风险技术在压力容器和管道上的应用 张鹏 讲师,1964年1月生,1987年毕业于西南石油学院机械系力学专业,现从事教学和科研工作,为在职博士生。

风险技术已被广泛用于电力、石油、化工和许多工业领域的压力容器和管道中。这些技术包括经常性的采纳专家意见进行风险评估及其相关的几种最新方法:1.基于决策科学和贝叶斯概率理论的决策分析方法;2.利用事件树和故障树的概率风险评估;3.从应力-强度叠加到蒙特卡洛模拟方法的结构可靠性和风险评估。本文对各种风险技术在压力容器和管道中应用的技术和经济价值进行了工业评论,包括一些分析工具和应用实例,还讨论了风险技术与工程运用之间的相互关系,展望了各种风险技术的发展前景,使工程技术人员了解和掌握风险技术在各领域应用中的重要性。     

天然气长输管道投资风险定量评估

为满足中国未来油气管网建设发展投资决策的需要，亟需开发一种针对天然气长输管道项目投资风险的定量评估方法，从而为投资决策提供评估依据。为此，提出了基于蒙特卡洛法的投资风险评估流程，根据天然气长输管道项目的技术经济特征，构建了管道运输价格校核模式下的效益模型。以某大型天然气长输管道项目为例进行风险评估，通过专家打分法建立了项目投资风险因素识别清单，并量化了风险因素与等级划分；以三角分布函数作为概率分布函数，明确了设计输量、管道运输价格及建设投资作为输入变量，运用风险评估软件@RISK进行了模拟计算。计算结果表明：作为输出变量的财务净现值呈现一定的统计规律且趋向于正态分布，财务净现值大于等于0的概率为94.4%，说明该项目具有较好的盈利期望，同时具有较强的抗风险能力。模拟计算结果验证了基于蒙特卡洛法的定量评估方法的可行性及有效性，可为长输油气管道投资风险的定量评估提供参考。（图3，表4，参28）     

城镇燃气管道典型事故案例保护层分析

为实现对城镇燃气管道风险因素的定量评价,以美国城镇燃气管网典型管道泄漏火灾、爆炸事故为例,应用保护层分析方法,确定了事故场景,辨识事故场景的起始事件、中间事件和结果事件,建立了独立保护层模型,找到了引发事故的根本原因。以此为基础,利用保护层模型分析后果事件的发生概率,提出了一种完整的城镇燃气管道失效及风险评估的半定量分析方法。研究表明:应用保护层分析方法可以有效地进行事故分析,为事故预防和控制提供指导;基于保护层失效概率的半定量风险评价方法,可为管道风险评价、风险预警、风险决策及制定事故应急预案等提供科学依据和方法指导,具有重要的工程应用价值。     

基于GB/T 27512-2011的管道设计审查阶段风险评估

管道设计审查阶段的风险评估,可使管道在建设初期消除一些安全隐患,预估后期可能出现的问题,及早做好预警措施和方案。通过管道风险评估规范分析对比,介绍现有国家法规对城镇燃气管道设计审查阶段风险评估的规定,通过实际工程应用,基于GB/T 27512-2011《埋地钢质管道风险评估方法》分别对管道的失效可能性(包括设计控制、施工控制、第三方破坏控制、腐蚀控制)以及管道的失效后果进行风险评估,最终获得该管道在设计审查阶段的风险值和风险等级,同时根据各因素分值分布情况对管道设计施工提出降低风险的措施,保障管道的安全运行。     

基于大数据条件下的管道风险评估方法思考

过去几十年,管道风险评估技术得到快速发展,但依然沿袭传统的风险评估技术发展之路,在专家风险认知、事故概率统计等基础上,利用对外在风险认知程度对评估对象进行预测分析,其核心问题是风险评估的模型是基于有限的数据基础对整个系统进行评估的理念。随着管道发展到大数据时代,在实现管道属性相关数据对齐并纳入数据库的条件下,形成了管道大数据,在很多方面具备了＂样本=总体＂的基础,使风险评估技术及管理发生了相应转变。根据工程实践,初步论述了对管道大数据基本概念和定义的理解,探索和思考了在大数据条件下由工程适用性评估替代风险评估,依靠外因评估转变为依靠内因评估,以及风险专家评估转变为数据评估等方面的内容,同时提出了需要注意的问题和发展方向。（参13）     

