复合材料在生产、使用和维护过程中不可避免会产生缺陷或损伤。复合材料工艺复杂而多样,意味着维修方案的多样化。复材损伤产生、发展的特性,意味着从业者需要识别缺陷具体特征等级,针对不同类型、不同程度的损伤按照一定原理进行维修处理。
复合材料储罐是玻璃钢产品的一种,它主要是以树脂为基体,以玻璃纤维为增强材料制成的复合材料。耐腐蚀、便于携带、使用寿命长是玻璃钢储罐的所有特点。由于其灵活的设计和强大的可制造性,它们可以灵活地设计和使用在各种行业,包括化工、环保、食品、制药等。在工业上,大部分的碳钢和不锈钢细分市场正逐渐被其取代。
但据美国玻璃纤维增强塑料研究会统计,复合材料地面储罐过早失效每年给行业造成的损失超过1.07亿美元。在一份复合材料储罐过早失效的正式研究中,研究人员总共捕获了388种故障类型和328种原因。从研究数据来看,52%的故障类型可归因于层压问题,其中75%的原因是制造商的缺陷。
我国需要尽快建立符合自身需求、国情,且具备参考价值的复合材料储罐标准,目前可以参考借鉴已有的标准,可优先制定在役复合材料储罐的完整性管理体系。
1、复合材料储罐完整性管理应覆盖复合材料储罐全寿命周期,包括设计、施工、运行、维护直至报废的过程;
2、数据采集、文件管理工作应从设计期开始,并在完整性管理全过程中持续进行;
3、 应明确完整性管理的责任部门及职责要求,并对完整性管理从业人员进行培训;
4、应建立针对完整性管理工作内容和效果的效能评价方法,并通过持续评价不断改进完整性管理工作。
二、完整性管理体系的流程
复合材料储罐的完整性管理体系的基本要素一般分为管理要素和技术要素。使用单位应设定规范的流程,将管理要素和技术要素涵盖于复合材料储罐设计、施工、运行、维护和报废等各个环节(下图)。
三、完整性管理的要素
1、风险评估
复合材料储罐使用单位应开展复合材料储罐的风险评估工作,并在复合材料储罐的介质、操作工艺发生改变,导致损伤机理或损伤速率发生变化时,重新进行风险分析。复合材料储罐的风险评估应进行损伤机理分析和风险计算,根据风险的高低以及检验方法的有效性确定复合材料储罐的检验策略,指导检修维护和完整性评价工作。
2、完整性评价
复合材料储罐使用单位应根据风险评估的结果选择并应用合适的完整性评价方法。完整性评价方法包括针对性的检验检测、合于使用评价等。完整性评价方法的选择应考虑识别出的主要风险因素,并能准确判定储罐的完整性状态。
3、降险措施
复合材料储罐使用单位应通过检验、维护和修理措施保证复合材料储罐的完整性,降低安全使用风险。主要措施包括复合材料储罐检验、监测、修理和其他措施。复合材料储罐上不同部位实施维修与降险措施的优先级应通过风险评估和完整性评价的结果确定。
4、 效能评价
复合材料储罐使用单位应结合收集的信息定期对复合材料储罐完整性评价、风险控制措施等的效能进行评价。复合材料储罐使用单位应编制复合材料储罐基础信息资料、完整性管理方案、复合材料储罐检验评价报告、应急管理方案等材料,并根据效能评价的结果改进完整性管理工作,提升完整性管理体系的有效性
5、应急管理
复合材料储罐使用单位应根据复合材料储罐可能的失效原因和失效后果制定包括应急物资准备、应急处置流程等内容的应急管理方案。
6、失效管理
复合材料储罐使用单位应建立储罐失效管理的信息数据档案和调查处理程序。数据档案包含失效预测和实际出现的失效两部分。失效事件发生后,按规定程序进行事件分析和调查,并根据具体情况建立相应的纠正或预防措施,有效控制偏离完整性管理预期的事件。
7、停用或报废
如复合材料储罐不能满足安全运行要求,修复也不具备经济性,应通过安全和环保的方式对复合材料储罐进行停用或报废处理。