特種設備是緊密圍繞人民生活的一類危險性較大的設備，主要指涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶，下同）、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型遊樂設施和場（廠）內專用機動車輛。作為工業和人民生活的重要基礎設施，我國特種設備具有數量龐大、經濟影響大的特點。截至2013年底，全國特種設備總量達936.91萬臺；其中：鍋爐64.12萬臺，壓力容器301.12萬臺，電梯300.93萬臺，起重機械213.50萬臺，場（廠）內專用機動車輛55.36萬輛，大型遊樂設施1.79萬臺（套），客運索道873條，氣瓶14387萬隻，壓力管道89.83萬公裡。
在特種設備廣泛應用和持續發展的同時，作為基礎性設備，特種設備安全成為我國公共安全的重要組成部分。特種設備一旦發生事故，經濟損失慘重、社會影響惡劣，有時還伴有嚴重的環境汙染和火災爆炸。我國政府將特種設備安全和特種設備安全科技工作，作為構建和諧社會的重要基礎和保障，分別納入了《我國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》和《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》。
「七五」以來，由中國特種設備檢測研究院牽頭，針對不同時期特種設備面臨的不同關鍵問題開展研究，並推廣應用。35年來，我國特種設備科研能力得到長足發展，科技水平不斷提高，在保障特種設備安全運行的同時還為國家和社會帶來了巨大的經濟效益。
「七五」至「八五」： 瞄準帶「病」運行問題
「七五」至「八五」階段，由於我國歷史和技術等方面原因，我國絕大多數埋地管道、工業管道和鍋爐壓力容器普遍存在質量低劣、缺陷嚴重、帶「病」運行、超期服役等突出隱患和問題。這些設備若繼續盲目使用而不及時研究治理，必將繼續成為爆炸事故的主要根源，並在以後的10多年中有可能繼續付出傷亡近萬人、損失百億元的沉重代價。面對如此嚴峻的局面，防治在用鍋爐壓力容器的嚴重爆炸危險已刻不容緩。考慮到當時我國經濟實力有限，如果對上述所有40萬臺鍋爐壓力容器依據標準全部予以報廢更新，測算需200～400億元資金並佔用全國鍋爐壓力容器製造能力2～3年時間，這顯然是不切實際的；如果採取在全面檢驗的基礎上進行徹底修復和部分報廢、更新，也需100～200億元，這也是難於承受的。
在此期間，中國特檢院的前身鍋爐壓力容器檢測中心依託國家科研項目支撐，先後開展了「七五」國家科技攻關課題「帶缺陷壓力容器安全性評定研究」、「八五」國家科技攻關課題「在役鍋爐壓力容器安全評估和爆炸預防技術研究」，重點解決了當時大量存在的壓力容器凹坑、氣孔、夾渣、錯邊、角變形、裂紋等缺陷的安全評定方法，在役壓力容器綜合安全評定方法、在役壓力容器安全狀況等級劃分方法，並提出了相關的基於超聲的檢測技術方法和設備。為當時判別設備能否帶「病」運行提供理論基礎和工程手段，有效保證了設備運行的安全性和經濟性。
在此基礎上的綜合成果「壓力容器極限與安定性分析及體積型缺陷安全評估工程方法研究」獲得國家科技進步二等獎。該成果在100多家企業的初步應用，「解放」了一大批超標缺陷，取得經濟效益超過1億元，深受企業歡迎。該成果已形成國家標準《在用含缺陷壓力容器安全評定》（GB/T 19624-2004）。
「九五」： 重點解決工業管道的安全運行
