光體組織比原始態(tài)發(fā)生了明顯球化；③通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，漏

27、水管的工作溫度達(dá)450℃，高于未嚴(yán)重腐蝕的蒸發(fā)管；④腐蝕坑中的腐蝕產(chǎn)物為Fe3O4+α-Fe2O3，是在300～500℃形成的，腐蝕產(chǎn)物為多孔疏松狀、與金屬粘著性差；⑤掃描電鏡觀察腐蝕坑底的形貌為沿晶和二次裂紋特征；⑥爐水采用純磷酸鈉處理，PO43-濃度為6～6mg/l，PH值為8.8～11.2，說(shuō)明爐水中存在游離的NaOH 。結(jié)論為：內(nèi)壁腐蝕坑、腐蝕穿孔引起蒸發(fā)管泄漏，局部過(guò)熱、高溫鹼腐蝕、汽水腐蝕是早期腐蝕穿孔的主要原因。,,2.

28、5 硝酸鹽應(yīng)力腐蝕失效,2.5.1 硝酸鹽應(yīng)力腐蝕機(jī)理,早在1921年就有硝酸鹽引起低碳鋼應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的事故報(bào)道。低碳鋼在硝酸鹽溶液中發(fā)生陽(yáng)極溶解的同時(shí)，將在表面形成一層Fe2O3保護(hù)性薄膜： 10Fe+6NO3-+3H2O→5Fe2O3+6OH-+3N2 2Fe+NO3- → Fe2O3+0.5N2+e如果保護(hù)膜遭到破壞，在保護(hù)膜和裸露金屬之間將產(chǎn)生以金屬為陽(yáng)級(jí)和以保護(hù)膜為陰極的電位差，使

29、得金屬發(fā)生陽(yáng)級(jí)溶解腐蝕的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。由于低碳鋼的氧化保護(hù)膜只在晶粒表面上形成，而不在晶界上，所以低碳鋼的硝酸鹽應(yīng)力腐蝕都是沿晶開(kāi)裂。,,2.5.2 催化裂化裝置再生器的硝酸鹽應(yīng)力腐蝕失效,近幾年來(lái)，錦州石化公司、茂名石化公司、大慶石化總廠、天津石化公司、延安煉油廠的催化裂化裝置再生器在運(yùn)行中相繼出現(xiàn)大量裂紋，對(duì)裝置的安全運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。中石化總公司于1998年3月將有關(guān)情況通報(bào)了各企業(yè)。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)分析，主要結(jié)果有：,裂紋均從

30、內(nèi)表面開(kāi)始向外表面擴(kuò)展，裂紋發(fā)生部位未見(jiàn)明顯塑性變形，裂紋寬度較窄，向縱深發(fā)展并多數(shù)穿透壁厚；裂紋呈樹枝狀，斷口有典型的沿晶特征；腐蝕產(chǎn)物的水溶液PH值在5～6，呈現(xiàn)酸性；斷口表面腐蝕產(chǎn)物中的氮含量均明顯高于基體金屬中的氮含量；壁溫(100～120℃)在實(shí)際工況的水蒸氣露點(diǎn)(～140℃)以下，結(jié)論是NO3-引起的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。,,2.5.3 硝酸鹽應(yīng)力腐蝕預(yù)防措施,提高容器壁溫在水蒸氣的露點(diǎn)以上；消除殘余應(yīng)力，去應(yīng)力退火的溫度

31、不得低于500℃；選擇合適的鋼種，如C＜0.1%，Cr＜2.4%，Al＞0.8%的低合金鋼；調(diào)節(jié)溶液的PH值，加入緩蝕劑(如適量的NaOH)。,,,,,2.6 氯化物應(yīng)力腐蝕,2.6.1 氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂機(jī)理及影像因素,不銹鋼和鎳合金的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂絕大多數(shù)是由于氯化物引起的，其機(jī)理是陽(yáng)級(jí)溶解型的。由于Cl-的存在，可以有效降低金屬表面能，穿破鈍化膜，加速陽(yáng)極溶解過(guò)程。奧氏體不銹鋼的氯化物應(yīng)力腐蝕一般是穿晶斷裂，并有許多分岔。只有

