DB32T-承压设备系统长期服役安全状况检查评定方法编制说明

地标《承压设备系统长期服役检查评定方法》编制说明一、目的意义1.产业发展现状承压设备（包含压力容器、压力管道、锅炉、气瓶等）是一类量大面广且具有爆炸风险的特种设备，是石油化工、能源电力、交通运输、城市燃气等国民经济支柱产业和民生保障的重要基础设施，覆盖石油天然气加工、煤化工、精细化工、电力、新能源、半导体、钢铁等领域。在中共中央、国务院〔2017〕24号《关于开展质量提升行动的指导意见》文件中，特种设备与国产大飞机、高铁、核电设备等高端装备并列。承压类特种设备往往在高温、高压、有毒、强腐蚀介质环境下运行，必然存在着与时间相关的复杂失效机制与失效模式（应力腐蚀、蠕变疲劳交互作用等），设计制造阶段难以避免所有的失效风险，在役阶段针对各种失效模式的检测手段和“合于使用评价”技术则是确保承压设备长周期使用安全的不可或缺的唯一手段。我国石油化学工业在上世纪八十年代进入快速发展期用20年时间，到2000年发展形成配套完整的工业体系，奠定了世界化工大国基础。这一时期建设上马的化工装置已运行超过20年甚至30年。随着装备运行年限增加、原油品质劣化、绿色减排对装置超长期服役的要求，导致复杂腐蚀环境、极端服役条件引起设备材质劣化与多种复杂失效机制交互作用下的损伤与缺陷萌生等突出问题，成为安全生产的主要矛盾。同时，老旧装置多次修理改造后，资料缺失、账物不符情况突出，特别是材质不明或材质误用造成潜在严重事故隐患。2000年以来，国内以损伤模式识别、基于风险的检验、合于使用评价技术为代表的在役承压设备安全评估技术体系日益成熟，成为确保承压设备长周期使用安全、支撑隐患排查和安全监管的重要技术方法，并被特种设备安全技术规范TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》、TSGD7005-2018《压力管道定期检验规则-工业管道》等采纳。该标准是我国承压设备安全标准体系的有益补充，其应用领域包括勘探开发、运输储存、生产使用等产业上中下游全领域的成套装置压力容器和压力管道，尤其是加氢反应器等重大装备。本标准为落实习近平总书记“全面排查各类安全隐患”重要指示提供重要支撑，为特种设备安全技术规范落地应用提供技术依据，有力支撑安全监管和近年来事故率持续下降。2.必要性压力容器和压力管道是承压设备系统关键设备，属于国家纳入《特种设备目录》监管的特种设备。历史数据看，压力容器万台事故率和死亡率稳中有降，2021年分别为0.02和0.03，但2021年压力容器事故上升趋势明显。2021年全国发生压力容器事故7起、死亡11人，2022年初步统计全国压力容器事故数同比持平。2020年，快开门压力容器事故频发，使得事故起数和死亡人数大幅增加。2021年上海石化5.29压力管道燃爆事故、应急部挂牌督办的2023年辽宁盘锦浩业化工1.15火灾造成13人死亡，35人受伤的重大事故等，都涉及石承压设备系统，部分为长期服役的老旧装置，例如上海石化5.29压力管道燃爆事故，所属乙烯装置已经运行30多年，且经过多次改造。承压类特种设备安全形势总体平稳，但老旧设备运行累积风险不容忽视。这些事故，充分暴露出部分承压设备系统的安全风险管控不到位、尤其是承压设备长期服役本质安全水平低等突出问题，具体表现在使用单位设备管理人员对长期服役的压力容器和压力管道损伤程度认识严重不足，检维修针对性不够，出现问题无法有效诊断和科学评估。因此从本质安全需求出发，目前急需对承压设备系统的安全评估给出规范的、可量化且可操作的要求与规定。随着防范化解重大安全风险的要求越来越严，精准化要求越来越高，承压设备系统长期服役的安全风险逐步引起全行业特别是监管部门的高度关注。2022年国务院安委办配套印发了《危险化学品生产使用企业老旧装置安全风险防控专项整治工作方案，同年市场监管总局发布《特种设备安全监督检查办法》（总局57号令），应急管理部下发了《危险化学品生产使用企业老旧装置安全风险评估指南》（试行），这些规章和指南，采用列出具体情形条款进行隐患研判或对法规、规范相关条款执行情况进行管理打分等定性方法进行评估。