宋 明 邵珊珊 壽比南

（中國特種設(shè)備檢測研究院 北京 100029）

高參數(shù)承壓類特種設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)防控與治理關(guān)鍵技術(shù)研究

宋 明 邵珊珊 壽比南

（中國特種設(shè)備檢測研究院 北京 100029）

承壓設(shè)備包括鍋爐、壓力容器、壓力管道等，是石油、化工、電力、能源等行業(yè)的基礎(chǔ)裝備，事故后果巨大，直接關(guān)系生產(chǎn)安全、公共安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。承壓設(shè)備一方面不斷向大型化、高參數(shù)方向發(fā)展，新材料、新結(jié)構(gòu)大量應(yīng)用，使用環(huán)境更加苛刻復(fù)雜；另一方面隨著超期服役設(shè)備數(shù)量不斷增加，安全風(fēng)險(xiǎn)也急劇增加。承壓設(shè)備的發(fā)展趨勢對(duì)設(shè)計(jì)、制造、使用安全管理和政府安全監(jiān)管都提出了更高要求，在典型材料高溫?fù)p傷表征、設(shè)計(jì)制造早期風(fēng)險(xiǎn)防控、在役設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)控制、超期服役設(shè)備壽命預(yù)測及延壽、宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)防控和應(yīng)急處置等方面有待進(jìn)一步的深入研究。本文主要介紹了該項(xiàng)目的背景、目標(biāo)及總體研究方案、主要研究內(nèi)容、預(yù)期主要研究成果、預(yù)期的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益等相關(guān)內(nèi)容。

承壓設(shè)備 鍋爐 成套裝置 損傷評(píng)價(jià) 檢驗(yàn)檢測 風(fēng)險(xiǎn)防控與治理

1 引言

承壓設(shè)備材料高溫?fù)p傷表征方面，近年來國際報(bào)道設(shè)備長期服役后蠕變性能突降而引起關(guān)注，結(jié)合無損檢測技術(shù)的多尺度蠕變損傷綜合評(píng)價(jià)方法已成為行業(yè)共識(shí)，但我國研究工作相對(duì)滯后。隨著國際700℃/35MPa 以上新機(jī)組發(fā)展與國內(nèi)煤化工工藝自主化趨勢，損傷表征與定量分級(jí)的缺失是限制新材料應(yīng)用與合理選材的重要致因。其中典型耐熱鋼及焊接接頭的蠕變損傷、高Cr鋼的抗蒸汽氧化性能、小分子有機(jī)酸腐蝕性能及異種鋼焊接損傷機(jī)理和壽命快速評(píng)估方法較為突出，亟需建立行業(yè)早期診斷與評(píng)估方法和選材依據(jù)與導(dǎo)則。

設(shè)計(jì)制造方面，國外較早開展承壓設(shè)備基于蠕變、疲勞、低溫脆斷、流體誘導(dǎo)振動(dòng)等失效機(jī)理的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和制造技術(shù)的研究，形成了ASME VⅢ、EN13445等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。我國近年來在國際上率先將風(fēng)險(xiǎn)理念融入到設(shè)計(jì)制造階段，提出并初步建立了以全壽命風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、控制為基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)體系。但針對(duì)煤化工、LNG、氫能利用、超（超）臨界發(fā)電等能源工業(yè)領(lǐng)域苛刻服役條件，尚未建立基于失效模式的設(shè)計(jì)制造早期風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)方法。

在役風(fēng)險(xiǎn)防控方面，對(duì)于大型成套裝置，美國API、ASME和法國INERIS等機(jī)構(gòu)均已開展了不同環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究，發(fā)布了API580、API581、ARAMIS等標(biāo)準(zhǔn)或研究報(bào)告。國內(nèi)通過“十一五”和十二五”期間的研究工作，研制了承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等國家標(biāo)準(zhǔn)，建立了以預(yù)知檢測和動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理為核心的成套裝置長周期安全保障技術(shù)方法體系。但是針對(duì)介質(zhì)多樣化、苛刻化和復(fù)雜化的工業(yè)過程，國內(nèi)外尚未建立全環(huán)節(jié)的承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)方法及體系。對(duì)于超（超）臨界機(jī)組電站鍋爐，國外在高溫腐蝕與磨損、變形組合損傷和水冷壁減薄損傷檢測等均有所研究，但是一直未能形成系統(tǒng)應(yīng)用的組合損傷表征、監(jiān)檢測及評(píng)價(jià)技術(shù)；針對(duì)煙氣再熱器組合低溫腐蝕機(jī)理則缺乏實(shí)質(zhì)性工程應(yīng)用；針對(duì)先進(jìn)機(jī)組國內(nèi)外均注重鎳基合金材料研發(fā)，缺乏國產(chǎn)材料及我國煤質(zhì)、負(fù)荷多變的運(yùn)行環(huán)境的考慮。