32、當(dāng)材料組織處于敏化狀態(tài)時(shí)，裂紋才是沿晶的。在煉油裝備中鎳含量超過(guò)30%的材料一般不會(huì)發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕。氯化物應(yīng)力腐蝕的影響因素有：氯含量、氧含量、溫度、應(yīng)力水平和溶液的PH值。氧的存在是氯化物應(yīng)力腐蝕的必要條件。經(jīng)驗(yàn)表明，煉化設(shè)備一般是在停機(jī)時(shí)并暴露于空氣中才會(huì)發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。開(kāi)裂的嚴(yán)重性隨溫度的上升而增加，一般是在65℃以上，但也有例外。應(yīng)力的條件可以認(rèn)為總是滿足的，成形、彎曲、裝配及焊接引起的殘余應(yīng)力均可以誘導(dǎo)氯化物

33、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(870℃的去應(yīng)力處理可以有效防止開(kāi)裂的發(fā)生)。在有堿性溶液存在的情況下，氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂很少發(fā)生。在煉化工藝中利用余熱產(chǎn)生蒸汽的不銹鋼熱交換器、冷凝器、蒸發(fā)器經(jīng)常發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，是由于給水中氯離子濃縮的結(jié)果,,2.6.2 冷凝器的氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,某化肥廠使用的90m3合成氨冷凝器，采用Φ14 ×4的1Cr18Ni9Ti不銹鋼管作冷凝管，工作時(shí)氨由管內(nèi)流通，管外壁用水冷卻，管壁溫度約200 ℃，使用不

34、到一年，發(fā)生了多根冷凝管開(kāi)裂。試驗(yàn)結(jié)果有：,裂紋起始于外表面，向內(nèi)壁擴(kuò)展，有的已經(jīng)穿透壁厚；斷口的電子顯微特征為穿晶解理；斷口上的腐蝕產(chǎn)物主要Fe2O3，并有氯元素富集；冷卻水為黃浦江水，含有大量氯離子。,結(jié)論：該冷卻器管的失效原因?yàn)槁然飸?yīng)力腐蝕開(kāi)裂,,2.6.3 不銹鋼熱交換器的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,某化工廠氨合成塔凈化系統(tǒng)的煤氣換熱器，1976年投入運(yùn)行。換熱器進(jìn)口端蒸汽溫度220℃，出口端溫度350℃，壓力3.2MPa。換熱器介質(zhì)

35、重油裂化煤氣加蒸汽，換熱器管內(nèi)為含有氯離子(4～30mg/l)和氧的濕蒸汽。1980年9月，該換熱器進(jìn)口端與法蘭連接并距法蘭2m處的管道發(fā)生開(kāi)裂。管道材料為1Cr18Ni9Ti，尺寸為Φ 32×8。開(kāi)裂成扇形板狀，展開(kāi)寬度尺寸最大部位相當(dāng)于該管的周長(zhǎng)，開(kāi)裂長(zhǎng)度為1.2m。起裂位置在進(jìn)口端環(huán)焊縫的焊接缺陷處。事故后進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，換熱器封頭(第一筒節(jié))有長(zhǎng)度為17.5～26mm，深度為3mm的裂紋，第二筒節(jié)縱焊縫亦有相似的裂紋。在

36、出口端法蘭與接管連接的環(huán)焊縫兩側(cè)內(nèi)壁有許多垂直焊縫相互平行的軸向裂紋。試驗(yàn)分析結(jié)果：①化學(xué)成分、力學(xué)性能正常；②材料有好的抗晶間腐蝕性能；③裂紋由管道內(nèi)表面向外表面擴(kuò)展，明顯分岔，呈樹枝狀，均為穿晶型；④打開(kāi)裂紋后，觀察斷口裂紋源區(qū)有致密的腐蝕產(chǎn)物，宏觀特征為脆性，微觀特征為解理加二次裂紋；⑤ 沒(méi)有發(fā)現(xiàn)氫損傷現(xiàn)象；⑥通過(guò)模擬試驗(yàn)，說(shuō)明在焊縫附近存在較大的殘余應(yīng)力。結(jié)論：裂紋屬于應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，是由于焊接殘余應(yīng)力較大和存在氯離子、氧、H