针对承压设备系统长期服役的实际运行损伤及其严重程度，还缺乏具体可操作、可量化的工程安全评估的方法指南，本标准旨在解决这个问题，落实精准研判和防控老旧装置严重隐患等安全风险的要求。本标准编制的目的在于解决承压设备系统无设计规范、无设计寿命、设计偏离或设计对实际使用环境损伤模式考虑不足、超期服役等问题，通过排查承压设备系统长期服役安全隐患，评估安全状况，预测剩余寿命，为设备继续运行或改造、维修、报废、更换等决策提供依据。3.可行性本标准主要技术内容采用的技术方法，例如基于腐蚀回路的成套装置损伤模式分析方法、基于损伤模式的检验技术，针对不同损伤模式和缺陷的工程简化筛选评价方法，尤其是针对材质劣化损伤如球化、石墨化、回火脆、σ相脆化、渗碳、敏化，以及蠕变、疲劳、高温氢腐蚀等损伤的量化分级评价方法，基于塑性极限载荷准则或断裂准则的更高等级的合于使用评价技术，均依据现行国家和行业标准以及多年积累的工程经验，用户可直接对照本标准条款使用，兼具科学性和可操作性。本标准牵头起草单位南京工业大学是首批入选国家“高等学校创新能力提升计划”（2011计划）高校，是江苏高水平大学建设高峰计划A类建设高校，学校具有雄厚的科研实力，设有材料化学工程国家重点实验室、国家生化工程技术研究中心、国家特种分离膜工程技术研究中心等国家级科研平台7个，省部级研究中心32个，省部级重点实验室27个；本标准主要起草单位江苏省特种设备安全监督检验研究院是江苏省特种设备安全检验与节能标准化技术委员会秘书处承担单位，与其他起草单位中的检验机构在承压类特种设备领域的新技术研发及转化、检验检测、风险评估、安全评定、合于使用评价等工程技术服务方面处于国内领先地位，初步估算年产值合计接近3个亿，每年主导发布各类国家和行业、地方标准30余项，近五年来已累计制修订标准约200项。各主要完成单位均主要从事承压类特种设备理论研究、新技术研发及转化、检验检测、风险评估、安全评定、合于使用评价等工程和教学科研工作，且在国内该领域技术领先，优势互补，有标准项目经费保障。4.预期效益本标准将为使用单位超设计使用年限使用的承压设备处理、特种设备安全技术规范落地应用等提供管理决策，减少事故停产损失；为提升我国能源企业设备管理和政府安全监管水平提供重要技术支持，避免更新设备制造过程中大量碳排放以及缺陷造成泄漏的环境污染。经济效益看，南京工业大学、江苏省特种设备安全监督检验研究院、南京市锅炉压力容器检验研究院等作为标准主要起草单位，初步统计在2018年-2022年对中石油、中石化等大型石化企业成套装置承压设备开展了定期检验、基于风险的检验及安全评价等工作，累积开展相关工程项目近百项，累计实现技术服务收入数亿元。本标准的颁布实施，将有力支撑承压设备系统长期服役在役损伤的检验定级、风险评估及合于使用评价，按老旧装置占比20%保守估算，预期每年形成经济增效为6千万元。石化企业通过本标准的应用，可以准确判断含缺陷/损伤设备能否继续安全服役，消除大量承压设备安全隐患，避免不必要的返修和更换给企业带来的经济损失，降低设备维修更换成本和大量检验检修费用；基于剩余寿命调整设备定期检验周期，为使用单位超设计使用年限使用的压力容器处理、合理规划运行周期、停机不开罐检验或在线检验应用等提供管理决策，将装置的检修周期从四年延长至五年甚至更长，缩短停工检验检修周期；减少设备非计划停车的次数，实现承压设备由定时维修向预知维修的管理模式的重大转变。社会效益看，本标准的研究制定，将填补国内相应技术领域的地方标准空白，健全我国承压设备安全评价从国家标准、行业标准和地方标准不同层级体系，为我国承压设备系统由定时维修管理方式向事前维修管理的重大转变提供支撑，为特种设备安全技术规范应用落地提供技术依据，助力安全监管，为事故持续下降做出贡献。从生态效益看，随着节能环保法规要求的不断提高，在石油天然气集输、存储等上游及石化下游领域，天然气球罐、加氢反应器、PTA结晶器等大型重装备介质含硫化氢、苯类等易燃、有毒危险化学品，泄漏会引起的地下水和江河污染，以及土壤、大气等环境污染。应用本标准的合于使用评价等安全评估核心技术，可以对这些存在的裂纹等超标缺陷、含损伤或超期服役在役大型关键设备进行科学客观的安全评估。这些设备通过评价后大多将不用更换，继续服役，避免更新设备制造过程中大量碳排放以及缺陷造成泄漏的环境污染。