「九五」前期，我國工業壓力管道事故頻繁、損失慘重、缺陷普遍、隱患突出，幾乎100%的管線存在問題，近80%的管道焊縫存在嚴重缺陷（事實上，真正引發事故的缺陷只是其中的極少數）。因此，迫切需要及時、準確地檢測出缺陷並對其危險性進行科學的評定。然而，由於工業管道薄壁厚、大曲率和管繫結構、載荷、應力十分複雜等突出特點和難點，其缺陷檢測和安全評估技術遠落後於壓力容器，幾乎沒有可用的技術方法，更沒有相應的標準法規，政府監察和企業管理均無章可循。因而，往往導致兩種極端情況：一是盲目使用，放任各種缺陷的存在，留下重大隱患，危及企業安全生產；另一種情況是盲目處理，從而導致大量不必要的缺陷返修、設備報廢和相應的停產，給企業造成不必要的重大經濟損失。
「九五」期間，該院依託國家科技攻關課題「在役工業壓力管道安全評估與重要壓力容器壽命預測技術研究」，圍繞管道一系列檢測上的難點問題開展研究，提出專用的檢測手段和儀器，並提出含局部減薄、未焊透等常見缺陷的壓力管道安全評定方法，以及在役工業壓力管道安全狀況等級評定方法。該技術的研究為我國壓力管道安全保障打下堅實基礎，從檢測、監測、安全評定和安全評級等方面提出系統性的解決手段，有效地解決了對進行工業管道的整頓治理這一長期困擾我國政府安全監察和企業安全管理的技術難題。
形成的綜合成果「壓力管道安全檢測與評價技術研究」獲得國家科技進步二等獎。建立了無需應力計算的工業壓力管道危險源辨識評價方法，提出了基於失效概率的在役工業壓力管道安全狀況等級評定方法，建立了含缺陷工業管道安全評定工程方法，給出了管繫結構複雜加載塑性極限與應力分析方法和軟體，給出了碳鋼和不鏽鋼小直徑、薄壁管的超聲波探傷方法、缺陷高度端點衍射測定方法及其配套探頭、試塊，開發了可攜式手動超聲掃查成像檢測系統，系統建立了壓力管道安全檢測與評價方法體系，為政府治理隱患解決了瓶頸性技術難題。在當時我國80%以上的工業管道存在超標焊接缺陷、隱患嚴重、亟待治理的條件下，解決了無技術可用、無標準可依的問題。研究成果已被3項國家標準及法規採用，在全國推廣應用，指導全國1000多家檢測機構，按照要求對各行業數萬家企業的15萬公裡工業管道開展普查、檢測或評估，解決了一系列重大工程檢測評價難題。對保障壓力管道安全和帶動行業技術進步發揮了重要作用，取得了巨大的社會效益，為企業減少損失達18億元。
「十五」： 繼續拓展對承壓設備的研究
「十五」前期，隨著城市燃氣事業的快速發展、埋地管道的迅速增加以及相當一部分在用管道已服役超過20年，針對埋地管道的不開挖檢測、腐蝕防護效果的評價和風險評估方法等高難技術的研究，已經成為當時我國燃氣行業變「被動應急」為「主動預防、科學維護」的關鍵，迫在眉睫。同時，隨著我國一大批重點工程中的重大關鍵承壓設備的運行已陸續達到其設計壽命期，以及中石油、中石化等大型企業中特種承壓設備長周期運行的迫切需要，對壓力容器和工業壓力管道的在線檢測和腐蝕、高溫等苛刻條件下的安全評定與壽命預測等，也已成為當務之急。
「十五」期間，該院藉助國家科技支撐課題「城市埋地燃氣管道及工業特殊承壓設備安全保障關鍵技術研究」和「城市燃氣管道安全保障關鍵技術研究」兩項課題，開展深入研究。針對埋地管道，從外覆蓋層、陰極保護、重大危險源等方面入手，結合已有技術，系統提出城市埋地燃氣管道風險評估技術體系。在壓力容器方面，針對複雜承壓結構、彎頭、三通、膨脹節、高溫環境等提出安全評定方法；針對複雜苛刻環境，提出紅外、電磁超聲等一系列檢測方法。