37、2S（H2SxO6）CO2介質(zhì)引起的。,,2.6.4 不銹鋼氦氣儲(chǔ)罐的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,美國(guó)某廠用304型不銹鋼制作的氦氣儲(chǔ)罐，尺寸為Φ 700×3(t)× 1000(H) mm，用于壓力重水反應(yīng)堆的內(nèi)核。在尚未投入使用的4年存放期間，發(fā)生了氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。裂紋位于碟形封頭端部與筒體焊接的熱影響區(qū)，封頭是冷加工成形的，未經(jīng)過(guò)應(yīng)力處理。存放的環(huán)境為海岸大氣。主要試驗(yàn)結(jié)果：①將裂紋試樣打開(kāi)后，用掃描電鏡觀察斷口，發(fā)現(xiàn)

38、只有在焊接熱影響區(qū)為沿晶特征，在融合區(qū)的基體均為穿晶特征；②化學(xué)分析表明封頭材料的碳含量為0.09%，接近上限；③采用ASTM A262，E規(guī)定的沿晶腐蝕試驗(yàn)方法，可以確認(rèn)熱影響區(qū)組織敏化，而其它區(qū)域未敏化；④ 裂紋分析指出開(kāi)裂起始于外表面，在熱影響區(qū)中都是沿晶的，具有SCC的裂紋分叉典型特征；⑤ 硬度檢驗(yàn)結(jié)果為，筒體181HV，焊縫176HV，封頭310HV；⑥ 對(duì)該材料進(jìn)行了滾壓變形量與硬度關(guān)系的試驗(yàn)，可以推斷封頭的冷變形量達(dá)30%

39、；⑦ 利用X射線衍射技術(shù)測(cè)定了距融合線30mm處(在熱影響區(qū)內(nèi))的殘余應(yīng)力為135MPa，是較大的。 結(jié)論：高的殘余應(yīng)力、組織敏化、海岸大氣環(huán)境導(dǎo)致了儲(chǔ)罐的氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。建議采用低碳的304L不銹鋼和較小的冷變形量預(yù)防熱影響區(qū)的每化傾向。,,2.7 連多硫酸引起預(yù)加氫反應(yīng)器的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,2.7.1 連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂機(jī)理,連多硫 酸(H2SxO6)環(huán)境一般是加工含硫 原油的裝置在停工期間，殘留在設(shè)備中的含硫腐蝕產(chǎn)物遇水和氧反

40、應(yīng)生成的，可以按照如下過(guò)程進(jìn)行：,3FeS+5O2 →Fe2O3·FeO+3SO2SO2+H2O →H2SO32 H2SO3 + O2→ 2 H2SO4 FeS+ H2SO3 → m H2SxO6 +nFe2+FeS+ H2SO4 →FeSO4+H2SH2SO3 + H2S → m H2SxO6 +nSFeS+ H2SxO6 → FeSxO6 +H2S,,連多硫酸應(yīng)力腐蝕只是發(fā)生在由于高溫環(huán)境而敏化的奧氏體不銹

41、鋼和鐵鉻鎳合金中。 典型的例子是在8h中可以穿透12mm壁厚的管道。失效主要發(fā)生在脫硫、加氫處理、加氫裂化、催化裂化裝置及爐管、熱交換器、熱壁容器、容器的襯里。連多硫酸應(yīng)力腐蝕裂紋是沿晶的。304型不銹鋼敏化發(fā)生的溫度范圍在400～815℃，并且在緩慢冷卻。溫度越高敏化所需要的時(shí)間就越短。增加Ti,Nb穩(wěn)定性元素和降低C含量可以減少敏化傾向。值得注意的是在催化裂化裝置的正常運(yùn)行狀態(tài)，氧和水是在一定部位存在的。,2.7.2 連多硫

42、酸應(yīng)力腐蝕發(fā)生的條件,,新疆獨(dú)山子煉油廠預(yù)加氫反應(yīng)器是由比利時(shí)進(jìn)口的已經(jīng)運(yùn)行10年的舊設(shè)備，筒體和封頭材料為A204GrB(即C-0.5Mo)，復(fù)層為2.5mm厚的S-347不銹鋼。商檢中發(fā)現(xiàn)筒體內(nèi)、外表面有深度小于2mm的裂紋，經(jīng)過(guò)打磨可以消除除。內(nèi)部復(fù)層鋼板的表面有點(diǎn)蝕坑，點(diǎn)蝕坑嚴(yán)重部位有粗的網(wǎng)狀裂紋，裂紋深度有的穿透了鋼板。重點(diǎn)對(duì)復(fù)層不銹鋼板的裂紋進(jìn)行了分析。主要結(jié)果：① 裂紋為沿晶的，伴有明顯分岔；② 組織正常，為奧氏體+少量

