RBI技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展狀況及在石化裝置中的應(yīng)用

陸秀群 陳 煒 喬光譜 沈 燚

(合肥通用機械研究院)

風險評估技術(shù)(RBI)在國內(nèi)的應(yīng)用已有10年，并已取得了較大的成功，主要體現(xiàn)在：RBI技術(shù)不僅可以提供檢驗策略，優(yōu)化檢驗成本，有效地指導(dǎo)檢驗工作，而且為企業(yè)提供了一個數(shù)據(jù)管理平臺，有效地提升了企業(yè)的管理水平。此外，RBI技術(shù)讓設(shè)備人員與工藝人員對裝置的腐蝕有了新的認識，使之綜合全面地看待腐蝕行為，為部分裝置延檢提供了法律依據(jù)與數(shù)據(jù)支持，也為設(shè)計煉化裝置創(chuàng)建了風險管理平臺。

1 RBI技術(shù)國產(chǎn)化、應(yīng)用與推廣

隨著RBI技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛，國家質(zhì)檢局對RBI技術(shù)也越來越重視。2009年8月31日國家質(zhì)檢總局批準頒布的《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(TSGR 0004-2009)中首次引入了基于風險的檢驗技術(shù)，并對RBI技術(shù)的應(yīng)用、實施條件和檢驗周期的確定做了明確的規(guī)定[1]，這使我國的RBI技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展向前邁出一大步。隨后新版的《鋼制壓力容器》(GB 150-2011)規(guī)定了3類壓力容器在設(shè)計階段必須進行風險評估并提供風險評估報告。2011年底又頒布了《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風險的檢驗實施導(dǎo)則》(GB/T 26610.1-2011)，意味著國內(nèi)基于風險的檢驗從法律法規(guī)到技術(shù)規(guī)范的立體化體系全面建立。

RBI技術(shù)由試行到被確認其法律效力經(jīng)歷了近10年時間，合肥通用機械研究院作為首批在國內(nèi)應(yīng)用與推廣RBI技術(shù)的單位，已在國內(nèi)五十多家石化廠、五百多套石化裝置上實施風險評估，在RBI技術(shù)國產(chǎn)化、推廣與應(yīng)用方面積累了不少的經(jīng)驗。

1.1RBI技術(shù)的國產(chǎn)化

合肥通用機械研究院在2002年引進《API581-2000》并完成翻譯，在2008年引進新版《API581-2008》，并對API581、API580、API571[2～4]等標準做了深入的研究工作；開發(fā)了一套包含核心技術(shù)與數(shù)據(jù)庫、完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的專業(yè)軟件——通用石化裝置工程風險分析系統(tǒng)；積累了不少適應(yīng)國內(nèi)環(huán)境的數(shù)據(jù)庫(包括材料、腐蝕、物流、爆炸等方面)，并且初步建立了適合我國國情的“ISO-風險曲線”。

1.2RBI技術(shù)的應(yīng)用與推廣

通過建立完整的工廠、裝置、設(shè)備與管道的基于風險管理的數(shù)據(jù)庫，尋找企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，修復(fù)“水桶效應(yīng)”的短板，提高整體管理水平；RBI技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)觀念上的檢驗方法與手段，數(shù)據(jù)支持結(jié)合個人經(jīng)驗，以最少的檢驗最大限度地保障設(shè)備運行的安全，優(yōu)化檢驗策略；通過少量的在線檢驗，或在停工期間對較高風險區(qū)域采用最高效的檢驗方法，在保障裝置設(shè)備安全運行的前提下，最大限度地縮短檢驗周期，延長裝置的運行時間；成立RBI項目專家組，專家成員一般是國內(nèi)石化行業(yè)具有豐富生產(chǎn)經(jīng)驗與防腐經(jīng)驗的專業(yè)人員，他們能提供不同生產(chǎn)裝置的腐蝕分析和生產(chǎn)建議。