油气管道可接受风险准则研究

风险评估是管道完整性管理的基础和核心技术,而风险可接受判据是风险评估中必须解决的关键技术问题。按照风险的最低合理可行(ALARP)原则,结合中国油气管道实际,基于历史事故数据统计分析,提出了中国油气管道风险可接受准则。推荐个体风险可接受的临界值为10-6,可容忍的临界值为10-4;给出了社会风险可接受判据的F-N曲线模型,即死亡人数(N)和超越概率(F)关系曲线。建议加强油气管道失效信息数据库建设,做好历史失效事故数据的积累和统计,对管道风险评估具有重要意义。     

定量风险评价在成品油管道站场的应用

基于定量风险评价方法的基本原理、评价指标和模型,介绍了定量风险评价的基本过程.分析讨论了定量风险评价在成品油管道站场应用过程中的几个关键问题,包括危害识别、失效概率估算、后果模拟及风险可接受指标.在某成品油管道站场进行定量风险评价的结果表明,定量风险评价方法对油气管道站场土地使用安全规划和风险管理具有重要的应用价值,但仍存在诸多局限性,有待于逐步改善.     

管道系统完整性评估技术进展及应用对策

全面探讨了管道系统完整性评估技术，线路完整性评估技术体系主要包括基线评估、试压评价、缺陷适用性评价、复杂地段管道评估、管道运行安全评估、外腐蚀直接评估（ECDA）、内腐蚀直接评估（ICDA）、应力腐蚀直接评估（SCCDA）等技术；场站完整性评估技术体系主要包括站场静设备泄漏及可靠性评估、动设备状态监测与故障诊断评估，具体包括场站风险评估技术、场站腐蚀检测与防护评估、场站运行状态安全评估等。针对管道系统完整性评估技术，提出了不同评价方法的适用范围，线路完整性评估技术重点阐述了复杂地区地段完整性评估技术的进展和应用，如并行管道完整性评估与应用、应力腐蚀评估、地区等级升级安全性评估、高钢级大口径全尺寸管道气体爆破试验完整性评估等技术的进展和成果；场站完整性评估技术重点阐述了场站工艺管路综合检测、阀门磨损与寿命分析、压缩机故障监测与诊断等技术的进展和成果。综合分析了目前管道完整性评估领域面临的问题，提出了进一步深化的发展方向和管理措施。（图5，参21）     

盐穴地下储气库风险评估技术与控制措施

从风险评价标准、风险识别因素、失效概率和失效后果计算等方面,介绍了盐穴地下储气库风险评估技术的研究进展。基于盐穴地下储气库风险评估从定性向定量化发展的趋势,提出了实施定量风险评估的关键技术,包括分析评估单元的划分、风险因素的识别、失效模式确定、事件发生概率的计算、事件发生后果的计算、风险计算、风险容忍度的确定等。基于风险控制目标和步骤,提出了设置监控井、规范监/检测作业和维修更换管理、设置防护栏和预测盐穴体积收缩率等盐穴储气库风险控制措施。     

埋地输油管道腐蚀风险分析方法研究

对在役管道进行风险评估是减少事故损失、节约维修资金、保障管道安全营运的有效途径。腐蚀是引起输油管道产生安全风险问题的主要原因，结合管道腐蚀破坏机理和风险分析原理，运用模糊综合评判方法，提出了可用于埋地输油管道腐蚀风险评估的有效方法，并通过一段输油管道的实例，验证了该方法的实用性与可靠性。     