超期服役方面，國內(nèi)外經(jīng)過多年的研究實(shí)踐，一些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已經(jīng)對(duì)承壓設(shè)備的壽命計(jì)算給出了相應(yīng)方法，如美國API 579、我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T654等。然而由于我國超期服役承壓設(shè)備服役過程存在眾多不確定因素，標(biāo)準(zhǔn)方法適用范圍存在一定問題，不能滿足高參數(shù)承壓設(shè)備的評(píng)估及延壽需求。對(duì)于延壽技術(shù)，非晶涂覆、冷噴涂等表面處理方法已在航空領(lǐng)域被證明可有效控制損傷發(fā)展，但這些技術(shù)在超期服役承壓設(shè)備損傷修復(fù)應(yīng)用方面仍有待進(jìn)一步研究。

宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)防控和應(yīng)急處置方面，部分發(fā)達(dá)國家已研發(fā)了國家級(jí)應(yīng)急管理信息系統(tǒng)，具有較為完善的應(yīng)急處置技術(shù)和裝備。我國承壓類特種設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)防控和應(yīng)急處置研究起步較晚，在安全狀態(tài)參數(shù)識(shí)別，宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、控制和應(yīng)急處置技術(shù)等方面均有待進(jìn)一步深入研究和能力提升。

2 項(xiàng)目目標(biāo)及總體研究方案

2.1 項(xiàng)目目標(biāo)

本項(xiàng)目面向工業(yè)公共安全領(lǐng)域，針對(duì)高參數(shù)承壓設(shè)備全壽命風(fēng)險(xiǎn)防控和治理過程中存在的共性問題和關(guān)鍵技術(shù)難題，通過對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)的研究、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)集成和工程示范，建立高參數(shù)承壓設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)方法體系，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的承壓設(shè)備宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管和事故應(yīng)急平臺(tái)，提升高參數(shù)承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)防控和治理的技術(shù)能力和裝備，為政府和企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)防控和治理提供技術(shù)支撐。

2.2 總體研究方案

本項(xiàng)目面向石油、化工、能源等行業(yè)公共安全領(lǐng)域，以構(gòu)建高參數(shù)承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)防控及治理安全保障技術(shù)體系為目標(biāo)，針對(duì)高參數(shù)鍋爐、壓力容器和壓力管道等承壓設(shè)備在材料、設(shè)計(jì)、制造、服役、監(jiān)管等環(huán)節(jié)的共性問題和關(guān)鍵技術(shù)難題開展研究。圍繞這一目標(biāo)，本項(xiàng)目設(shè)置了針對(duì)承壓設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)防治的全鏈條研究內(nèi)容：首先，通過分析高參數(shù)下典型材料損傷機(jī)理和演化規(guī)律等，為設(shè)計(jì)、制造、服役、監(jiān)管等環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)研究奠定基礎(chǔ)；在建造階段研究材料性能控制、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造工藝篩選等設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)，保證設(shè)備在后續(xù)服役過程中的本質(zhì)安全；在服役階段研究以風(fēng)險(xiǎn)可控為目標(biāo)的檢測監(jiān)測、安全評(píng)價(jià)、壽命預(yù)測、損傷修復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)及儀器裝備研發(fā)，形成承壓類特種設(shè)備全壽命過程的風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)體系。最后通過對(duì)上述關(guān)鍵技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)集成和工程示范，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)防控和應(yīng)急平臺(tái)，為政府和企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)治理提供技術(shù)支撐。項(xiàng)目研究將分解為如下6個(gè)課題：