同时，以氢能、光热等为代表的洁净新能源的发展占据重要战略地位，这些新能源领域，应用本标准相关技术成果开展检验评价工作，为新能源可持续发展提供关键技术保障，科学评估其安全状况，为节能和环保保驾护航。二、任务来源本项目来源为《省市场监管局关于印发2023年度江苏省地方标准申报指南的通知》（苏市监标〔2023〕24号）。2023年2月，项目承担单位南京工业大学（以下简称“南工大”）等单位向江苏省特种设备安全检验与节能标委会提出起草地方推荐标准《承压设备系统长期服役检查评定方法》的申请。推荐单位及归口单位为江苏省特种设备安全检验与节能标委会。江苏省市场监督管理局于2023年7月公布了2023年地方标准立项公示，本标准制定计划编号为320号。本标准起草单位：南京工业大学、江苏省特种设备安全监督检验研究院、南京市锅炉压力容器检验研究院、江苏省化工本质安全研究院、中国石化金陵石化公司。本标准主要起草人：刘学军、宋高峰、浦江、梁斌、张军强、李斌、武晓光、刘波、蒋莉莉、周俊、谢毅、张剑、葛志强、马晶晶、王郁林。分工如下：章节主要起草人1-4范围、规范性引用文件、术语和定义、总体要求刘学军、浦江、蒋莉莉5通用流程刘学军、浦江、梁斌、刘波6装置状况普查和设备筛选宋高峰、梁斌、张军强、张剑7损伤模式识别和失效案例审查宋高峰、谢毅、马晶晶、王郁林8基于损伤模式的检验宋高峰、武晓光、周俊9检验结果处理宋高峰、刘学军、葛志强10安全状况评定结论和报告宋高峰、刘学军、浦江、李斌三、编制过程2023年3月南京工业大学通过江苏省特种设备检验与节能标准化委员会提出编制地方标准《承压设备系统长期服役检查评定方法》并进行前期调研，2023年6月29日该标准正式纳入江苏省地方标准立项计划，2023年7月底成立标准起草组，主要编制过程如下：（1）前期项目调研阶段2023年4月至6月，南京工业大学走访调研了扬子石油化工有限责任公司、中石化金陵公司等企业，以及江苏省市场监督管理局、南京市市场监督管理局、江苏省特种设备安全监督检验研究院、南京市锅炉压力容器检验研究院等监管部门和检验机构。（2）标准起草阶段2023年7月至10月，南京工业大学成立标准起草组，组织压力容器和压力管道专业技术人员多次召开标准起草组研讨会，对标准立项稿进行深入讨论，参考TSG21、TSGD0001、TSGD7005、GB/T19624、GB/T35013等承压类安全技术规范和国家标准，结合工程经验，反复对标准草案进行修改完善，形成了标准讨论稿。（3）专家研讨、意见征求阶段2023年11月至2024年2月，标准起草组拟定了在南京市范围内的调研方案，选取有代表性的压力容器和压力管道使用单位和特种设备安全监察和检验机构开展调研，邀请扬子-巴斯夫公司、中石化金陵公司、塞拉尼斯（南京）化工有限公司等企业，以及江苏省市场监督管理局、南京市市场监督管理局、江苏省特种设备安全监督检验研究院、南京市锅炉压力容器检验研究院等监管部门和检验机构作为调研对象，通过网络、发函、集中会议等形式，充分征集压力容器和压力管道使用单位管理人员和安全监察机构监察人员、检验人员对标准讨论稿的修改意见。标准起草组对标准逐章逐条进行了认真细致地研讨，就标准部分内容提出具体的修改意见。共收到3家企业的18条反馈意见，其中完全采纳6条，部分采纳3条，不采纳9条。起草组不断完善标准讨论稿，形成送审稿。四、主要内容技术指标确立1.本标准的编制原则（1）本标准结合近年来国内在承压设备长期服役检查评定方面所取得的工程实践经验，参考了总局57号令、TSG规范、压力容器和压力管道设计、选材、损伤识别和检验评估等国家和行业标准，以及API和ASME相关国际标准的部分技术内容，根据我国国情进行编写；（2）标准格式符合GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》；（3）技术要求和参数等与国家法律、法规和有关技术标准相一致；（4）统一了标准化对象的名词、术语及相关技术要求；（5）本标准与TSG21、TSGD0001、TSGD7005、GB/T19624、GB/T35013在技术内容方面相互协调，可结合使用。2.