淺談煉化企業(yè)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理模式及應(yīng)用

羅廣輝 宋曉江 周 敏 邵珊珊 錢(qián)曉龍 謝國(guó)山（.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司 北京 00007）（.中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 北京 0009)

淺談煉化企業(yè)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理模式及應(yīng)用

羅廣輝1宋曉江1周 敏1邵珊珊2錢(qián)曉龍2謝國(guó)山2
（1.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司 北京 100007）（2.中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 北京 100029)

本文介紹了煉化企業(yè)設(shè)備管理面臨的問(wèn)題，提出了基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理新模式及其技術(shù)路線。對(duì)某煉化企業(yè)的常減壓裝置實(shí)施了基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理，通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分析、在線檢測(cè)和停車檢驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，驗(yàn)證了基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理模式的可行性。應(yīng)用基于風(fēng)險(xiǎn)的管理模式的可以有效提高煉化企業(yè)的設(shè)備管理水平，對(duì)保障承壓設(shè)備長(zhǎng)周期安全運(yùn)行具有重要的意義。

承壓設(shè)備 長(zhǎng)周期運(yùn)行 基于風(fēng)險(xiǎn)的管理 在線檢測(cè)

煉化企業(yè)的承壓設(shè)備一般盛裝易燃、易爆、腐蝕性介質(zhì)，在工藝過(guò)程中存在各種化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生泄漏、燃燒和爆炸等事故的概率相對(duì)較高。為了保證承壓設(shè)備的使用安全，特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范提出對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制性的定期檢驗(yàn)和登記注冊(cè)的要求。2014年1月1日正式實(shí)施的《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法》，確立了“企業(yè)承擔(dān)安全主體責(zé)任、政府履行安全監(jiān)管職責(zé)和社會(huì)發(fā)揮監(jiān)督作用”三位一體的特種設(shè)備安全工作新模式，進(jìn)一步突出特種設(shè)備生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、使用單位是安全責(zé)任主體，也從法律層面再次明確了承壓設(shè)備定期檢驗(yàn)的強(qiáng)制性。但是，目前我國(guó)煉化企業(yè)承壓設(shè)備管理情況仍不容樂(lè)觀，面臨的主要問(wèn)題有：

1）隨著煉化企業(yè)長(zhǎng)周期運(yùn)行的要求不斷提高，傳統(tǒng)定期檢驗(yàn)周期和裝置檢修周期不一致、不協(xié)調(diào)的問(wèn)題越來(lái)越突出，如何既滿足企業(yè)安全平穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行，又要符合法律的要求是當(dāng)前需要解決的難題。

2）傳統(tǒng)的定期檢驗(yàn)是在停車檢修期間進(jìn)行的，往往是僅為滿足法規(guī)要求而開(kāi)展的被動(dòng)檢驗(yàn)，在實(shí)施檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的部分問(wèn)題，難于在停車檢修期間整改，

對(duì)于停車檢修缺乏指導(dǎo)，沒(méi)有預(yù)知性。

3）傳統(tǒng)的定期檢驗(yàn)直接經(jīng)濟(jì)成本較高，性價(jià)比低，且具有一定的局限性是一種較為機(jī)械的、檢驗(yàn)時(shí)間固定的檢驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑳](méi)有根據(jù)裝置、設(shè)備的潛在損傷機(jī)理制定檢驗(yàn)方案和策略，導(dǎo)致檢驗(yàn)不足或檢驗(yàn)過(guò)度。

4）為提高經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)在生產(chǎn)計(jì)劃安排上盡量縮短停工檢修的工期，導(dǎo)致檢驗(yàn)工作任務(wù)緊張。尤其是對(duì)于工業(yè)管道，在有限的停車檢修期間內(nèi)很難完成大量的定期檢驗(yàn)工作，導(dǎo)致使用登記受到影響。

1 基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理模式

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理是以損傷模式識(shí)別為基礎(chǔ)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，結(jié)合在線檢測(cè)和基于損傷模式的剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)，排查設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的安全隱患，優(yōu)化設(shè)備的檢驗(yàn)檢修周期，實(shí)現(xiàn)對(duì)承壓設(shè)備的科學(xué)管理。

1.1 基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理模式主要技術(shù)路線

1）通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估篩查，提出風(fēng)險(xiǎn)管理措施，制定基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)策略；