課題1：典型材料和焊接接頭的高溫?fù)p傷機(jī)理及早期診斷關(guān)鍵技術(shù)研究；

課題2：高參數(shù)承壓設(shè)備設(shè)計(jì)制造風(fēng)險(xiǎn)防控關(guān)鍵技術(shù)研究；

課題3：成套裝置承壓設(shè)備服役過程風(fēng)險(xiǎn)控制關(guān)鍵技術(shù)研究；

課題4：電站鍋爐安全服役風(fēng)險(xiǎn)防控關(guān)鍵技術(shù)研究；

課題5：超期服役承壓設(shè)備壽命預(yù)測及延壽關(guān)鍵技術(shù)研究；

課題6：承壓設(shè)備基于大數(shù)據(jù)的宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)防控和應(yīng)急技術(shù)研究。

圖1為項(xiàng)目總體研究及課題分解方案。各課題之間的邏輯關(guān)系為：課題一為典型材料和焊接接頭的高溫?fù)p傷機(jī)理及早期診斷關(guān)鍵技術(shù)研究，主要針對(duì)高參數(shù)下承壓設(shè)備典型材料損傷機(jī)理、演化規(guī)律及損傷表征等基礎(chǔ)共性問題開展研究，為后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)研究奠定基礎(chǔ)。課題二至五主要針對(duì)承壓設(shè)備建造及在役階段關(guān)鍵技術(shù)問題開展研究。課題二為高參數(shù)承壓設(shè)備設(shè)計(jì)制造風(fēng)險(xiǎn)防控關(guān)鍵技術(shù)研究，解決承壓設(shè)備設(shè)計(jì)制造階段關(guān)鍵技術(shù)難題，為保證設(shè)備在壽命周期中的本質(zhì)安全提供技術(shù)支撐，是后續(xù)在役階段風(fēng)險(xiǎn)防控得以實(shí)現(xiàn)的前提保障。課題三至五研究服役階段的風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)，其中課題三為成套裝置承壓設(shè)備服役過程風(fēng)險(xiǎn)控制關(guān)鍵技術(shù)研究，以成套裝置承壓設(shè)備為對(duì)象，研究在役階段風(fēng)險(xiǎn)控制關(guān)鍵技術(shù)，不僅從控制失效可能性角度出發(fā)，在課題一及課題二基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展在役階段損傷風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)，更從控制失效后果方面考慮，研究安全屏障等后果風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)成套裝置中承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)可控提供技術(shù)支撐。課題四為電站鍋爐在役階段風(fēng)險(xiǎn)控制關(guān)鍵技術(shù)研究，以電站鍋爐為研究對(duì)象，與課題三共同完善在役階段承壓設(shè)備系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)防控體系，同時(shí)深入拓展了鍋爐服役環(huán)境下?lián)p傷防控技術(shù)方法，為保證鍋爐在役風(fēng)險(xiǎn)可控提供支撐。課題五為超期服役承壓設(shè)備壽命預(yù)測及延壽關(guān)鍵技術(shù)研究，針對(duì)超期服役承壓設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)防控、壽命預(yù)測及修復(fù)延壽等關(guān)鍵技術(shù)難題開展研究。拓展了風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)體系的壽命周期涵蓋范圍，為超期服役設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)防控及延壽提供技術(shù)支撐。課題六是對(duì)課題一至五中形成的關(guān)鍵技術(shù)方法進(jìn)行系統(tǒng)集成及標(biāo)準(zhǔn)化，并研究承壓設(shè)備宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)體系及應(yīng)急處置技術(shù)，構(gòu)建應(yīng)急平臺(tái)并示范應(yīng)用，為承壓設(shè)備監(jiān)管環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)防控提供支撐，實(shí)現(xiàn)承壓設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)防控及治理。

