壓力容器與管道腐蝕案例庫的設(shè)計研究

袁文彬，朱建新，方向榮，莊力健，亢海洲，程 偉

(合肥通用機械研究院 國家壓力容器與管道安全工程技術(shù)研究中心,安徽 合肥 230088)

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壓力容器與管道腐蝕案例庫的設(shè)計研究

袁文彬，朱建新，方向榮，莊力健，亢海洲，程 偉

(合肥通用機械研究院 國家壓力容器與管道安全工程技術(shù)研究中心,安徽 合肥 230088)

建立壓力容器與管道腐蝕案例庫對有效、準(zhǔn)確分析石化裝置的腐蝕具有重要意義。從提升石化裝置檢驗檢測和工程風(fēng)險評價水平的角度，對建立國內(nèi)壓力容器與管道腐蝕案例庫的重要性和可行性進行分析和研究；結(jié)合數(shù)據(jù)分析和風(fēng)險管理的基本理念，提出建立我國石化企業(yè)壓力容器與管道腐蝕案例庫的基本思路和體系框架，指出實施過程中應(yīng)重點關(guān)注一些問題。該案例庫系統(tǒng)收集和整理國內(nèi)腐蝕案例,一方面可供相關(guān)工程技術(shù)人員借鑒和參考；另一方面也可為今后壓力容器與管道腐蝕專家決策系統(tǒng)的建立提供強大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

腐蝕 案例庫 壓力容器 壓力管道

腐蝕是影響石化裝置可靠性的關(guān)鍵因素，隨著石化企業(yè)加工高酸原油數(shù)量的不斷增加，發(fā)生的腐蝕問題日益突出。保證設(shè)備的安全性和可靠性，減少由設(shè)備腐蝕損傷所造成的損失，已成為人們研究的重要方向[1-2]。但因影響腐蝕的因素眾多，有些設(shè)備的腐蝕規(guī)律仍未有定論[3]。采用參考已發(fā)生的腐蝕案例，對故障信息開展統(tǒng)計分析，基于統(tǒng)計分析結(jié)果探究引發(fā)腐蝕的深層次原因是腐蝕預(yù)防和控制的重要內(nèi)容。故對案例的整理收集，建立案例庫非常重要[4]，設(shè)計、制造、檢驗以及維護部門人員可從中得到警示和借鑒，以此指導(dǎo)工作，供決策時參考。但當(dāng)前壓力容器與管道腐蝕案例比較分散，無法獲取大量案例數(shù)據(jù)，采用人工方法查詢非常繁瑣，整理分析效率低、難度大，往往難以發(fā)現(xiàn)其中深層次的統(tǒng)計規(guī)律。因此，借鑒計算機技術(shù)和風(fēng)險管理理念，利用先進的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立腐蝕案例庫以提升設(shè)備風(fēng)險管理效率和水平勢在必行。

設(shè)備的腐蝕案例中存在大量的失效數(shù)據(jù)，針對這些數(shù)據(jù)開展分類整理是短期內(nèi)解決國內(nèi)石化裝置風(fēng)險評估失效率不足的有效的方法[5]，通過案例庫系統(tǒng)，對案例進行分類管理和深入挖掘分析，并借鑒和分享腐蝕的案例，分析相同或類似失效的規(guī)律性，合理評估失效率將對提升石化裝置設(shè)備管理水平具有重要的工程參考價值。

近些年來，國內(nèi)石化企業(yè)已開展了大量的檢驗檢測、失效分析、腐蝕調(diào)查以及基于風(fēng)險的檢驗(RBI)等項目，發(fā)現(xiàn)并記錄了大量的腐蝕案例。為了對腐蝕分析案例知識進行有效分析和充分利用，挖掘其中蘊含的規(guī)律，當(dāng)前應(yīng)盡快建立失效案例數(shù)據(jù)庫，對失效案例進行有效的收集和分析。建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對快速、準(zhǔn)確的分析石化設(shè)備腐蝕具有重要的借鑒和參考作用。

1 開發(fā)腐蝕案例庫的構(gòu)想

1.1 數(shù)據(jù)來源及具體作用

當(dāng)前基于風(fēng)險的資產(chǎn)管理方法中，其核心思想是對可靠性的評估和對失效后果的評價。而歷史失效數(shù)據(jù)的分析有利于提高可靠性評估的準(zhǔn)確性。當(dāng)前失效數(shù)據(jù)的分析方法主要采用故障類型和影響分析(FMEA)方法[6]和借鑒國外數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)[7-8]，但是FMEA分析方法在國內(nèi)石化企業(yè)中尚不成熟，相關(guān)可靠性計算以及可信度的分析亟待深入研究。若完全依賴國外借鑒數(shù)據(jù)庫應(yīng)用國內(nèi)石化企業(yè)，數(shù)據(jù)的合理性和適用性存在偏差，給評估的科學(xué)性和規(guī)范性帶來影響。

通過建立國內(nèi)的數(shù)據(jù)庫，收集從現(xiàn)場獲取的真實數(shù)據(jù)，并為典型石化裝置設(shè)計、制造和維護提供有效的借鑒，同時案例庫也可用于對歷史數(shù)據(jù)的挖掘和分析整理。