2）實(shí)施在線檢測(cè)，降低失效可能性，減緩失效后果，如對(duì)于腐蝕減薄，主要以高溫測(cè)厚為主，輔以低頻導(dǎo)波、脈沖渦流檢測(cè)；對(duì)于隔熱層破損、局部超溫，主要采用紅外熱成像檢測(cè)；針對(duì)活性缺陷，可采用聲發(fā)射檢測(cè)；

3）依據(jù)在線腐蝕檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行剩余壽命預(yù)測(cè)，判斷能否可以安全運(yùn)行至下一檢驗(yàn)周期；

4）在停機(jī)檢修期間，對(duì)通過(guò)在線檢測(cè)不能有效地檢測(cè)出失效機(jī)理的設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充檢測(cè)；根據(jù)剩余壽命預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)不能服役到下一檢驗(yàn)周期的設(shè)備進(jìn)行更換；

5）根據(jù)檢驗(yàn)檢測(cè)的結(jié)果和檢修期間裝置的改造、工藝變更情況，對(duì)裝置風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行再評(píng)估，提出下一階段的風(fēng)險(xiǎn)管理措施和檢驗(yàn)策略。

1.2 基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理模式的預(yù)期效果

大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：設(shè)備的失效風(fēng)險(xiǎn)不是平均分配的，其中約20%的設(shè)備承擔(dān)了大約80%的風(fēng)險(xiǎn)[1]。通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分析可以找出成套裝置運(yùn)行中主要問(wèn)題和薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)合在線檢測(cè)和剩余壽命評(píng)估技術(shù)，可以根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)驅(qū)動(dòng)因素提出有針對(duì)性的檢驗(yàn)策略，根據(jù)裝置可接受的生產(chǎn)周期、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及檢驗(yàn)成本，優(yōu)化檢驗(yàn)行為。采用基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理新模式能夠?qū)崿F(xiàn)：

1）根據(jù)損傷模式識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果制定科學(xué)、合理的檢驗(yàn)策略，結(jié)合在線檢測(cè)、停機(jī)檢測(cè)、剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)等，在保證安全的同時(shí)，有效解決檢驗(yàn)周期和裝置檢修周期不一致、不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。

2）通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和有針對(duì)性的檢測(cè)，可以及時(shí)排除裝置中的安全隱患，對(duì)于在線檢測(cè)過(guò)程發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，企業(yè)可以提前進(jìn)行備件管理，在停機(jī)檢修期間更換，實(shí)現(xiàn)向預(yù)知性維修的轉(zhuǎn)變；

3）根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，采用在線檢測(cè)和停機(jī)檢測(cè)相結(jié)合的檢驗(yàn)方式，避免因停工檢修時(shí)間較短無(wú)法完成大量工業(yè)管道的檢驗(yàn)檢測(cè)，影響使用登記的情況，保證裝置合規(guī)合法地安全使用。

此外，采用基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理還可以有效的解決安全閥檢驗(yàn)周期過(guò)短的問(wèn)題，即根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果對(duì)安全閥進(jìn)行合理分類，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)高的安全閥重點(diǎn)檢查，校驗(yàn)周期短，風(fēng)險(xiǎn)低的安全閥適當(dāng)延長(zhǎng)其停機(jī)校驗(yàn)周期，為科學(xué)合理調(diào)整安全閥的校驗(yàn)周期提供依據(jù)。

綜上所述，采用基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理是一種全新的設(shè)備管理理念。可以有效解決傳統(tǒng)定期檢驗(yàn)中檢驗(yàn)過(guò)度、檢驗(yàn)不足、檢修時(shí)間短檢測(cè)任務(wù)重等問(wèn)題，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、在線檢測(cè)、剩余壽命預(yù)測(cè)及時(shí)排除裝置中的安全隱患，提高企業(yè)的備件管理水平，實(shí)現(xiàn)預(yù)知性維修，對(duì)保障煉化企業(yè)長(zhǎng)周期安全運(yùn)行具有重要的意義。

