基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)在ABS裝置上的應(yīng)用

沈建民 竺國(guó)榮 黃宏彪 金安杰 常光忠

(寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院）（臺(tái)塑關(guān)系企業(yè)總管理處)(迪諾思科管理咨詢（上海）有限公司)

設(shè)備檢驗(yàn)

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)在ABS裝置上的應(yīng)用

沈建民*竺國(guó)榮 黃宏彪 金安杰 常光忠

(寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院）（臺(tái)塑關(guān)系企業(yè)總管理處)(迪諾思科管理咨詢（上海）有限公司)

對(duì)某廠ABS裝置乳膠聚合單元進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提出了基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn) （RBI）方案，以達(dá)到降低風(fēng)險(xiǎn)，提高運(yùn)行可靠性的目的。

風(fēng)險(xiǎn) ABS檢驗(yàn)方案 RBI裝置

Abstract:Risk assessment is carried out in ABS device emulsion polymerization unit.Based on risk analysis results to develop a reasonable inspection planwhich ensured the safety ofequipments.

Key words:Risk； ABS； Inspection plan； RBI； Device

0 前言

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn) （RBI）是在追求系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一的理念基礎(chǔ)上發(fā)展起來的檢驗(yàn)方法[1]，其實(shí)質(zhì)就是對(duì)危險(xiǎn)事件發(fā)生的可能性與后果進(jìn)行分析與排序，對(duì)高失效可能性及高失效后果的設(shè)備重點(diǎn)檢驗(yàn)，其他設(shè)備則適當(dāng)放寬，使檢驗(yàn)工作更具有針對(duì)性、效率更高。

20世紀(jì)90年代中期開始，歐美國(guó)家率先將風(fēng)險(xiǎn)分析方法應(yīng)用于石化企業(yè)，并于本世紀(jì)初制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)[2,3]。國(guó)內(nèi)外都有相關(guān)的軟件進(jìn)行RBI分析。挪威船級(jí)社 （DNV）最早開展RBI工作，其開發(fā)的ORBIT ONSHORE、OFFSHORE軟件分別用于陸上裝置及海上裝置的RBI分析。我院于2008年購置了DNV的ORBIT ONSHORE，并將其用于某化工企業(yè)ABS裝置的風(fēng)險(xiǎn)分析。現(xiàn)將其主要工作介紹如下。

1 裝置風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 總體描述

對(duì)ABS裝置的乳膠聚合單元進(jìn)行RBI風(fēng)險(xiǎn)分析，對(duì)254個(gè)容器/管道、48個(gè)安全閥，總計(jì)302個(gè)設(shè)備項(xiàng)進(jìn)行了評(píng)估，并考慮此裝置連續(xù)運(yùn)行五年后的風(fēng)險(xiǎn)。通過計(jì)算未來的風(fēng)險(xiǎn)，確定出在此期間其風(fēng)險(xiǎn)超出可接受準(zhǔn)則的設(shè)備及管道，以輔助未來五年間裝置的安全運(yùn)行。

1.2 損傷機(jī)理及腐蝕回路

根據(jù)所提供的資料和對(duì)裝置工藝與腐蝕情況的了解，參考同類裝置的失效分析資料并聽取材料與腐蝕專家意見，經(jīng)綜合分析后確定ABS裝置乳膠聚合單元的損傷機(jī)理主要包括：內(nèi)部腐蝕減薄 （均勻腐蝕和局部腐蝕）、外部損傷 （包括保溫層下腐蝕）、應(yīng)力腐蝕開裂。根據(jù)材料、物料組合及損傷機(jī)理，本次分析共劃分6個(gè)腐蝕回路。

1.3 物流回路

在進(jìn)行失效后果計(jì)算時(shí)，按P&ID圖與PFD圖中工藝關(guān)斷設(shè)置，將流程劃分成若干個(gè)物料回路。劃分物流回路的原則是，當(dāng)該段中任一設(shè)備或管道失效時(shí)，只有此回路中的物料會(huì)泄出，而其它隔離段中物料不可能泄出。因此該隔離段中設(shè)備與管道發(fā)生失效時(shí)，其失效后果即按此隔離段內(nèi)的泄出物料進(jìn)行計(jì)算。本次分析中共劃分12條物料回路。