圖1 總體研究及課題分解方案

3 項(xiàng)目各課題主要研究內(nèi)容

3.1 課題1:典型材料和焊接接頭的高溫?fù)p傷機(jī)理及早期診斷技術(shù)研究

研究典型耐熱鋼及焊接接頭的蠕變損傷機(jī)制和高溫組織演變，開發(fā)大型試件蠕變損傷程度的可控模擬技術(shù)及損傷分級(jí)大型試塊，搭建聲學(xué)、磁學(xué)無損檢測多信號(hào)采集平臺(tái)，建立基于金相圖譜、硬度、無損檢測等多尺度表征手段的耐熱鋼高溫蠕變損傷綜合定量評(píng)價(jià)和早期診斷方法；研究典型奧氏體和鐵素體耐熱鋼焊接接頭的應(yīng)力松弛開裂的損傷機(jī)理及預(yù)測方法，探索焊接工藝和應(yīng)力松弛開裂的關(guān)聯(lián)規(guī)律，形成預(yù)防應(yīng)力松弛開裂的調(diào)控技術(shù)；針對(duì)蒸汽氧化問題，選取超臨界環(huán)境用奧氏體耐熱鋼，研究超臨界水蒸汽氧化動(dòng)力學(xué)，建立抗蒸汽氧化性能評(píng)價(jià)方法和基于高溫蒸汽氧化的選材準(zhǔn)則；針對(duì)煤化工高溫設(shè)備的腐蝕問題，搭建實(shí)驗(yàn)室模擬高溫小分子有機(jī)酸腐蝕試驗(yàn)裝置，研究腐蝕機(jī)理和失效模式，確定小分子有機(jī)酸腐蝕環(huán)境典型材料的使用范圍，為承壓設(shè)備提供選材導(dǎo)向性準(zhǔn)則。

3.2 課題2：高參數(shù)承壓設(shè)備設(shè)計(jì)制造風(fēng)險(xiǎn)防控關(guān)鍵技術(shù)研究

研究高溫焊接結(jié)構(gòu)(含異種鋼焊接結(jié)構(gòu))蠕變及蠕變疲勞失效機(jī)制，建立高溫蠕變、蠕變疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；開發(fā)深冷溫度斷裂韌性測試裝置，綜合考慮設(shè)計(jì)載荷、壁厚、應(yīng)力水平等因素影響，建立基于斷裂力學(xué)的低溫深冷壓力容器防脆斷設(shè)計(jì)方法，合理確定壓力容器最低設(shè)計(jì)金屬溫度；開發(fā)低溫?fù)Q熱器超臨界相變傳熱試驗(yàn)裝置，解決超臨界相變傳熱工藝設(shè)計(jì)、兩相流體誘導(dǎo)管束振動(dòng)預(yù)防控制技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)150t/h汽化能力的大型LNG接收站中間流體型高效汽化器國產(chǎn)化；建立大直徑復(fù)合材料高壓容器的可變強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)方法，考慮溫度影響的爆破強(qiáng)度和疲勞壽命預(yù)測方法，研制大直徑鋁合金內(nèi)襯復(fù)合材料高壓儲(chǔ)氫容器和鋼內(nèi)襯復(fù)合材料CNG氣瓶；最終建立一套高溫、高壓、低溫、深冷等苛刻服役條件下重要承壓設(shè)備全壽命周期損傷規(guī)律識(shí)別預(yù)測、基于失效模式的風(fēng)險(xiǎn)防控設(shè)計(jì)制造技術(shù)方法。

3.3 課題3：成套裝置承壓設(shè)備服役過程風(fēng)險(xiǎn)控制關(guān)鍵技術(shù)研究

研究甲酸/硫酸混合環(huán)境、典型煙氣露點(diǎn)腐蝕和含Cl-多介質(zhì)應(yīng)力腐蝕等復(fù)雜介質(zhì)環(huán)境下腐蝕機(jī)理及工藝操作安全邊界，建立復(fù)雜介質(zhì)環(huán)境下承壓設(shè)備基于損傷的工藝操作安全邊界確定方法；針對(duì)腐蝕減薄、材質(zhì)劣化等承壓設(shè)備典型損傷，開展高溫、在線監(jiān)檢測評(píng)價(jià)技術(shù)研究，開發(fā)相關(guān)在線監(jiān)檢測裝備；研究新型煤化工裝置等典型裝置基于流程的腐蝕防控技術(shù)，建立基于流程的腐蝕分布、規(guī)范腐蝕監(jiān)檢測及工藝防腐方法，形成新型煤化工裝置典型流程的損傷分布圖及腐蝕防控操作指南；針對(duì)國內(nèi)典型石化裝置特點(diǎn)，構(gòu)建安全屏障評(píng)估模型，建立典型石化裝置安全屏障評(píng)估方法；研究在役承壓設(shè)備系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)方法及體系，包括工藝操作安全邊界控制與安全屏障評(píng)估對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制的影響，構(gòu)建在役承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)體系，并示范應(yīng)用。