43、鐵素體；③ 主裂紋的擴(kuò)展方向與容器所受主應(yīng)力方向垂直；④ 斷口特征為巖石狀的沿晶特征；⑤ 斷口腐蝕產(chǎn)物中硫、氯元素含量很高；⑥ 用電子探針進(jìn)行了裂紋附近Cr的線分析，結(jié)果表明在晶界處有貧鉻現(xiàn)象。該反應(yīng)器自引進(jìn)后，經(jīng)過(guò)多次檢驗(yàn)，于1992年12月投入試運(yùn)行，3個(gè)月后便停工檢修。隨后又?jǐn)鄶嗬m(xù)續(xù)地經(jīng)過(guò)26次142天的運(yùn)行，于1995年4月停工再次檢修，停工期間未采取有限的保護(hù)措施。結(jié)論：加氫反應(yīng)器復(fù)層不銹鋼板是由于連多硫酸和氯離了聯(lián)合作用形

44、成應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂；停工次數(shù)太多又無(wú)合理的保護(hù)措施，是容器損傷的根本原因。,2.7.3 新疆獨(dú)山子煉油廠預(yù)加氫反應(yīng)器連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,,2.7.4 預(yù)防連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的主要措施,預(yù)防連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的主要措施是，對(duì)于重要設(shè)備，在停工之后，立即按NACE-RP 0170《煉廠停工期間，使用中和溶液防止奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂》的要求和步驟進(jìn)行中和清洗。,,,,2.8 金屬塵化腐蝕(災(zāi)難性滲碳腐蝕),2.8.1 金屬塵化腐蝕機(jī)

45、理,金屬塵化的過(guò)程可以簡(jiǎn)單的描述為：① 含碳?xì)怏w吸附在金屬表面，氣體分解出活性碳；② 碳向金屬內(nèi)部擴(kuò)散，并與金屬反應(yīng)生成碳化物(滲碳反應(yīng))；③ 由于金屬滲碳后體積增大，局部滲碳區(qū)會(huì)受到來(lái)自周圍未滲碳區(qū)域的巨大壓應(yīng)力，致使?jié)B碳區(qū)崩潰碎裂，形成腐蝕凹坑甚至溝槽；④ 隨著滲碳層和碳黑沉積層的增厚，碳活度的變化，會(huì)使碳化物再分解為金屬和石墨，并以金屬粉塵的形式從金屬基體上脫落下來(lái)；⑤ 在金屬塵化過(guò)程的同時(shí)，有可能發(fā)生氫腐蝕，促進(jìn)了金屬碳化物的分

46、解和微裂紋的形成，加速了金屬塵化。一般認(rèn)為合金基體中加入Cr,Al,Si等元素或?qū)饘龠M(jìn)行滲鋁等表面處理形成良好的表面氧化膜，可以對(duì)金屬塵化有一定抑制作用。此外，在氣氛中加入適量的H2S也可以減輕滲碳和金屬塵化。,,2.8.2 高溫碳環(huán)境爐管的金屬塵化腐蝕,爐管是管式加熱爐的關(guān)鍵構(gòu)件，爐管的失效模式有很多種，高溫腐蝕及腐蝕與應(yīng)力的交互作用是常見(jiàn)的兩種。高溫腐蝕中有高溫氧化、滲碳、硫 化、氫腐蝕、燃灰腐蝕及金屬塵化，尤以金屬塵化是最具有

47、危險(xiǎn)性的高溫腐蝕現(xiàn)象。金屬塵化(metal dusting)腐蝕或稱為災(zāi)難性滲碳(catastroophic carburization)腐蝕的特殊性是腐蝕產(chǎn)物中有金屬粉粒，腐蝕速度快、后果嚴(yán)重。金屬塵化是指如鐵、鉻、鎳、鈷及其合金在高溫含碳環(huán)境下碎化為由金屬碳化物、氧化物、金屬和碳(石墨)等組成的混合物所引起的金屬損失行為。它一般發(fā)生在450～850℃的溫度范圍，有時(shí)在1000℃時(shí)也能發(fā)生，與不同材料在不同溫度、氣氛下對(duì)金屬塵化

