摘  要：在化工生产领域，安全阀是保障压力容器安全、预防超压爆炸的关键部件。随着化工企业停工检修周期的延长，安全阀校验周期的合理调整成为亟待解决的问题。本研究通过对比中美两国安全阀校验周期的相关标准，深入分析延长校验周期与失效概率（PFD）之间的内在联系，明确其对超压爆炸风险的影响，并提出一系列具有针对性的风险管控措施，希望为化工行业的安全生产提供有力的理论支持与实践指导。

       化工生产过程中，压力容器超压极易引发爆炸事故，严重威胁人员生命安全和企业财产安全。安全阀作为防止超压的核心安全设施，其校验周期的科学性直接关系到整个生产系统的安全性。近年来，化工企业停工检修周期不断延长，部分企业最长可达6年，一些空分设备检修周期甚至超过10年。为应对这一情况，企业常采用双安全阀设计或在线校验等方式，但这不仅增加了生产成本，还提高了校验过程中的风险。因此，深入研究延长安全阀校验周期对超压爆炸风险的影响，并探索有效的应对策略，对化工行业的可持续发展至关重要。

       1.《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG 21-2016

       我国《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG 21-2016明确规定，在正常情况下，安全阀一般每年至少需进行一次校验。不过，在满足特定条件时，校验周期可适当延长。对于弹簧直接载荷式安全阀而言，若同时满足弹簧经过强压处理（制造单位能提供证明，所用弹簧按照GB/T 12243-2021《弹簧直接载荷式安全阀》进行强压或加温强压处理，且同一热处理炉同规格弹簧抽样检测变形量或刚度符合要求）、内件材料耐介质腐蚀、正常使用过程中未发生开启、阀体无明显锈蚀、盛装介质符合条件（非粘性且毒性危害程度为中度及以下）、使用单位具备完善的设备管理维护制度与可靠的压力控制或超压报警装置、拥有符合要求的安全阀校验站等7项条件，校验周期最长可延长至3年。若在此基础上，介质毒性危害程度为轻度（无毒）且工作温度不大于200℃，校验周期最长可延长至5年。

       2.《泄压装置的检验》API 576-2017

       美国《泄压装置的检验》API 576-2017标准规定，安全阀的检验频率应由用户根据设备的历史性能、实际运行条件、风险评估结果以及制造商的专业建议来综合确定。对于常规应用场景，推荐的检验周期为3至5年，但需根据实际情况灵活调整，以确保校验周期与设备实际工况相匹配。

       对比两国标准可知，中国标准通过设定明确且严格的条件来限制校验周期的延长，侧重于保障安全的规范性；美国标准更强调基于多方面因素的综合考量，突出校验周期确定的灵活性。两者虽方式不同，但目的均是在保障安全的前提下，尽可能适应复杂多变的生产实际需求。

       1. 安全阀常见失效模式及失效机理分布

       安全阀常见的失效模式主要有杂质卡阻、弹簧疲劳、密封老化和腐蚀磨损等。

· 杂质卡阻是由于介质中的颗粒堵塞阀座所致，其失效服从指数分布，失效率较为恒定（λ≈0.005/年）；

· 弹簧疲劳是在循环载荷的长期作用下，金属材料发生疲劳现象，符合威布尔分布（β>1），失效率会随着时间的推移而逐渐上升；

· 密封老化通常是因为橡胶或石墨等密封件硬化，进而失去密封性能，遵循对数正态分布，在运行中期后失效进程会明显加速；

· 腐蚀磨损则是介质对阀体的腐蚀或冲蚀造成的，服从威布尔分布（β≈2），设备运行至中期后，失效率显著提高，风险急剧增加。

       2. 实际应用中的修正方法

       为了更精确地评估安全阀的失效概率，在实际应用中常采用分段模型和数据驱动校准两种方法。

       -- 分段模型将安全阀的生命周期划分为早期随机失效期（T≤3 年）和后期磨损期（T>3 年）。在早期随机失效期，使用公式 PFDavg=2λ₁T 来计算失效概率均值，此时失效情况虽具有一定随机性，但整体风险相对可控；在后期磨损期，基于威布尔模型，采用公式 PFDavg=3λ₂T² 计算失效概率均值，随着设备磨损加剧，失效风险会呈二次函数式快速增长。

       -- 数据驱动校准是依据大量的历史失效数据拟合出失效率曲线。例如，某化工厂通过对其安全阀数据的深入分析，得出失效率函数 λ(t)=0.008+0.002t（t为安全阀投用年数）。将该函数代入积分公式 PFDavg=1/T ∫₀ᴛλ(t) (T-t) dt，便可精确计算出不同校验周期下的失效概率，为风险量化提供坚实的数据支撑。

       3. 校验周期与PFD对比分析

       通过对比恒定模型（λ=0.02/年）和时变模型（威布尔分布，β=2, η=10年）在不同校验周期下计算得到的PFD数据发现，随着校验周期的延长，PFD呈现出急剧上升的趋势。当校验周期为1年时，恒定模型计算的PFD为0.010，时变模型计算的PFD为0.012，偏差为+20%；当校验周期延长至5年时，恒定模型的PFD为0.050，时变模型的PFD则高达0.170，偏差达到+240%，风险级别显著升高。这充分表明，延长安全阀校验周期会极大地增加超压爆炸的风险。

       1. 优化校验周期选择

       基于时变模型的精准评估，建议将安全阀的校验周期严格控制在2年以内。经研究验证，在此周期内，失效概率PFD能够稳定控制在0.035以下，可有效降低超压爆炸风险，为化工设备的安全稳定运行提供有力保障。

       2. 完善更换策略

       当安全阀的服役时长超过特定年限（如10年），继续依赖校验已难以确保其安全性能。此时，应果断采取直接更换的措施，彻底消除因设备老化而带来的安全隐患，从根本上保障生产安全。

       延长安全阀校验周期会显著增加化工设备超压爆炸的风险。中美两国的安全阀校验周期标准虽存在差异，但都围绕着保障安全和适应生产实际这两个核心目标制定。借助分段模型和数据驱动校准方法，可以较为精准地评估风险。通过优化校验周期、完善更换策略等措施，能够有效管控风险。在未来的化工生产中，应持续关注安全阀的安全性能，不断优化管理策略，以实现化工行业的安全生产与可持续发展。

       参考文献

       [1] TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》

       [2] API 576-2017《泄压装置的检验》

       [3] GB/T 12243 2021《弹簧直接载荷式安全阀》