3.4 課題4：電站鍋爐安全服役風(fēng)險(xiǎn)防控關(guān)鍵技術(shù)研究

研究電站鍋爐水冷壁管材高溫腐蝕、磨損和變形等組合損傷機(jī)理、表征及預(yù)測模型；獲得燃燒和蒸汽氧化條件下鎳基合金熱腐蝕氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律和腐蝕速率，建立腐蝕氧化性元素輸運(yùn)模型；針對(duì)過熱器和再熱器用典型耐熱鋼和異種鋼焊接接頭，研究其蠕變損傷及其老化規(guī)律，建立快速壽命預(yù)測方法；研究復(fù)雜多邊界電磁檢測解析模型，揭示大提離、并排小管徑腐蝕電磁檢測的機(jī)理；建立水冷壁壁溫和異種鋼壁溫微尺度傳熱計(jì)算模型并預(yù)測壁溫分布規(guī)律，揭示低溫腐蝕及組合低溫腐蝕多因素反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律；研究制粉系統(tǒng)環(huán)境下典型高揮發(fā)分煤種的水分和揮發(fā)分釋放特性、煤粉沉積規(guī)律、煤粉氣固兩相流爆燃特性，提出高揮發(fā)分煤種制粉系統(tǒng)爆燃預(yù)警的定量評(píng)判方法，提出電站鍋爐前后墻對(duì)沖燃燒器風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)技術(shù)及其安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分類方法。

3.5 課題5：超期服役承壓設(shè)備壽命預(yù)測及延壽關(guān)鍵技術(shù)研究

針對(duì)腐蝕、疲勞和蠕變等典型時(shí)間相關(guān)失效模式，研究承壓設(shè)備典型材料長期腐蝕速率預(yù)測方法，典型材料疲勞設(shè)計(jì)曲線在溫度及循環(huán)次數(shù)方面的適用范圍拓展方法，蠕變疲勞及腐蝕疲勞條件下裂紋萌生及擴(kuò)展損傷演化規(guī)律；研究基于可靠性的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，包括失效準(zhǔn)則參量分布特征及參數(shù)敏感性、組合失效模式聯(lián)合失效概率、全尺寸疲勞壽命試驗(yàn)驗(yàn)證等；針對(duì)高危害性表面損傷，研究高拘束條件下高能微弧冷焊修補(bǔ)、非晶涂覆、表面冷噴涂等承壓設(shè)備損傷修復(fù)延壽技術(shù)及工藝優(yōu)化；基于超期服役承壓設(shè)備損傷演化規(guī)律、剩余壽命及損傷修復(fù)延壽技術(shù)，研究安全狀態(tài)參數(shù)權(quán)重、安全性綜合評(píng)估模型構(gòu)建、基于安全狀態(tài)參數(shù)或基于時(shí)間相關(guān)運(yùn)行可靠性的承壓設(shè)備安全分級(jí)方法，開展超期服役承壓設(shè)備壽命預(yù)測、延壽及安全分級(jí)工程示范。

3.6 課題6：承壓設(shè)備基于大數(shù)據(jù)的宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)防控和應(yīng)急技術(shù)研究

研究宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)理論，建立安全狀態(tài)參數(shù)識(shí)別技術(shù)，構(gòu)建宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)防控大數(shù)據(jù)預(yù)警模型；研究典型承壓類特種設(shè)備事故過程仿真再現(xiàn)和數(shù)值反演技術(shù)，建立毒性介質(zhì)泄漏擴(kuò)散模型和火災(zāi)環(huán)境下多物理場耦合響應(yīng)演化模型，提出相應(yīng)應(yīng)急處置技術(shù)；研究新常態(tài)下承壓類特種設(shè)備安全監(jiān)管技術(shù)體系，開展市場準(zhǔn)入模式、現(xiàn)場監(jiān)察、監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)制優(yōu)化研究；研究宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)報(bào)告制度和可追溯機(jī)制，建立安全狀態(tài)參數(shù)、應(yīng)急等專業(yè)數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建國家承壓設(shè)備宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)防控與應(yīng)急平臺(tái)；針對(duì)長管拖車、深冷罐車、小型氨制冷裝置等典型承壓設(shè)備，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開展全壽命周期信息可追溯監(jiān)管及宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)定位、預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)示范應(yīng)用。