基于人工蜂群算法优化的SVM管道风险评估

管道风险评估是管道风险管理的重要组成部分,其目的是通过对风险的调查和分析,识别可能导致管道事故的重要因素,使得管道风险管理更加科学化。为了对管道日常运行状态风险进行准确评估,提出了一种利用人工蜂群算法优化的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)管道安全风险评估方法:建立管道风险评估模型,从工艺运行角度收集成品油管道、正反输原油管道、掺混输送原油管道的工艺运行特征,并形成样本特征集合。对这4种类型管道的特征集合进行试验验证,结果表明:在小样本情况下,采用基于人工蜂群算法优化的SVM管道风险评估方法正确率较高,并具有良好的普适性,能够根据管道实际运行状态给出正确的风险评估结果。(图3,表1,参21)     

基于云模型的隧道并行管道间风险评价方法

针对隧道内并行油气管道风险分析存在的不确定性，提出一种基于云模型的风险评价方法：根据并行管道运行过程中潜在的危害因素，建立了管道间影响因素指标体系，包括并行间距、介质流速、隧道通风性、隧道长度、管径、应急响应时间、上下游截断阀间距、管道运行压力以及邻管壁厚；采用改进层次分析法与熵权法相结合的形式确定评价指标的主客观权重，通过差异系数调和法得到组合权重；根据各等级区间划分得到标准评价云，结合其权重得到隧道并行管道的云数字特征；通过云图以及相近度计算得出各隧道并行油气管道间影响因素风险等级。应用该方法评价中国某3条隧道内并行油气管道间风险，结果显示隧道2的风险最高，并给出了相应缓解措施。（图3，表5，参23）     

油气管道定量风险评价体系研究

针对管道风险评价中容易混淆的基本概念进行了研究,对油气管道安全、管道失效形式、风险评价、风险分析、风险管理、风险评估、风险控制及风险决策等基本概念进行了定义,建立了管道风险分析模型和定量风险评价体系模型与流程,旨在对这些基本概念进行完善与统一,以利于管道风险评价工作的开展.     

猪口蹄疫风险评估模型应用效果

选择"规模化猪场口蹄疫风险评估模型"对某市8个辖市区共抽取的102个规模猪场进行猪口蹄疫风险评估。各个辖市区均采用分层、整群比例概率抽样方法抽取样本,按照统一设计要求评估。此次研究,共提交风险评估报告102份,从潜在高危群体、空间角度、风险因素、发展趋势进行风险分析,提出减低和消除风险的策略和措施。通过1年时间的风险评估实施,该市未出现猪口蹄疫疫情的暴发,猪口蹄疫发病率比上年下降了2.12%,病死率下降了1.02%,取得了较好的经济效益、社会效益和生态效益;同时,提高了畜牧专业人员和猪场管理人员的风险防范意识。应用风险评估模型评估疫病风险值得在猪场猪口蹄疫防治中应用推广。     

基于故障树与贝叶斯网络的川气东送管道风险分析

为了视情排查川气东送管道关键危险源,保障天然气安全平稳输送,对川气东送管道的事故风险开展评估。提出了一种基于故障树与贝叶斯网络相结合的管道事故风险分析方法:将故障树分析清晰的因果建模能力和贝叶斯网络强大的动态更新能力相结合,根据川气东送管道的设计、运行及维护实际情况,建立了川气东送管道事故致因模型;将模型映射至贝叶斯网络,分析得出川气东送管道事故风险为1×10~(-3)等级,其中腐蚀是川气东送管道事故的第一风险因素;通过概率更新分析,得出了5条关键失效致因链。关键风险因素和失效致因链的得出对管道运行现场的危险源排查和风险预防具有指导意义,但仍不够精确,需进一步统计分析基本失效事件的概率数据,以得出更加准确的风险评估结果。     