48、的敏感性不同有關(guān)。,,2.8.3 金屬塵化腐蝕案例,南京某石化廠的一臺(tái)脫氧進(jìn)料加熱爐的9Cr-1Mo爐管，只使用了5年內(nèi)壁局部區(qū)域出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕。爐管尺寸為Φ141.3×6.55，管內(nèi)介質(zhì)主要為烷烴和氫氣。工作參數(shù)為：壓力0.516MPa，介質(zhì)入口溫度374℃，出口溫度499℃，爐膛溫度850～870℃，爐管外壁溫度620～650℃。爐管內(nèi)壁腐蝕的形貌是完整地覆蓋在金屬表面的結(jié)焦層，厚度為0.1～10mm，結(jié)焦層局部脫落處形

49、成一個(gè)個(gè)圓窩狀的腐蝕坑，許多密集凹坑相互連接便形成了粗大的腐蝕溝槽。腐蝕坑的底部有疏松黑色粉塵，粉塵下面則是光潔的金屬表面。金相顯示這層黑粉下的金屬已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重滲碳，深度可達(dá)1.9mm。黑粉的成分主要是碳黑，但是有金屬粉粒，而且離金屬表面越近，金屬粉粒越多也越大。金相還顯示腐蝕坑底會(huì)形成腐蝕裂縫，裂縫下部為裂紋，腐蝕裂縫周圍也嚴(yán)重滲碳。腐蝕裂縫周圍金屬有明顯被擠壓變形的痕跡。結(jié)論為金屬塵化腐蝕。撫順石油二廠的1Cr5Mo石油裂解爐管

50、、上海高橋石油化工廠的裂解爐合金彎管也發(fā)生過(guò)這種腐蝕。,,安全評(píng)價(jià)又稱適用性（Fitness for Service)評(píng)價(jià),是對(duì)含缺陷結(jié)構(gòu)能否適合于繼續(xù)使用的定量工程評(píng)價(jià)。它是在缺陷定量檢測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)嚴(yán)格的理論分析與計(jì)算，確定缺陷是否危害結(jié)構(gòu)的安全可靠性，并基于缺陷的動(dòng)力學(xué)發(fā)展規(guī)律研究，確定結(jié)構(gòu)的安全服役壽命。,3.1 適用性評(píng)價(jià)（安全評(píng)價(jià)）,3.壓力容器與管道的安全評(píng)價(jià),,對(duì)安全生產(chǎn)不造成危害的缺陷允許存在;對(duì)安全性雖不造成危害

51、但會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展的缺陷，要進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)，并允許在監(jiān)控下使用;若含缺陷結(jié)構(gòu)降級(jí)使用時(shí)可以保證安全可靠性，可降級(jí)使用;若含有對(duì)安全可靠性構(gòu)成威脅的缺陷，應(yīng)立即采取措施，返修或停用。,適用性評(píng)價(jià)按四種情況分別處理：,,,,,適用性評(píng)價(jià)的意義,在API和MPC的組織和支持下，由10多個(gè)國(guó)家的40多家油公司、研究機(jī)構(gòu)組成的適用性評(píng)價(jià)聯(lián)合研究集團(tuán)。于1995年開(kāi)始進(jìn)行“石油化工中的適用性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)程序的研究”(簡(jiǎn)稱MPC-FFS)，其目的是建立和大

52、范圍推廣在役含缺陷壓力容器、輸送管線、石化裝備等重大石油化工裝備適用性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)程序，目前該項(xiàng)目第一、二階段研究任務(wù)已基本完成,并開(kāi)發(fā)出了PREFIS適用性評(píng)價(jià)軟件，即將進(jìn)入第三階段研究，而且不久將正式頒布“API 579—適用性評(píng)價(jià)推薦作法”。第二大研究集團(tuán)是以英國(guó)煤氣公司（BG）為首，包括Battele、Sheel、EXXON和SWRI等12家著名研究機(jī)構(gòu)和公司參加的聯(lián)合研究集團(tuán)，該研究集團(tuán)歷時(shí)三年(1995年～1997年)，耗資