形成的綜合成果「埋地鋼質管道外腐蝕不開挖檢測評價方法」首次從環境腐蝕性（土壤腐蝕性、雜散電流）、腐蝕防護系統、管體腐蝕狀況開展埋地鋼質管道外腐蝕不開挖檢測評價方法研究，建立技術體系。這項成果已成功應用於西寧和上海、南京、天津、珠海、張家口等城市燃氣管道以及中石油、中石化、中海油長輸管道、集輸管道（共計4600多公裡）的安全管理和檢測評價，為企業針對高危險管段採取有效控制措施，提供了技術依據和指導，並已通過避免盲目更新併科學安排維修檢修，為企業節省了大量開支，產生直接經濟效益3億多元；為國家重點工程西氣東輸二線和澀寧蘭複線輸氣管道排除了安全隱患，確保了國家重大生命線工程質量；並納入安全技術規範《壓力管道定期檢驗規則：長輸（油氣）管道》（TSG D7003-2010）、《壓力管道定期檢驗規則：公用管道》（TSG D7004-2010）、《埋地鋼質管道腐蝕防護工程》（GB/T 19285-2003修訂），為處置安全技術基礎薄弱、事故隱患突出的埋地鋼質管道，提供了技術支撐，促進了安全技術水平提高、帶動了行業技術進步，取得了重大社會效益和間接經濟效益。
「十一五」： 針對八類特種設備開展全面研究
「十一五」階段，我國承壓類特種設備安全保障技術逐步建立和完善，但對於安全評定和壽命預測的技術體系尚待建立；大型成套裝置安全檢測技術能力尚顯不足；機電類特種設備的安全檢測診斷技術能力差距較大；缺少系統的特種設備動態監管技術和完善的法規標準體系。
「十一五」期間，該院通過國家科技支撐計劃項目「生命線工程和特種設備安全保障關鍵技術和工程示範」，圍繞生命線工程（長輸管線、城市管網以及戰略儲備用大型儲油罐）、石化成套裝置、電站鍋爐、典型機電類特種設備的安全風險壽命評價技術和檢測監測技術以及特種設備安全動態監管技術，建立了埋地管道外腐蝕檢測評價技術體系、石化成套裝置基於風險的檢驗技術體系、危險介質大型儲罐群安全檢驗技術體系，初步建立了機電類特種設備安全狀況等級評價技術體系、大型遊樂設施安全檢驗評價技術體系、特種設備法規標準體系和特種設備安全動態監管技術支撐體系。
其中形成的綜合成果「石化成套裝置基於風險的檢驗技術體系研究和工程應用」，以承壓類成套裝置為研究對象，經過大量的工程試用、數據積累和研究分析，在充分考慮國情的基礎上，提出了我國的成套裝置基於風險的檢驗（RBI）的技術方法，編制了《承壓設備損傷模式判別》（標準草案）和《成套裝置基於風險的檢驗實施導則》（標準草案），並建立了相應的涵蓋66種損傷模式和10套裝置失效樹的基礎資料庫。與國外相應方法相比，該成果在多個方面實現了自主創新，包括引入製造質量修正因子、以剩餘壽命代替設計壽命、對局部減薄因子採用極限分析理論（凹坑理論）、增加了在線檢測方法的檢驗有效性分級等。在此基礎上，該成果在國內外首次提出了10種涵蓋主要煉油和化工裝置的基於風險的檢驗指導技術文件（標準草案）。該技術文件按照不同類型裝置的工藝特點，對裝置各工藝單元的主要損傷機理分布、關鍵設備的失效機理及部位、推薦的檢驗策略等進行了系統的總結。通過評估方法、資料庫與技術文件的整合集成，形成了我國的成套裝置基於風險的檢驗技術體系，改變了我國在RBI技術領域長期無自己的技術方法、無國家標準的局面。該院應用該成果，對中國石化、中國石油、中國海油等203套重要裝置進行了設備損傷模式判別和基於風險的檢驗。成果應用過程充分考慮了裝置的具體情況和我國國情，全面了解了裝置的主要失效模式、失效機理及其分布情況，突出了設備的薄弱環節和管理重點，使檢驗更加具有針對性，消除了安全隱患，保障了裝置的長周期運行。在已經完成的成果工程應用中，僅以其中一套燕山石化乙烯裂解裝置為例，通過實施RBI檢驗策略，完成了評估分析、在線降險、全面檢驗、結果驗證的RBI全過程，比常規檢驗預計工期縮短了30天，直接創造經濟效益6000多萬元。目前中國石化、中國石油已開具的該成果應用總經濟效益超過了20億元。