1.4 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

RBI風(fēng)險(xiǎn)分析通常采用圖1所示的5×5風(fēng)險(xiǎn)矩陣，根據(jù)失效可能性等級(jí)及后果等級(jí)確定設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。在可能性等級(jí)分類上，軟件是根據(jù)表1所示的可能性系數(shù)來分級(jí)的，一般如果沒有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)就不進(jìn)行修訂。失效后果等級(jí)劃分與企業(yè)的可接受風(fēng)險(xiǎn)有很大關(guān)系，不同國(guó)家、區(qū)域或企業(yè)，對(duì)經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡、環(huán)境影響的容忍度均有較大差別。通過與企業(yè)的充分接觸、協(xié)商，本次RBI分析中后果等級(jí)劃分如表2所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)矩陣

表1 失效可能性等級(jí)劃分

經(jīng)分析，這302個(gè)設(shè)備項(xiàng)當(dāng)前總經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)分布如圖2所示，0項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)和中高風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備/管道項(xiàng)，183項(xiàng)中風(fēng)險(xiǎn)，余下119項(xiàng)屬低風(fēng)險(xiǎn)。各設(shè)備項(xiàng)的失效可能性等級(jí)普遍較低，不存在潛在較嚴(yán)重的損傷機(jī)理，失效可能性為2類的有48項(xiàng)(均為安全閥)，其余254項(xiàng)失效可能性為1級(jí)。在RBI分析總風(fēng)險(xiǎn)后果中，0項(xiàng)為E類總體后果，47項(xiàng)為D類總體后果，136項(xiàng)為C類總體后果，115項(xiàng)為B類總體后果，4項(xiàng)為A類總體后果。

表2 后果等級(jí)劃分

圖2 當(dāng)前總風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

隨著時(shí)間的推移，設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)逐漸變化。根據(jù)TSG R 7001—2004 《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)程》，該裝置的壓力容器在5年后應(yīng)進(jìn)行全面檢驗(yàn)。圖3給出了5年后未檢驗(yàn)前計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)矩陣。5年后，將有7項(xiàng)設(shè)備/管線的失效可能性為4級(jí) （均為冷凝水管路，不屬于監(jiān)管的壓力管道），57項(xiàng)設(shè)備/管線的失效可能性為3級(jí) （其中7項(xiàng)為冷凝水膨脹水槽，該槽為非壓力容器，2項(xiàng)為冷凍系統(tǒng)冷凝器管束，其余48項(xiàng)為安全閥）。考慮到安全閥每年須校驗(yàn)，一般能正常使用，將安全閥項(xiàng)去除后，真正屬于受監(jiān)管的壓力容器僅有冷凝器管束2項(xiàng)，因此該單元中的壓力容器失效可能性較低。

2 檢驗(yàn)策略

圖3 5年后（未檢驗(yàn)前）風(fēng)險(xiǎn)矩陣

進(jìn)行完風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后，RBI并沒有結(jié)束，而是應(yīng)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果制定合適的檢驗(yàn)策略。在制定檢驗(yàn)策略或檢驗(yàn)方案時(shí)，除根據(jù)RBI評(píng)估結(jié)果外，還需考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及當(dāng)?shù)氐姆ㄒ?guī)要求。

300單元共302個(gè)設(shè)備項(xiàng)，包括壓力容器、壓力管道、安全閥、不屬于容規(guī)管轄范圍的容器、不屬于管規(guī)管轄的管道等種類很多，應(yīng)根據(jù)不同設(shè)備分類區(qū)別對(duì)待，以保證裝置的安全正常運(yùn)行。根據(jù)RBI風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，對(duì)法定檢驗(yàn)范圍內(nèi)的設(shè)備項(xiàng)提出如下檢驗(yàn)策略。