2 RBI技術(shù)應(yīng)用案例

合肥通用機械研究院作為首批在國內(nèi)應(yīng)用與推廣RBI技術(shù)的單位，已在茂名石化、廣州石化、大連西太平洋石化、大慶石化、烏魯木齊石化及揚子石化等大型石化企業(yè)的大部分化工裝置中推廣RBI技術(shù)的應(yīng)用。筆者結(jié)合多年的RBI技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗和應(yīng)用案例說明分析RBI技術(shù)的應(yīng)用效果：

a.促進石化企業(yè)的風險管理意識。加強裝置設(shè)備與工藝人員的協(xié)作，在設(shè)計的源頭控制風險。2008年，某石化委托合肥通用機械研究院對在設(shè)計階段的18套石化裝置進行風險評估。通過整體風險評估，企業(yè)建立了基于風險管理的數(shù)據(jù)庫，在裝置的高風險與高失效部位建立監(jiān)測點，利用腐蝕監(jiān)測、腐蝕介質(zhì)分析等方法提前預(yù)防失效事件的發(fā)生。

b.科學(xué)合理地安排檢驗周期。某煉化于2006年委托合肥通用機械研究院對其連續(xù)重整裝置進行風險評估，原計劃2007年進行停工檢修，并要求在檢修前提供風險評估后的設(shè)備風險矩陣圖(圖1)與檢驗策略。后因生產(chǎn)需要將檢修計劃推遲到2008年，于2007年再次委托合肥通用機械研究院對其風險較高的設(shè)備與管線進行在線檢測與風險評估，其設(shè)備風險矩陣圖如圖2所示。比較前、后兩次的風險情況可以看出，經(jīng)在線檢驗的數(shù)據(jù)修正，2008年的風險比2007年的風險有所降低，其中高風險設(shè)備少了3臺，中高險設(shè)備少了6臺。因此，在對易失效的中高風險的設(shè)備做好在線監(jiān)控措施的條件下，裝置滿足延期到2008年停工檢驗的要求。

c.優(yōu)化檢驗策略，提高檢驗的有效性。檢驗手段有效性的高低并非取決于檢驗比例，而是決取于檢驗方法是否與腐蝕機理相結(jié)合、是否采用有針對性的手段。RBI技術(shù)的檢驗策略則滿足這種要求。圖3比較了傳統(tǒng)檢測程序下的風險與應(yīng)用RBI技術(shù)檢測方法的風險。在對某石化重油催化裝置進行風險評估的過程中，發(fā)現(xiàn)此裝置上次全面檢驗的比例較高，但RBI技術(shù)的檢驗有效性卻較低，以分餾塔為例進行說明分析。上次全面檢驗時塔頂無檢驗，塔中局部做磁粉與測厚，塔底做磁粉、超聲與測厚。通過RBI技術(shù)分析，頂部主要有濕硫化氫環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕開裂與酸性水腐蝕；中部溫度在150～204℃之間，無腐蝕機理；底部溫度大于204℃，有高溫硫腐蝕與環(huán)烷酸腐蝕。因此，RBI技術(shù)建議，塔頂應(yīng)進行磁粉、超聲和測厚，塔中做內(nèi)部宏觀檢查和少量測厚，塔底做宏觀檢查和測厚。

d.識別裝置的不安全因素，提前排除隱患。裝置中往往存在使用時間過長、已接近使用壽命或選材偏低等不安全因素，這些因素是裝置中的隱患，通過風險評估可以有效地識別。某石化制氫裝置于1978年投用，高溫變換爐與低溫變換爐管道材料為0.5Mo鋼，操作壓力3.8MPa，操作溫度從407℃經(jīng)逐級換熱至250℃左右，介質(zhì)中主要含氫氣、甲烷、CO2及蒸汽等。本系統(tǒng)投用時間近30年，操作環(huán)境較苛刻。0.5Mo鋼抗高溫氫損傷的性能較差，長期在高溫高壓臨氫環(huán)境中運行易造成材料劣化，對安全生產(chǎn)構(gòu)成隱患。通過風險評估，這部分管道的高溫氫損傷敏感性較高。在低溫段考慮到有液相水析出，造成CO2腐蝕，并且在流速較高的部位容易造成氣蝕，因此應(yīng)對這部分高溫高壓臨氫設(shè)備與管道進行材料升級，參考Nelson曲線建議使用Cr-Mo鋼，含鉻鋼可以提高抗高溫氫損傷的能力。