4 項(xiàng)目預(yù)期主要研究成果

通過本項(xiàng)目的研究，將建立我國承壓設(shè)備系統(tǒng)全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)方法體系和應(yīng)急平臺(tái)，大幅提升承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)防控與治理的技術(shù)能力和裝備水平，為防止重特大安全事故、促進(jìn)企業(yè)安全生產(chǎn)和政府安全監(jiān)管提供有力的技術(shù)支撐。本項(xiàng)目預(yù)期成果為提出新方法49項(xiàng)，制修訂國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)12項(xiàng)，安全技術(shù)規(guī)范5項(xiàng)，研制檢驗(yàn)、檢測、監(jiān)測等裝置、設(shè)備或樣機(jī)15臺(tái)/套，申請(qǐng)發(fā)明專利38項(xiàng)，應(yīng)用示范40項(xiàng)，發(fā)表科技論文150篇以上，培養(yǎng)人才93人。

5 項(xiàng)目預(yù)期的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

5.1 本項(xiàng)目科學(xué)預(yù)期指標(biāo)及科學(xué)價(jià)值

在科學(xué)預(yù)期指標(biāo)方面，揭示高參數(shù)承壓設(shè)備典型材料組合損傷機(jī)理、演化規(guī)律和表征方法，建立基于損傷和失效模式、安全狀態(tài)參數(shù)的承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)控制理論，為實(shí)現(xiàn)承壓類特種設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)防控奠定理論基礎(chǔ)。

在科學(xué)價(jià)值方面，本項(xiàng)目揭示了高參數(shù)承壓設(shè)備典型材料組合損傷機(jī)理、演化規(guī)律和定量表征方法，拓展了承壓設(shè)備典型材料在高溫、深冷、多介質(zhì)腐蝕等嚴(yán)苛服役環(huán)境下的損傷機(jī)理及演化規(guī)律基礎(chǔ)理論，豐富創(chuàng)新了多尺度損傷表征及評(píng)價(jià)方法，對(duì)于推動(dòng)領(lǐng)域科學(xué)進(jìn)步具有巨大的價(jià)值；另一方面，本項(xiàng)目建立的基于損傷和失效模式、安全狀態(tài)參數(shù)的承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)防控理論，完善了設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)理論體系，融合多領(lǐng)域?qū)W科，發(fā)展了承壓設(shè)備設(shè)計(jì)制造理論、損傷監(jiān)檢測理論、風(fēng)險(xiǎn)及壽命評(píng)價(jià)理論等，促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步。

5.2 本項(xiàng)目技術(shù)預(yù)期指標(biāo)及社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目預(yù)期在承壓類特種設(shè)備典型材料損傷表征、評(píng)價(jià)及診斷技術(shù)、基于失效模式的風(fēng)險(xiǎn)防控設(shè)計(jì)方法和制造技術(shù)、承壓設(shè)備系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)、以及基于大數(shù)據(jù)的宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)防控和事故應(yīng)急處置技術(shù)等方面提出新技術(shù)、新方法49項(xiàng)，形成安全技術(shù)規(guī)范5項(xiàng)、國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)12項(xiàng)，開發(fā)大型高溫蠕變損傷試驗(yàn)表征平臺(tái)、低功耗成套裝置腐蝕在線監(jiān)測及評(píng)價(jià)系統(tǒng)等重要監(jiān)檢測設(shè)備及試驗(yàn)平臺(tái)15臺(tái)/套，在役承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)控制管理系統(tǒng)、典型承壓設(shè)備宏觀安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警軟件等軟件系統(tǒng)8套，方法及設(shè)備成果轉(zhuǎn)化為發(fā)明專利38項(xiàng)。研究成果填補(bǔ)風(fēng)險(xiǎn)防控與治理領(lǐng)域存在的技術(shù)空白，整體達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分達(dá)到國際領(lǐng)先水平。通過本項(xiàng)目研究解決高參數(shù)承壓設(shè)備生產(chǎn)安全保障與重大事故防控關(guān)鍵技術(shù)瓶頸問題，顯著提升我國高參數(shù)承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)防控及治理水平。通過本項(xiàng)目研究成果，實(shí)現(xiàn)汽化能力150t/h大型LNG接收站中間流體型高效汽化器、纖維纏繞復(fù)合材料儲(chǔ)氫容器及天然氣儲(chǔ)存容器等重要承壓設(shè)備的國產(chǎn)化，推動(dòng)我國承壓設(shè)備等重大裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步；通過風(fēng)險(xiǎn)防控新方法、新設(shè)備應(yīng)用，為十三五末承壓類特種設(shè)備萬臺(tái)事故率降低20%提供技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)示范裝置的承壓類特種設(shè)備平均檢驗(yàn)周期比相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范延長20%，從而大幅提升我國石化、電力等產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益及核心競爭力。