隨著石化裝置的檢驗檢測、腐蝕調(diào)查、失效分析以及基于風(fēng)險的檢驗(RBI)等檢驗檢測以及風(fēng)險評估工作的開展，國內(nèi)已積累了大量真實的腐蝕案例數(shù)據(jù)，也初步具備建立案例庫的條件。迄今為止，合肥通用機械研究院特種設(shè)備檢驗站已先后在全國二十多個省、市和自治區(qū)石化企業(yè)承接了大量壓力容器和壓力管道的檢驗、檢測以及安全評定工作。這些寶貴的真實數(shù)據(jù)為失效案例庫收集數(shù)據(jù)成為可能?？赏ㄟ^借鑒大量真實案例，分析當(dāng)前石化裝置中可能存在的腐蝕問題，提高檢驗、風(fēng)險評估的科學(xué)水平，為提升國內(nèi)石化裝置安全保障水平提供有力支撐。構(gòu)建的腐蝕案例庫的數(shù)據(jù)來源、案例庫的用途及作用見圖1。

圖1 失效案例庫的數(shù)據(jù)來源及用途

1.2 系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

腐蝕案例庫主要由用戶管理、案例數(shù)據(jù)管理、報告案例查詢統(tǒng)計以及網(wǎng)絡(luò)資源檢索模塊構(gòu)成。其功能結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

用戶管理模塊實現(xiàn)對用戶的有效管理，保證數(shù)據(jù)的真實性和安全性，合理賦予不同用戶的權(quán)限。

案例管理模塊用于實現(xiàn)案例基本情況有效錄入，確保數(shù)據(jù)的完整性。在該模塊中，實現(xiàn)案例數(shù)據(jù)的錄入、編輯以及修改功能。將腐蝕案例的各個因素建立不同的數(shù)據(jù)表，如案例基本情況表、腐蝕位置信息表以及檢測手段信息表等，建立案例需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息表如圖3所示。

案例查詢統(tǒng)計模塊用于實現(xiàn)案例的有效查詢，能夠提供快速、有效的查詢到相關(guān)案例信息。利用不同的關(guān)鍵詞如按裝置、按介質(zhì)、按失效模式等進行有效查詢。此外，設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)提供相關(guān)失效案例的統(tǒng)計功能，檢驗檢測人員和相關(guān)技術(shù)人員可以及時掌握失效規(guī)律和相關(guān)的案例。

該網(wǎng)絡(luò)資源檢索模塊主要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源中相關(guān)腐蝕案例的收集，如從相關(guān)雜志、書籍以及其它網(wǎng)絡(luò)資源中收集涉及的腐蝕案例。

圖3 案例的主要信息表

2 案例庫系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)重點注意的若干問題

在進行國內(nèi)腐蝕案例庫開發(fā)的過程中，還應(yīng)重點注意以下問題：

(1)數(shù)據(jù)格式的規(guī)范化。案例來源不盡相同，他們對腐蝕模式、失效原因等信息的描述各不相同。應(yīng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化相關(guān)字段(如裝置名稱、介質(zhì)、材質(zhì)、腐蝕模式、腐蝕原因等數(shù)據(jù))，方便數(shù)據(jù)的收集，同時也將提升查詢統(tǒng)計的效率。

(2)腐蝕案例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析。建立結(jié)構(gòu)合理、信息豐富的腐蝕數(shù)據(jù)庫，應(yīng)考慮有效地將腐蝕與設(shè)備運行、維護方法和使用環(huán)境等有機結(jié)合。一方面，使得系統(tǒng)操作界面操作友好和易于操作；另一方面，確保能快捷地檢索到有效的案例數(shù)據(jù)。

(3)腐蝕案例庫系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。考慮到更好的實現(xiàn)資源共享以及便于系統(tǒng)的管理維護，該案例庫系統(tǒng)應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計。這樣可以方便用戶在任何地方對案例庫進行查詢和參考。

(4)腐蝕案例庫系統(tǒng)的可擴展性。其一，對腐蝕的規(guī)律和原因的認識過程是從逐步清晰的過程，故應(yīng)考慮到系統(tǒng)設(shè)計各模塊的可擴展性；其二，設(shè)計的腐蝕案例系統(tǒng)將為未來的腐蝕智能專家診斷系統(tǒng)的建立奠定基礎(chǔ)，可視為智能專家診斷系統(tǒng)的早期版本。故從后期的持續(xù)開發(fā)考慮，實現(xiàn)系統(tǒng)的可擴展性是非常必要的。

3 結(jié) 語

通過構(gòu)建腐蝕案例數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，廣泛收集國內(nèi)大量的腐蝕案例，這些案例的持續(xù)收集和積累為檢測檢測人員全面詳盡的了解腐蝕信息，制定合理檢驗檢測方案、實現(xiàn)有效的檢驗檢測計劃提供強大的數(shù)據(jù)支持，也可為其它相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員提供參考和借鑒。系統(tǒng)對快速準(zhǔn)確地分析失效模式、客觀公正的評估失效原因，科學(xué)有效地提出預(yù)防與改進措施，防止同類事故的再次發(fā)生也有著重要的意義。系統(tǒng)的開發(fā)和腐蝕案例的積累將為提升壓力容器與管道檢驗檢測、工程風(fēng)險評估等工作的水平起到積極的作用。

[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] 周建龍, 李曉剛, 程學(xué)群,等. 高溫環(huán)烷酸腐蝕機理與控制方法研究進展[J]. 腐蝕與防護, 2009,30(1):18-6.

[4] 胡春燕, 張兵, 劉新靈 ,等. 失效分析案例數(shù)據(jù)庫的設(shè)計[J]. 理化檢驗:物理分冊, 2008,44(11): 619-621.

[5] 朱建新, 陳學(xué)東, 艾志斌,等. 我國石化裝置風(fēng)險管理體系建設(shè)設(shè)想[J]. 石油化工設(shè)備, 2009, 38(6):45-49.

[6] 王邵印. 故障模式和影響分析[M]. 廣州：中山大學(xué)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.

(編輯 王菁輝)

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- )，工程師，主要從事石化裝置的工程風(fēng)險分析及檢驗檢測工作。E-mail:652332987@qq.com