2 基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理模式的技術(shù)支撐

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)理念最早于21世紀(jì)初引入我國(guó)，國(guó)內(nèi)高校和科研機(jī)構(gòu)在消化和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開(kāi)展了相關(guān)的研究和試應(yīng)用。自“十五”以來(lái)，中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院等單位通過(guò)國(guó)家科技支撐計(jì)劃和質(zhì)檢公益性行業(yè)科研項(xiàng)目等對(duì)成套裝置重要設(shè)備失效模式預(yù)測(cè)、預(yù)知檢測(cè)與監(jiān)測(cè)、損傷發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)與缺陷評(píng)價(jià)、動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，建立起了一套以“預(yù)知檢測(cè)”和“動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理”為技術(shù)核心的大型承壓類成套裝置安全保障技術(shù)方法體系[2]。主要研究成果已在石油、化工行業(yè)數(shù)百套大型成套裝置承壓設(shè)備上成功應(yīng)用，積累了大量的工程實(shí)踐。

與此同時(shí)，相關(guān)的法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等相繼頒布實(shí)施，基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理理念得到了進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。2009年頒布的《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》采納了基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)，在其應(yīng)用條件、實(shí)施和檢驗(yàn)周期調(diào)整等方面給出了詳細(xì)的規(guī)定[3]；2011年發(fā)布實(shí)施的GB 150《壓力容器》提出，壓力容器設(shè)計(jì)階段應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[4]；2013 年頒布的《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》給出了基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)周期和檢驗(yàn)策略等的基本要求[5]。2011～2014年由中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院、合肥通用機(jī)械研究院等單位組織制定的GB/T 30579—2014《承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別》[6]和GB/T 26610.1—5《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則》[7]等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)發(fā)布實(shí)施，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的空白，為煉化企業(yè)大型成套裝置承壓設(shè)備基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理提供了技術(shù)支撐。

3 應(yīng)用案例

近年來(lái)，基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理已在中石油60%以上煉化企業(yè)的常減壓、催化裂化、催化重整、加氫裂化、延遲焦化等裝置上進(jìn)行了試應(yīng)用。

以某煉化企業(yè)千萬(wàn)噸常減壓裝置為例，該裝置共有126臺(tái)容器和1098條管道，由于管道數(shù)量特別多，為了科學(xué)合理的制定檢驗(yàn)策略，于2013年對(duì)該裝置進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（2015年裝置大檢修），對(duì)其中300多條風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高的管道進(jìn)行了在線檢測(cè)以降低其運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)；2015年大檢修期間，根據(jù)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)策略實(shí)施了停機(jī)檢驗(yàn)，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果、在線檢測(cè)和停機(jī)檢驗(yàn)結(jié)果等進(jìn)行了分析和對(duì)比驗(yàn)證。

3.1 損傷機(jī)理驗(yàn)證

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估給出的常減壓裝置的主要損傷機(jī)理是內(nèi)部腐蝕減薄和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。根據(jù)2013年和2015年檢驗(yàn)結(jié)果可知，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中認(rèn)為存在相關(guān)腐蝕機(jī)理的腐蝕回路中，設(shè)備和管道均存在不同程度的均勻腐蝕減薄或局部腐蝕減薄，證明了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)測(cè)的腐蝕減薄機(jī)理與實(shí)際是吻合的。2015年大檢修期間對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估認(rèn)為存在較高應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂可能性的28臺(tái)設(shè)備、44條管道進(jìn)行了磁粉、射線或超聲檢測(cè)，除原始焊接缺陷外，未發(fā)現(xiàn)裂紋型缺陷；導(dǎo)致開(kāi)裂敏感性預(yù)測(cè)值偏高是由于在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，腐蝕回路中腐蝕性組分含量一般取歷次分析報(bào)告的較高值，比實(shí)際介質(zhì)的雜質(zhì)含量要苛刻，故開(kāi)裂敏感性的預(yù)知值相對(duì)比較保守。

3.2 腐蝕速率預(yù)測(cè)值的驗(yàn)證

所有設(shè)備和管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估采用的和停機(jī)檢驗(yàn)實(shí)測(cè)的腐蝕速率偏差分布見(jiàn)圖1和圖2。由圖1和圖2可知，大多數(shù)設(shè)備和管道的RBI預(yù)測(cè)腐蝕速率高于實(shí)測(cè)值，說(shuō)明RBI預(yù)測(cè)值是偏于保守的；從腐蝕速率偏差分布看，大多數(shù)設(shè)備和管道的腐蝕速率偏差值在±0.1mm/a以內(nèi)。

