RBI技術在國內的發展狀況及在石化裝置中的應用

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(RBI)在國內的應用已有10年，并已取得了較大的成功，主要體現在：RBI技術不僅可以提供檢驗策略，優化檢驗成本，有效地指導檢驗工作，而且為企業提供了一個數據管理平臺，有效地提升了企業的管理水平。此外，RBI技術讓設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與數據支持，也為設計煉化裝置創建了風險管理平臺。

1 RBI技術國產化、應用與推廣

隨著RBI技術在國內的應用越來越廣泛，國家質檢局對RBI技術也越來越重視。2009年8月31日國家質檢總局批準頒布的《固定式壓力容器安全技術監察規程》(TSGR 0004-2009)中首次引入了基于風險的檢驗技術，并對RBI技術的應用、實施條件和檢驗周期的確定做了明確的規定[1]，這使我國的RBI技術的應用與發展向前邁出一大步。隨后新版的《鋼制壓力容器》(GB 150-2011)規定了3類壓力容器在設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《承壓設備系統基于風險的檢驗實施導則》(GB/T 26610.1-2011)，意味著國內基于風險的檢驗從法律法規到技術規范的立體化體系全面建立。

RBI技術由試行到被確認其法律效力經歷了近10年時間，合肥通用機械研究院作為首批在國內應用與推廣RBI技術的單位，已在國內五十多家石化廠、五百多套石化裝置上實施風險評估，在RBI技術國產化、推廣與應用方面積累了不少的經驗。

1.1RBI技術的國產化

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；開發了一套包含核心技術與數據庫、完全擁有自主知識產權的專業軟件——通用石化裝置工程風險分析系統；積累了不少適應國內環境的數據庫(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技術的應用與推廣

通過建立完整的工廠、裝置、設備與管道的基于風險管理的數據庫，尋找企業的薄弱環節，修復“水桶效應”的短板，提高整體管理水平；RBI技術的應用改變了傳統觀念上的檢驗方法與手段，數據支持結合個人經驗，以最少的檢驗最大限度地保障設備運行的安全，優化檢驗策略；通過少量的在線檢驗，或在停工期間對較高風險區域采用最高效的檢驗方法，在保障裝置設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石化行業具有豐富生產經驗與防腐經驗的專業人員，他們能提供不同生產裝置的腐蝕分析和生產建議。

2 RBI技術應用案例

合肥通用機械研究院作為首批在國內應用與推廣RBI技術的單位，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的大部分化工裝置中推廣RBI技術的應用。筆者結合多年的RBI技術應用經驗和應用案例說明分析RBI技術的應用效果：

a.促進石化企業的風險管理意識。加強裝置設備與工藝人員的協作，在設計的源頭控制風險。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，企業建立了基于風險管理的數據庫，在裝置的高風險與高失效部位建立監測點，利用腐蝕監測、腐蝕介質分析等方法提前預防失效事件的發生。

b.科學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備風險矩陣圖(圖1)與檢驗策略。后因生產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備與管線進行在線檢測與風險評估，其設備風險矩陣圖如圖2所示。比較前、后兩次的風險情況可以看出，經在線檢驗的數據修正，2008年的風險比2007年的風險有所降低，其中高風險設備少了3臺，中高險設備少了6臺。因此，在對易失效的中高風險的設備做好在線監控措施的條件下，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合、是否采用有針對性的手段。RBI技術的檢驗策略則滿足這種要求。圖3比較了傳統檢測程序下的風險與應用RBI技術檢測方法的風險。在對某石化重油催化裝置進行風險評估的過程中，發現此裝置上次全面檢驗的比例較高，但RBI技術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技術分析，頂部主要有濕硫化氫環境下的應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℃，有高溫硫腐蝕與環烷酸腐蝕。因此，RBI技術建議，塔頂應進行磁粉、超聲和測厚，塔中做內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℃經逐級換熱至250℃左右，介質中主要含氫氣、甲烷、CO2及蒸汽等。本系統投用時間近30年，操作環境較苛刻。0.5Mo鋼抗高溫氫損傷的性能較差，長期在高溫高壓臨氫環境中運行易造成材料劣化，對安全生產構成隱患。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，因此應對這部分高溫高壓臨氫設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 設備風險矩陣圖(2007)

圖2 設備風險矩陣圖(2008)

圖3 兩種檢驗方法下的風險曲線

3 小結與建議

風險評估不僅給企業帶來了效益與安全，還有力地提升了企業的管理水平，在技術層面與管理層面，它都是一個很好的平臺，風險評估國產化的成功又為搭建這個平臺墊定了堅實的基礎。RBI技術在中國的應用已有10年，雖取得了巨大的成績，但RBI技術國產化、應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技術應如何向更深層次發展。RBI技術作為基于風險的管理平臺，具有很大的優越性，但在技術精細化方面略顯不足。它源于數據庫，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驗有很大的關系，并且把握腐蝕流的各種狀態、露點、量及濃縮部位等因素比較因難。因此，要真正做好RBI技術就必須向精與深的方向發展。

3.2RBI技術與節省檢修費用兩者的關系并不是充分必要關系。優化檢驗策略、節約檢修資源只是RBI技術的一部分，RBI技術的目的是保障設備的安全，提高企業的管理水平、提升技術人員的技術水平以及優化檢驗策略等。根據我院10年來的總結，化工裝置通過風險評估制定的檢驗策略，其檢驗比例較常規檢驗的檢驗比例有較大幅度的下降。

3.3完整的RBI工作應該是一個環閉過程。通過RBI技術完成RBI報告后，應重視企業的執行情況，并收集下一步的檢驗資料，對失效的現像進行再評估，然后提出降險措施，這樣既能提高RBI工作的深度，又能充實數據庫，意義較大。

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

3.5應善于分析與總結失效事故，對周邊各種因素應思考縝密。RBI技術所能考慮到的因素有限，如再生器的硝酸鹽腐蝕、煉化廠大氣環境中的H2S對設備外部的應力腐蝕等，這些問題在分析時應進行考慮，否則評估的結果只是理想狀態下的結果，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，企業應盡量將RBI與RCM(以可靠性為中心的維護)和SIL(安全連鎖系統定量安全評估)協同發展，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監察規程[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.