零缺陷流程設(shè)備

文/ Dominik Stephan

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) Manufacture Practice

零缺陷流程設(shè)備

文/ Dominik Stephan

設(shè)備使用者和制造者之間對(duì)使用壽命和磨損方式的不同觀點(diǎn)——流程設(shè)備還能使用多長(zhǎng)時(shí)間？繼流程設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)、故障診斷和檢測(cè)分析技術(shù)方法之后，Dechema論壇討論的是微量元素的痕跡追蹤，還有材料專(zhuān)家、新的法律法規(guī)和來(lái)自實(shí)踐的信息。一直伴隨流程設(shè)備的終身學(xué)習(xí)和獨(dú)立承擔(dān)責(zé)任問(wèn)題，現(xiàn)在也出現(xiàn)在零缺陷的流程設(shè)備中了嗎？

化工設(shè)備承受著劇烈的溫度變化、強(qiáng)烈的機(jī)械載荷、腐蝕性介質(zhì)對(duì)設(shè)備管道、儀器儀表和流程工藝裝備的磨損。這些因素對(duì)流程設(shè)備使用壽命的影響是很難預(yù)測(cè)的，尤其在流程設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用中這些因素都是共同發(fā)揮作用的。這些相互交織在一起的作用和影響很難建立起一個(gè)數(shù)學(xué)模型，很難知道它們對(duì)流程設(shè)備系統(tǒng)有多大和多長(zhǎng)時(shí)間的影響。

當(dāng)涉及到流程設(shè)備的使用壽命時(shí)，材料技術(shù)專(zhuān)家和流程設(shè)備制造者承擔(dān)的責(zé)任義務(wù)是一樣的?！暗鞒坦に囋O(shè)計(jì)師、設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)師、工藝工程師、檢驗(yàn)員和監(jiān)控機(jī)構(gòu)也要協(xié)調(diào)好他們的工作，以保證流程設(shè)備可靠的工作運(yùn)行”，這是Dechema協(xié)會(huì)的想法。Dechema協(xié)會(huì)依靠其專(zhuān)業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)成立了流程設(shè)備材料技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)和使用壽命的專(zhuān)業(yè)技術(shù)論壇，為不同專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的流程工藝專(zhuān)業(yè)人員提供了交流經(jīng)驗(yàn)、分享解決方案和啟動(dòng)未來(lái)研發(fā)的論壇和平臺(tái)。

畢竟流程設(shè)備的問(wèn)題是涉及到錢(qián)的問(wèn)題，僅僅是德國(guó)化工和制藥兩大領(lǐng)域每年在流程設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)方面投入的資金就高達(dá)350億歐元。另外還要因生產(chǎn)損失、質(zhì)量損失和零配件倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)支付數(shù)百億歐元的間接費(fèi)用。在整個(gè)流程工藝技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，化工企業(yè)首屈一指。究其原因就是高成本流程設(shè)備和流程工藝技術(shù)以及相對(duì)較低的勞動(dòng)力成本。流程設(shè)備的生產(chǎn)效率和降低流程設(shè)備的使用運(yùn)行費(fèi)用，是流程工業(yè)決策者選擇流程設(shè)備時(shí)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。利用率、產(chǎn)量和產(chǎn)能、產(chǎn)品質(zhì)量也是必須考慮的因素，而且是超越流程設(shè)備使用壽命期之外必須考慮的問(wèn)題。

這恰恰也是2016年10月Dechema協(xié)會(huì)“終生考察——踏上零缺陷流程設(shè)備之路”資訊日關(guān)注的焦點(diǎn)。除了新的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范之外，例如EN 13445標(biāo)準(zhǔn)與過(guò)去的德國(guó)老標(biāo)準(zhǔn)AD 2000相比較（參見(jiàn)說(shuō)明文），材料科學(xué)也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。說(shuō)到底，想要保證流程設(shè)備安全可靠和經(jīng)濟(jì)的工作運(yùn)行，就必須了解典型的破壞過(guò)程和失效過(guò)程。這才是得出有說(shuō)服力的設(shè)備狀態(tài)信息和可能發(fā)生的失效。