53、90萬(wàn)英磅，聯(lián)合研究并建立新的含體積型腐蝕缺陷適用性評(píng)價(jià)方法，避免了已有標(biāo)準(zhǔn) ASME B31G的過(guò)分保守性。,適用性評(píng)價(jià)在國(guó)際上日趨活躍，1998年6月在加拿大召開(kāi)的98′國(guó)際管道會(huì)議的150篇大會(huì)宣讀論文中，有40篇屬于適用性評(píng)價(jià)方面的內(nèi)容。與管道有關(guān)的適用性評(píng)價(jià)，國(guó)際上有兩個(gè)最具代表性的研究集團(tuán):,剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)：在缺陷定量檢測(cè)基礎(chǔ)上，通過(guò)嚴(yán)格的力學(xué)分析與計(jì)算，給出管道的最大允許工作壓力（MAOP），為管道的升、降壓操作及管道維修

54、提供決策依據(jù)。,剩余壽命預(yù)測(cè)：通過(guò)研究缺陷的動(dòng)力學(xué)發(fā)展規(guī)律，給出管道的安全服役壽命，為管道檢測(cè)周期（Inspection Interval)的制定提供科學(xué)依據(jù)。,安全評(píng)價(jià)包括剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)和剩余壽命預(yù)測(cè)兩方面內(nèi)容：,安全評(píng)價(jià)的對(duì)象及方法,剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)的對(duì)象及評(píng)價(jià)方法總結(jié)如圖1剩余壽命預(yù)測(cè)的對(duì)象及預(yù)測(cè)方法總結(jié)如圖2,,,,實(shí)物評(píng)價(jià)的半經(jīng)驗(yàn)公式,有限元分析,基于斷裂力學(xué)理論的解析分析,剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià),體積型腐蝕缺陷,平面型缺陷,彌散損傷型缺

55、陷,幾何不完整型缺陷,主要是腐蝕造成的點(diǎn)、槽、片狀等缺陷,應(yīng)力腐蝕缺陷氫致宏觀裂紋焊縫裂紋缺陷疲勞裂紋,氫鼓泡和氫致誘發(fā)微裂紋,噘嘴與錯(cuò)邊不圓度厚度不均勻,,,,,,,,,,,,,,圖1 剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)的對(duì)象類型及評(píng)價(jià)方法,評(píng)價(jià)方法,評(píng)價(jià)對(duì)象,評(píng)價(jià)對(duì)象特征,克烏復(fù)線阿塞線,佛兩線采石線鞍大線,威成線,克烏復(fù)線佛兩線達(dá)臥線,,,,,典型管線,機(jī)械損傷缺陷,凹坑、鼓脹溝槽整體變形,格薩線達(dá)臥線,,,,概率和可靠性

56、理論,,用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)積累數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè),用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè),剩余壽命預(yù)測(cè),體積型缺陷,平面型缺陷,彌散損傷型缺陷,沖刷腐蝕,點(diǎn)蝕及槽狀局部腐蝕,片狀腐蝕,應(yīng)力腐蝕裂紋,氫致宏觀裂紋,焊縫裂紋缺陷,疲勞裂紋,疲勞萌生微裂紋,氫鼓泡氫致微裂紋,蠕變損傷微裂紋,沖刷速率,局部腐蝕速率,全面腐蝕速率,亞臨界裂紋擴(kuò)展速率,損傷速率,預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),缺陷類型,缺陷名稱,速率類型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,腐蝕速率

57、,,,,,,圖2 剩余壽命預(yù)測(cè)缺陷種類及預(yù)測(cè)方法,,,“九.五”期間，石油管材研究所針對(duì)在役油氣輸送管道的安全評(píng)價(jià)開(kāi)展了大量研究工作，已建立了系統(tǒng)的在役油氣輸送管道安全評(píng)價(jià)（含缺陷管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)和剩余壽命預(yù)測(cè)）方法；開(kāi)發(fā)了含缺陷管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)和剩余壽命預(yù)測(cè)軟件；對(duì)13條在役油氣輸送管道進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)。,,,,通過(guò)收集各種鋼級(jí)輸送管的材料力學(xué)性能、 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能、氫致開(kāi)裂性能和典型土壤環(huán)境中的腐蝕性能，建立管道安全評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)，為