标准主要内容说明本标准根据我国国情，结合国内在损伤识别和检验评估等方面取得的实际经验，并参考了总局57号令、TSG规范、压力容器和压力管道设计、选材、损伤识别和检验评估等国家和行业标准，以及API和ASME相关国际标准的部分内容，本标准给出了承压设备系统长期服役安全状况检查评定的基本技术要求和实施程序。本标准适用于TSG21《固定式压力容器安全技术监察规程》和TGSD7001《压力管道安全技术监察规程-工业管道》范围内，承压设备系统中临近或超设计使用年限金属制压力容器和压力管道的安全评估。工业锅炉、常压储罐、化学工业炉等其他设备可参考使用本标准。本标准主要内容包括：装置状况普查和设备筛选、损伤模式识别和失效案例审查、基于损伤模式的检验、检验结果处理、安全评估综合评价结论。标准的工程应用性更强。主要技术指标及应用场景包括：（1）针对承压设备系统多次修理改造后，资料缺失、账物不符情况突出，特别是材质不明或材质误用造成潜在严重事故隐患，基于成套装置过程装备的工艺特性，提出修正存在明显材质适用性等问题台账数据的工艺分析新方法，并给出在线现场检查确认检测方法。结合57号令等法规要求，集成应用腐蚀检查、工艺分析、材质鉴定等工程技术方法，为排查严重隐患、合理界定安全评估范围提供基础筛选技术手段。（2）针对承压设备系统无明确设计寿命问题，基于国内外设计工程实践和相关标准比对，给出设计寿命参考数据表，有效避免了选取单一设计寿命值造成的偏保守或偏不保守问题。（3）针对企业对长期服役的压力容器和压力管道损伤程度认识严重不足问题，提出了成套装置损伤模式分析的腐蚀回路分析新方法，可以系统性的批量、快速分析，并保证分析结果的一致性和完整性。（4）针对承压设备系统检维修针对性不够问题，在不需要进行详细风险分析的条件下，根据介质危害后果，提出不同有效性等级的检测方法的选择原则，优化检验资源，合理确定检测比例。（5）针对承压设备系统出现在役损伤等问题无法有效诊断和科学评估问题，创造性提出腐蚀减薄（均匀腐蚀、局部腐蚀和点蚀）、环境开裂（氢鼓包、氢致开裂、应力导向氢致开裂、应力腐蚀开裂）、材质劣化（包括球化、石墨化、渗碳、sigma相脆化、回火脆、敏化、再热裂纹）、蠕变、疲劳、高温氢腐蚀等五大类17种常见损伤工程简化筛选评价量化分级和推荐检查周期，明确了合于使用评价启动条件，并对这些常见损伤及其蠕变+疲劳、蠕变+渗碳等多损伤模式联合作用给出了合于使用评价技术路线。3.主要试验（或验证）情况本标准主要技术内容采用的技术方法，例如基于腐蚀回路的成套装置损伤模式分析方法、基于损伤模式的检验技术，针对不同损伤模式和缺陷的工程简化筛选评价方法，尤其是针对材质劣化损伤如球化、石墨化、回火脆、sigma相脆化、渗碳、敏化，以及蠕变、疲劳、高温氢腐蚀等损伤的量化分级评价方法，基于塑性极限载荷准则或断裂准则的更高等级的合于使用评价技术，均依据现行国家和行业标准以及多年积累的工程经验，用户可直接对照本标准条款使用，兼具科学性和可操作性。五、与相关法律法规和国家标准的关系1.与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系本标准引用《特种设备安全监督检查办法》（总局57号令）、TSG21等规章规范，GB/T30579、GB/T26610、GB/T35013、GB/T19624等特种设备领域核心国家标准、以及电力DL、化工HG、能源NB等行业标准有关内容，并参考API等国外标准，是对TSG21、相关国家和行业标准等相应条款的工程转化。部分规范性引用主要文件名称如下：TSG21固定式压力容器安全技术监察规程TSGD7005压力管道定期检验规则——工业管道TSGD0001压力管道安全技术监察规程-工业管道GB/T30579承压设备损伤模式识别GB/T26610承压设备系统基于风险的检验实施导则GB/T35013承压设备合于使用评价GB/T19624在用压力容器安全评定API579-1/ASMEFFS-1,2016合于使用评价（Fitness-For-Service）本标准的研究制定，在内容上满足TSG21、TSGD7005、SGD0001等安全技术规范的基本安全要求，不存在违反相关法律法规及强制性标准的情况，与现行特种设备相关国家和行业标准协调互补，主要体现在结合工程经验，对法规的一