圖1 設(shè)備腐蝕速率偏差分布圖

圖2 管道腐蝕速率偏差分布圖

3.3 應(yīng)用效果

通過(guò)在線檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)部分工業(yè)管道存在嚴(yán)重的腐蝕減薄，如1.0MPa的蒸汽線、含油污水管線、常頂油氣管線、常二中管線等均腐蝕減薄量均達(dá)到30%以上，使用單位在停車前進(jìn)行了備件管理，在停車檢修期間予以更換，實(shí)現(xiàn)了預(yù)知性檢修。通過(guò)實(shí)施基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理，采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、在線檢測(cè)、剩余壽命預(yù)測(cè)、停機(jī)檢驗(yàn)相結(jié)合的方法，科學(xué)合理的確定了裝置內(nèi)126臺(tái)容器和1098條管道的下次檢驗(yàn)周期，在降低檢驗(yàn)費(fèi)用的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了常減壓裝置內(nèi)各類設(shè)備和管道合規(guī)合法地安全使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理模式是一種全新的設(shè)備管理理念，是以損傷模式識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為基礎(chǔ)，采用基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)、在線檢測(cè)、剩余壽命預(yù)測(cè)等技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的定期檢驗(yàn)，不僅可以有效解決傳統(tǒng)定期檢驗(yàn)中檢修時(shí)間短檢測(cè)任務(wù)重、檢驗(yàn)過(guò)度或者不足、超期服役等問(wèn)題，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題企業(yè)可以提前進(jìn)行備件管理，實(shí)現(xiàn)向預(yù)知性維修的轉(zhuǎn)變。采用基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)管理，可以合理配置檢驗(yàn)和維護(hù)資源，形成依據(jù)裝置的停工檢修計(jì)劃開(kāi)展檢驗(yàn)檢測(cè)工作的設(shè)備管理，改變傳統(tǒng)的、被動(dòng)的根據(jù)設(shè)備的檢驗(yàn)周期來(lái)確定裝置的停車檢修周期，對(duì)于提高煉化企業(yè)的設(shè)備管理水平、保障煉化企業(yè)長(zhǎng)周期安全運(yùn)行具有重要的意義。

[1] 陳鋼，賈國(guó)棟，謝鐵軍，等． 關(guān)于完善我國(guó)壓力容器壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)范體系的思考[J]． 壓力容器，2006，（8）：40-44．

[2] Jia Guodong, Wang Hui, Li Xiang. Development on Predictive Maintenance Intelligent Management System of Static Equipments[A]. Proceedings of the ASME 2012 Pressure Vessels & Piping Division Conference[C]. Toronto, 2012.

[3] TSG R0004—2009 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S]．

[4] GB 150—2011 壓力容器[S]．

[5] TSG R7001—2013 壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S]．

[6] GB/T 30579—2014 承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別[S]．

[7] GB/T 26610.1—5 承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則[S]．

[8] 陳煒，呂運(yùn)容，程四祥，等． 基于風(fēng)險(xiǎn)的石化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行檢驗(yàn)優(yōu)化技術(shù)[J]． 壓力容器，2015，32（2）：69-53．

[9] 馬磊，賈國(guó)棟，王輝． 成套裝置承壓設(shè)備完整性管理[J]． 中國(guó)特種設(shè)備安全，2014，30（10）：1-3+37．

Brief Study on the Risk Based Inspection and Management Mode and the Application on Petroleum Refining and Chemical Enterprises

Luo Guanghui1Song Xiaojiang1Zhou Min1Shao Shanshan2Qian Xiaolong2Xie Guoshan2
(1. China National Petroleum Corporation Beijing 100007)
(2. China Special Equipment Inspection and Research Institute Beijing 100029)

This article introduces the equipment management problems of petroleum refining and chemical enterprises. The risk based inspection and management mode and its technical route are proposed. The new mode is applied on an atmospheric and vacuum distillation unit. With the analysis and comparison of risk based evaluation results, online and breakdown inspection results, the new management mode is proved to be feasible. The management of the petroleum refining and chemical enterprises can be upgraded by adopting risk based inspection and management, which means a great deal to the long-term safety operation of the pressure equipment in the petroleum refining and chemical enterprises.

Pressure equipment Long-term operation Risk based management Online inspection

X959

B

1673-257X(2015)12-0077-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.12.017

羅廣輝(1974～)，男，本科，高級(jí)工程師，從事設(shè)備管理工作。

2015-10-22）