成品油管道周边区域个人风险分析

为了对成品油管道周边区域个人风险水平进行量化计算,建立了成品油管道个人风险计算模型,并给出了计算流程。成品油管道个人风险计算模型设定了各类危害因素的管道基准失效频率,采用对基准失效频率修正的方法计算管道失效频率;根据管道泄漏孔尺寸,将管道泄漏类型分为微孔泄漏、中孔泄漏、管道破裂泄漏3类;对管道失效危害后果进行计算,主要包括泄漏速率、引燃概率、火灾热辐射、热辐射伤害。在管道失效频率和失效危害后果计算的基础上,计算得出管道周边区域个人风险,并明确其是否处于可接受水平。该模型计算个人风险需要依赖于管道失效数据库的事故统计,建议加强中国油气管道失效数据库建设。(图3,表5,参20)     

成品油管道周边区域个人风险分析北大核心

为了对成品油管道周边区域个人风险水平进行量化计算,建立了成品油管道个人风险计算模型,并给出了计算流程。成品油管道个人风险计算模型设定了各类危害因素的管道基准失效频率,采用对基准失效频率修正的方法计算管道失效频率;根据管道泄漏孔尺寸,将管道泄漏类型分为微孔泄漏、中孔泄漏、管道破裂泄漏3类;对管道失效危害后果进行计算,主要包括泄漏速率、引燃概率、火灾热辐射、热辐射伤害。在管道失效频率和失效危害后果计算的基础上,计算得出管道周边区域个人风险,并明确其是否处于可接受水平。该模型计算个人风险需要依赖于管道失效数据库的事故统计,建议加强中国油气管道失效数据库建设。     

管径1422mm、X80管道的风险水平北大核心

为了研究管径增大对天然气管道安全可靠性的影响,分析管径1 422 mm、X80管道方案的可行性,基于管道风险评估理论,从止裂韧性、潜在危害影响范围、临界缺陷尺寸、刺穿抗力、失效概率、个体风险及运行风险等方面,对比分析了0.72设计系数下管径1 422 mm、X80管道与0.72和0.8设计系数下的1 219 mm、X80管道的风险水平。结果表明:在同等运行条件下,与设计系数为0.8和0.72、管径1 219 mm、X80管道相比,设计系数为0.72、管径1 422 mm、X80管道临界缺陷尺寸和刺穿抗力有所提高,外腐蚀和设备撞击引起的管道失效概率有所下降,潜在危害影响区域半径增大,对应的失效后果可能增加,总体风险水平相应提高,但相差不大。研究结果可为大输量管道方案优选提供决策依据,为管径1 422 mm、X80管道工程设计与建设提供技术支撑。     

管径1422mm、X80管道的风险水平

为了研究管径增大对天然气管道安全可靠性的影响,分析管径1 422 mm、X80管道方案的可行性,基于管道风险评估理论,从止裂韧性、潜在危害影响范围、临界缺陷尺寸、刺穿抗力、失效概率、个体风险及运行风险等方面,对比分析了0.72设计系数下管径1 422 mm、X80管道与0.72和0.8设计系数下的1 219 mm、X80管道的风险水平。结果表明:在同等运行条件下,与设计系数为0.8和0.72、管径1 219 mm、X80管道相比,设计系数为0.72、管径1 422 mm、X80管道临界缺陷尺寸和刺穿抗力有所提高,外腐蚀和设备撞击引起的管道失效概率有所下降,潜在危害影响区域半径增大,对应的失效后果可能增加,总体风险水平相应提高,但相差不大。研究结果可为大输量管道方案优选提供决策依据,为管径1 422 mm、X80管道工程设计与建设提供技术支撑。     

基于云模型的跨越管道综合风险评估

针对跨越管道风险评估中影响因素权重不确定与评估区间不细化的特点,对肯特法进行改进,结合云模型理论,确定风险评估等级,提出一种基于云模型的跨越管道综合风险评估方法,以期提高管道风险识别能力,最大限度地防止事故发生.以中国某跨越管道为例开展跨越管道综合风险评估,结果表明:在原模型基础上增加自然灾害因素和结构安装因素,将云模...