2.1 安全閥

共48個(gè)安全閥，根據(jù)法規(guī)，每年進(jìn)行一次校驗(yàn)。如需延長(zhǎng)，需根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果確定延長(zhǎng)年限，同時(shí)應(yīng)符合TSG R 7001—2004 《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)程》第十七條相關(guān)規(guī)定。

2.2 壓力管道

共176根壓力管道，其中GC3級(jí)管道113根，GC2級(jí)管道63根。考慮到該裝置壓力管道安裝完后未進(jìn)行過全面檢驗(yàn)，應(yīng)按 《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)。風(fēng)險(xiǎn)分析表明，乳膠聚合單元風(fēng)險(xiǎn)較低，檢測(cè)比例可按規(guī)程中最小比例選取，適當(dāng)減少。

在300單元分析中有7條冷凝水管道5年后腐蝕失效可能性較大，為4級(jí)，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程比例確定測(cè)厚，同時(shí)可考慮選取1～2條冷凝水管道進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)厚觀察。

對(duì)奧氏體不銹鋼管道，如有保溫破損或雨水滲入的情況，應(yīng)在該部位補(bǔ)充滲透檢測(cè)。2.3 壓力容器

共37臺(tái)壓力容器，僅有2臺(tái)換熱器管束在5年后的失效可能性為3級(jí)，其他容器失效可能性增加不多，因此建議在3年后對(duì)這兩臺(tái)換熱器的管束進(jìn)行渦流檢測(cè)。

其他35臺(tái)壓力容器失效可能性不高，因此應(yīng)結(jié)合TSG R 7001—2004 《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)程》制定檢驗(yàn)方案，根據(jù)RBI結(jié)果可適當(dāng)降低無損檢測(cè)比例。對(duì)過濾器等打開較方便的容器以內(nèi)部檢驗(yàn)為主。

對(duì)制冷裝置中幾臺(tái)材料為A 516Gr 70制的壓力容器在檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)抽查硬度，以檢查焊接部位的殘余應(yīng)力，如有異常應(yīng)增加無損檢測(cè)，以避免氨應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的裂紋。

7臺(tái)反應(yīng)器屬于該單元的核心設(shè)備，且工況較復(fù)雜，有水冷、氨冷等元件，在反應(yīng)及出料時(shí)存在一定的壓力、溫度波動(dòng)，易產(chǎn)生疲勞，因此要注意在內(nèi)部進(jìn)行一定的滲透檢測(cè)，尤其是一些開孔、接管附近的焊縫。

RBI分析時(shí)均假定保溫及油漆狀況為正常狀況（平均值），在宏觀檢查中如發(fā)現(xiàn)保溫、防腐異常，應(yīng)對(duì)破損部位進(jìn)行表面無損檢測(cè)及測(cè)厚。

3結(jié)語

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)應(yīng)用在石油煉化裝置、合成氨裝置中較多，針對(duì)塑膠生產(chǎn)裝置的較少。本次RBI應(yīng)用分析表明，ABS裝置乳膠聚合單元風(fēng)險(xiǎn)較小，失效機(jī)理也較易識(shí)別，可根據(jù)RBI風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，制定合理的檢驗(yàn)策略及方案。通過RBI分析，優(yōu)化檢驗(yàn)方案，可在保證設(shè)備安全的基礎(chǔ)上，減少對(duì)裝置保溫、防腐層等的破壞，節(jié)約停機(jī)檢修時(shí)間，降低企業(yè)在檢驗(yàn)準(zhǔn)備及恢復(fù)上的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)安全與節(jié)能減排的統(tǒng)一。

[1]陳學(xué)東,王冰,楊鐵成，等.基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè) （RBI）在中國(guó)石化企業(yè)的實(shí)踐及若干問題討論 [J].壓力容器,2004,21(8):39-45.

[2]American Petroleum Institute.Risk-based inspection base resource document[S].API 581,2000.

[3]American Petroleum Institute.Risk-based inspection[S].API 580,2002.

Application of Risk Based Inspection in ABS Device

Shen Jianmin Zhu Guorong Huang Hongbiao Jin Anjie Chang Guangzhong

TQ 050.7

2010-12-24）

*沈建民，男，1980年10月生，工程師。寧波市，315020。