圖1 設(shè)備風險矩陣圖(2007)

圖2 設(shè)備風險矩陣圖(2008)

圖3 兩種檢驗方法下的風險曲線

3 小結(jié)與建議

風險評估不僅給企業(yè)帶來了效益與安全，還有力地提升了企業(yè)的管理水平，在技術(shù)層面與管理層面，它都是一個很好的平臺，風險評估國產(chǎn)化的成功又為搭建這個平臺墊定了堅實的基礎(chǔ)。RBI技術(shù)在中國的應(yīng)用已有10年，雖取得了巨大的成績，但RBI技術(shù)國產(chǎn)化、應(yīng)用與推廣都或多或少存在一些問題，以下就部分問題提供個人的思考。

3.1RBI技術(shù)應(yīng)如何向更深層次發(fā)展。RBI技術(shù)作為基于風險的管理平臺，具有很大的優(yōu)越性，但在技術(shù)精細化方面略顯不足。它源于數(shù)據(jù)庫，同時覆蓋面非常廣，所以很難做到精與深。例如腐蝕機理的確定與個人經(jīng)驗有很大的關(guān)系，并且把握腐蝕流的各種狀態(tài)、露點、量及濃縮部位等因素比較因難。因此，要真正做好RBI技術(shù)就必須向精與深的方向發(fā)展。

3.2RBI技術(shù)與節(jié)省檢修費用兩者的關(guān)系并不是充分必要關(guān)系。優(yōu)化檢驗策略、節(jié)約檢修資源只是RBI技術(shù)的一部分，RBI技術(shù)的目的是保障設(shè)備的安全，提高企業(yè)的管理水平、提升技術(shù)人員的技術(shù)水平以及優(yōu)化檢驗策略等。根據(jù)我院10年來的總結(jié)，化工裝置通過風險評估制定的檢驗策略，其檢驗比例較常規(guī)檢驗的檢驗比例有較大幅度的下降。

3.3完整的RBI工作應(yīng)該是一個環(huán)閉過程。通過RBI技術(shù)完成RBI報告后，應(yīng)重視企業(yè)的執(zhí)行情況，并收集下一步的檢驗資料，對失效的現(xiàn)像進行再評估，然后提出降險措施，這樣既能提高RBI工作的深度，又能充實數(shù)據(jù)庫，意義較大。

3.4RBI計算軟件只是濃縮了部分RBI技術(shù)，只有充分理解RBI技術(shù)的理念與方法，并十分熟悉設(shè)備運行、工藝流程、腐蝕機理以及檢驗檢測等，才能撐握RBI技術(shù)的精髓。

3.5應(yīng)善于分析與總結(jié)失效事故，對周邊各種因素應(yīng)思考縝密。RBI技術(shù)所能考慮到的因素有限，如再生器的硝酸鹽腐蝕、煉化廠大氣環(huán)境中的H2S對設(shè)備外部的應(yīng)力腐蝕等，這些問題在分析時應(yīng)進行考慮，否則評估的結(jié)果只是理想狀態(tài)下的結(jié)果，可能會與實際情況背道而馳。

3.6基于風險的檢驗是風險管理的一部分，企業(yè)應(yīng)盡量將RBI與RCM(以可靠性為中心的維護)和SIL(安全連鎖系統(tǒng)定量安全評估)協(xié)同發(fā)展，建立橫向完整的風險管理體系。

[1] TSGR 0004-2009，固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].北京：新華出版社，2009.

[2] API 581, Risk-based Inspection Base Resource Document[S].Washington D C:American Petroleum Institute, 2000.

[3] API 580,Risk-based Inspections[S].Washington D C:American Petroleum Institute,2002.

[4] API 571,Damage Mechanisms Afecting Fixed Equipment in the Refining Industry[S].Washington D C: American Petroleum Institute,2003.