「七五」至「十一五」期間，經過20年的攻關研究，5項承壓類特種設備課題計劃在壓力容器、工業壓力管道和城市埋地燃氣管道的檢測、監測和安全評定、風險評估、壽命預測等方面實現了一系列重大突破，攻克了350多項技術關鍵，取得150多項技術成果，為我國特種承壓設備事故率在25年時間內下降超過20倍發揮了重要作用。具體包括：提出標準規程、指南（草案）45件，出臺標準21件，新技術、新方法120項，新產品、新儀器36種，申請新專利37項，提出研究報告250多件，學術技術論文955篇，專著5本，建立試驗基地和應用示範點133個，培養碩士/博士313名，建立資料庫35個，形成軟體系統50個，取得經濟效益超過60億元，獲得國家科技進步二等獎3項，獲得國家攻關重大優秀科技成果獎2項，獲得省部級科技進步一等獎20項，獲得省部級科技進步二等獎17項，獲得省部級科技進步三等獎21項。
「十二五」： 特種設備安全科技工作再上新臺階
「十二五」前期，隨著特種設備不斷的大型化、高參數化和運行長周期化的需求，特種設備運行狀況日趨複雜，需要提煉出設備運行的風險，並運用風險管理來指導設備運行、監督、檢測、維修等，全面提高設備的安全性和經濟性。同時伴隨特種設備節能監督的新職能，對我們的科研工作提出了新的需求。
「十二五」期間，該院先後承擔國家科技支撐計劃項目「基於風險的特種設備事故預防關鍵技術研究」和「燃煤工業鍋爐能效提高及能源合同管理技術與示範」、國家重大科學儀器專項項目「基於頻域可變的高端電磁檢測儀器開發及應用」、國家863項目任務「基於腐蝕的油氣管道用高強鋼壽命預測關鍵技術及微損評價技術研究」和「超大型壓力容器輕量化的可靠性設計製造研究」等10多項國家級科研項目和課題和40多項質檢公益性行業科研專項項目，使我國特種設備安全科技水平和創新能力顯著提升、科技服務能力顯著增強、基本能力和基礎條件建設顯著加強。通過多年的科技工作，逐步建立了一支滾動發展的科技人才隊伍，並積累了大量的科研成果。正是由於上述重要的基礎，「十二五」期間特種設備安全科技工作再上新臺階。
從研究內容上，實現特種設備安全、節能、儀器設備、基礎科學研究等全方面立項。從立項層次上，實現了多個國家科技支撐計劃項目支持，國家自然科學基金多個項目的支持，國家重大科學儀器項目支持。從保障能力上，將基於風險的管理方式全面引入特種設備安全保障技術中，有效地指導了特種設備安全保障工作，推動檢驗檢測等更有針對性並提高其經濟性，特種設備安全保障和技術服務能力得到顯著增強。從成果應用上，將部分科研成果在引領國內技術發展的同時，通過參與或牽頭起草國際標準編制的方式向國際輻射和推廣。將多個中國材料牌號引入ASME BPV規範中，也將多款ASME BPV材料牌號引入中國標準。同時，牽頭起草的ISO 18251「無損檢測紅外熱成像檢測系統和設備 第1部分：性能描述」的委員會草案」已正式通過CD稿審議投票；並正式承擔ISO/NP 19835「無損檢測橋式與門式起重機鋼結構的聲發射檢測」標準起草工作。
35年，我國特種設備科技工作逐漸擺脫稚嫩走向成熟。藉助科研、依託監管，通過幾代全國特檢人的共同努力，以科技成果為出發點，以標準法規、檢測評價方法、設備、技術培訓為抓手，我國特種設備從最初的事故頻發，不斷突破，事故率顯著下降，取得了長足的進步。
對特種設備科技的回顧也是在回顧我國特種設備技術發展的歷程，幾代特檢人在不同背景下抓住重點、不斷探索，用無私的汗水和集體的智慧書寫了「科技興檢」、「科技特檢」的完美篇章。我國特種設備技術發展也得到了國外同行的充分認可。隨著科研工作不斷突破，研究內容不斷地橫向拓展和縱向深入，我國特種設備行業的國家話語權不斷增強。
回顧歷史、展望未來，在國家科技體制快速變革的今天，特別是日趨強調創新驅動發展的時代，對我國特種設備安全與節能監管提出了新的挑戰，也是科技工作者新的機遇。在新的徵程裡，全國特檢人將以特種設備科技發展35周年為新的起點，抓住機遇、迎接挑戰，為我國特種設備安全和節能的發展貢獻力量、再創輝煌。
（本版稿件和照片由特種設備科技協作平臺秘書處和中國特檢院提供）