6 總結(jié)

本項(xiàng)目從材料性能、損傷演變和檢測評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)技術(shù)出發(fā)，研究內(nèi)容覆蓋承壓設(shè)備設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維檢驗(yàn)、超期服役評(píng)價(jià)、延壽技術(shù)中風(fēng)險(xiǎn)控制的全鏈條。從微觀風(fēng)險(xiǎn)控制到宏觀安全防控與應(yīng)急技術(shù)。項(xiàng)目研究成果將推進(jìn)我國鍋爐壓力容器行業(yè)高溫材料準(zhǔn)入規(guī)范的進(jìn)一步完善和健全，促進(jìn)我國材料準(zhǔn)入體系與國際接軌，顯著提升國產(chǎn)材料的國際競爭力；在保障國家重大工程建設(shè)順利進(jìn)行、提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力方面發(fā)揮重要作用，推動(dòng)我國裝備制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步；提升我國承壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)防控及治理水平，顯著降低承壓設(shè)備事故發(fā)生概率，通過有效優(yōu)化檢修、管理資源配置，節(jié)約設(shè)備檢修費(fèi)用、延長平均檢驗(yàn)周期、延長設(shè)備使用年限、避免盲目設(shè)備報(bào)廢等方式形成直接經(jīng)濟(jì)效益；通過降低燃煤機(jī)組的污染物超低排放，創(chuàng)造良好生態(tài)效益；提高政府監(jiān)管的針對(duì)性和有效性，降低行政成本和企業(yè)負(fù)擔(dān)，避免或減少事故和衍生事故造成生產(chǎn)損失；提高監(jiān)管部門公信力，促進(jìn)行業(yè)自律，提高公眾安全感，為政府和企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)防控和治理提供技術(shù)支撐。

[基金支持：本項(xiàng)目由國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高參數(shù)承壓類特種設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)防控與治理關(guān)鍵技術(shù)研究（2016YFC0801900）”項(xiàng)目資助]

Research on the Key Technologies of Risk Control and Management of High Parameters Pressure Special Equipment

Song Ming Shao shanshan Shou binan
(China Special Equipment Inspection and Research Institute Beijing 100029)

Pressure equipment including boiler, pressure vessel, pressure pipeline, is the basic equipment in petrochemical, power, energy and other industries. The production safety is the key point in the public safety and social economic development. In recent years, due to the larger-scale, higher parameter, complex applications in harsh environment of the pressure equipment, and the increasing number of extended service equipment, safety risk has increased dramatically. The development trend of pressure equipment for the design, manufacture and use of safety management and safety supervision of the government have put forward higher requirements in typical materials of high temperature damage characterization, risk prevention, early design and manufacture of equipment in service risk control, extended service life prediction and life extension, equipment macro security risk prevention and emergency disposal and other aspects need to be further deep research. This paper introduces the background, the objective and scheme design, the main research tasks, expected results, desired economic and social benefits.

Pressure equipment Boiler Petrochemical equipment Damage evaluation Inspection Risk control and management

X924

A

1673-257X(2016)11-0005-05

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.11.002

宋明(1983～)，男，博士，高級(jí)工程師，從事材料性能評(píng)價(jià)方法研究及失效分析工作。

簡介：壽比南(1957～)，男，研究員，總工程師，從事特種設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化及承壓設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)工作。

2016-11-08）