58、強(qiáng)度評(píng)價(jià)和壽命預(yù)測(cè)提供技術(shù)支撐并通過(guò)接口技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、強(qiáng)度評(píng)價(jià)和壽命預(yù)測(cè)三大功能模塊的集 成，最終形成既適用于在役管線，又適用于 新建管線的高度集成的安全評(píng)價(jià)軟件。軟件功能和結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖3。,,,數(shù)據(jù)庫(kù),提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià),臨界缺陷尺寸,剩余壽命預(yù)測(cè),能否安全運(yùn)行、MAOP、可靠度,確定檢測(cè)、維修周期,,數(shù)據(jù)測(cè)試、收集和錄入,數(shù)據(jù)檢索、填加,,,,,,,,,,圖3 安全評(píng)價(jià)軟件功能和結(jié)構(gòu)框圖,3.2. 風(fēng)險(xiǎn)管理

59、(Risk Management),風(fēng)險(xiǎn)定義為失效（或危險(xiǎn)）后果（用C表示）和失效可能性（用F表示）的乘積。 即：風(fēng)險(xiǎn)R=ΣCi·FI 失效可能性指失效的概率； 失效后果主要有： 經(jīng)濟(jì)損失 人員傷亡 環(huán)境破壞,風(fēng)險(xiǎn)的概念,風(fēng)險(xiǎn)管理是一門跨學(xué)科的新興科學(xué)。它所涉及的不僅有相關(guān)的廣義物理學(xué)、生物學(xué)等自然科學(xué)，工程技術(shù) (所

60、謂硬科學(xué))，決策理論、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、政策科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等軟科學(xué)，還有判決、立法、意識(shí)形態(tài)、公眾輿論、通訊傳媒等人文科學(xué)。風(fēng)險(xiǎn)管理是在經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益、風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用的三度空間中尋求達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)最小、效益最大的目標(biāo)。風(fēng)險(xiǎn)管理主要由風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)控制和風(fēng)險(xiǎn)管理的功能監(jiān)測(cè)三部分組成?；陲L(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)是風(fēng)險(xiǎn)控制的重要內(nèi)容。98′國(guó)際管道會(huì)議上，風(fēng)險(xiǎn)管理是最活躍的一個(gè)分會(huì)場(chǎng)。,,風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估平衡原理示意圖,,風(fēng)險(xiǎn)性,檢測(cè)活動(dòng)水平,使用RBI的風(fēng)險(xiǎn),無(wú)法檢

61、測(cè)的風(fēng)險(xiǎn),常規(guī)檢測(cè)程序的風(fēng)險(xiǎn),,RBI的主要意義,,,,,,,,,定性分析 簡(jiǎn)單主觀相對(duì)判定的,定量分析 詳細(xì)客觀絕對(duì)解析的,,,風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法 風(fēng)險(xiǎn)矩陣法 概率分析法,,,,風(fēng)險(xiǎn)分析方法,,,,風(fēng)險(xiǎn)分析是風(fēng)險(xiǎn)管理的基礎(chǔ)及核心,風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源,失效概率分析,失效后果分析,風(fēng)險(xiǎn)失效概率 與后果合成,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),風(fēng)險(xiǎn)控制,,,,,,風(fēng)險(xiǎn)管理,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),風(fēng)險(xiǎn)分析,,定性風(fēng)險(xiǎn)矩陣,管道風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法對(duì)管道的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源進(jìn)行系

62、統(tǒng)的分類，建立風(fēng)險(xiǎn) 指數(shù)的半定量評(píng)級(jí)方法；管道失效概率分析方法在概率斷裂力學(xué)基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)材料性能、缺陷尺寸、載荷等參數(shù)的管道失效概率數(shù)值模擬方法；采用失效樹分析法對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，確定管道失效原因的各種可能的組合方式及發(fā)生概率；,管道失效后果分析方法包括爆炸事故、泄漏事故、火災(zāi)、環(huán)境污染和運(yùn)營(yíng)中斷等的后果定量分析方法；管道定量風(fēng)險(xiǎn)分析方法根據(jù)管道失效概率分析結(jié)果和管道失效后果分析結(jié)果對(duì)管道的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行半定量或定量描述；管道風(fēng)