但不是所有的一切始終圍繞著流程設(shè)備的事故和損失，特別值得關(guān)注的是Dechema研究所研究人員已經(jīng)公布了研究成果的所謂光環(huán)效應(yīng)和以點(diǎn)概面效應(yīng)。這種現(xiàn)象出現(xiàn)在高溫領(lǐng)域（1 050℃以上）中鈦-鋁基合金材料的輕量化制造材料領(lǐng)域中。這種平常很容易被氧化和剝落的材料，可以利用2004年首次提出的效應(yīng)而形成光滑的氧化鋁鈍化層。由于這一效應(yīng)被限制在只有幾微米厚的一層內(nèi)，因此合金材料的機(jī)械性能保持不變，這就明顯擴(kuò)展了這類(lèi)零部件在實(shí)踐中的應(yīng)用范圍。

想避免損失，就必須知道流程設(shè)備工作運(yùn)行中的一些典型問(wèn)題，尤其是交變載荷，即所謂的動(dòng)應(yīng)力，會(huì)消耗設(shè)備零部件的生命。一套流程設(shè)備承受著幾百種交變負(fù)載并不是少見(jiàn)的事情?！斑@就進(jìn)入了問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，即真正的疲勞強(qiáng)度或者零缺陷的設(shè)備，是根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。”Sinco Tec公司的Joachim Hug先生這樣說(shuō)道。

德國(guó)化工企業(yè)每年支付135億歐元的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用 - 相當(dāng)于生產(chǎn)成本的45%～60%。

如何檢測(cè)流程設(shè)備是否有足夠的使用強(qiáng)度呢？無(wú)損檢驗(yàn)對(duì)流程設(shè)備剩余的使用壽命有多大的說(shuō)服力呢？這些就和計(jì)劃外和計(jì)劃內(nèi)的流程設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)一樣倍受爭(zhēng)議。但有一點(diǎn)非常清楚，即使是最精細(xì)的測(cè)試方法和最復(fù)雜的計(jì)算也無(wú)法準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)零部件失效的確切時(shí)間。

“一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題就是流程設(shè)備啟動(dòng)和停止的過(guò)程，尤其是在工廠停產(chǎn)和維護(hù)保養(yǎng)后，大約80%的設(shè)備事故、損失出現(xiàn)在工程項(xiàng)目的這一階段。”慕尼黑保險(xiǎn)公司的Ulrich Rappold先生說(shuō)道。因此，“工程師們?cè)诩夹g(shù)改造項(xiàng)目的交接管理中給予了特別的關(guān)注。”專(zhuān)家說(shuō)道。如果這樣的工作由專(zhuān)業(yè)的工業(yè)技術(shù)服務(wù)商來(lái)完成，但仍然不應(yīng)該逃避責(zé)任，因?yàn)椤肮ぷ骺梢酝獍?zé)任不能外包！”

EN 13445標(biāo)準(zhǔn)中所有的新動(dòng)向

● 歐盟內(nèi)部統(tǒng)一的EN 13445標(biāo)準(zhǔn)也適用于非加熱型的金屬壓力容器。EN 13445標(biāo)準(zhǔn)允許在更大的范圍內(nèi)采用無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)方法以及分析強(qiáng)度評(píng)估。通過(guò)準(zhǔn)確的詳細(xì)分類(lèi)，尤其是焊接方法的詳細(xì)分類(lèi)，會(huì)略微提高無(wú)損探傷的成本費(fèi)用。較低的‘靜載荷’下限值（現(xiàn)在：max. 500循環(huán)，max. 5%的壓力波動(dòng)）。新規(guī)則也允許將壓力容器設(shè)計(jì)成矩形或者橢圓形的形狀。

● 作為生產(chǎn)廠家不必再由獨(dú)立的第三方進(jìn)行資質(zhì)評(píng)審了。本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接操作做出了新的規(guī)定（焊縫的準(zhǔn)確差別，沒(méi)有焊接監(jiān)督員的要求了）。避免脆性斷裂的方法允許補(bǔ)上低溫下的資質(zhì)評(píng)審。

● 一般來(lái)講，壓力容器的用戶(hù)費(fèi)用會(huì)保持不變或者略有下降（檢測(cè)費(fèi)用大約是總成本費(fèi)用的2%）。

本文作者系PROCESS德文版雜志編輯。