基于RBI技術的石油化工壓力管道檢測系統研究

鄧亞華

摘要：中高風險以上的設備范圍在石化企業整體風險分布中占比較高，對設備進行全面準確的風險評估具有重要意義，風險評估過程包括RBI檢測及風險評價，基于RBI的定性判斷和定量計算是基于風險的檢測技術的主要方式，通過定性判斷獲取風險由高到低的排列順序，再將其中風險相對較高項完成定量RBI計算，進一步對風險高者完成定量RBI計算。文章主要對基于RBI技術的石油化工壓力管道檢測系統進行了研究，為準確計算出設備失效概率運用了可靠度理論，通過RBI方法的使用可對未來的失效概率或可靠度進行預估，可獲取較為完整準確的失效后果和失效概率，對石油化工壓力管道設備在系統中的地位及重要程度做出評估，在此基礎上完成檢測、維修資源的適當分配，有效提高了管道檢測系統的效率和準確率，為石油化工壓力管道檢測系統的完善和優化提高參考。

關鍵詞：石油化工壓力管道;風險評價;基于風險的檢測技術;檢測系統

中圖分類號：TE65 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）10-0061-04

作為優化檢驗策略方法的一種，RBI檢驗技術能夠對設備系統進行風險評估與優化檢驗，兼顧系統安全性與經濟性，在石油化工領域應用廣泛，該技術仍然是石油化工領域的發展重點。我國RBI技術的起步較晚，仍有較大的完善空間，以RBI理論研究為基礎，本文主要對基于RBI技術的石油化工壓力管道檢測系統進行了研究，通過運用基于風險評估的設備檢驗技術能夠準確采集現場設備數據，結合各類專業知識（包括腐蝕機理、材料力學等）及在具體裝置上的實踐運行效果實現對石油化工設備的風險評估及檢測過程，為石油化工壓力管道檢測系統的完善和優化提高參考。

1RBI技術原理

帕雷圖二八規則（維爾佛雷德·帕雷圖）同樣適用于生產領域，即較小比例的設備上通常集中了較大比例的風險，以風險分析為基礎的RBI技術可有效區別小比例的高風險設備，風險主要由失效可能性和失效后果構成，RBI對選定裝置通過系統論原理和方法的使用，完成對其各設備生產過程的風險（失效可能性和失效后果）評估過程，由高到低排列風險級別，據此找出薄弱環節，使檢維修費用得以有效降低，提高了檢驗效率，并據此制定安全技術建議及對策。①設備的失效機理是RBI失效可能性分析的重點，該分析過程由定性分析和定量分析構成，需對設備材料結構由運行環境引起的失效機理和速率進行充分考慮，據此完成失效模式的確定，對運行失效機理進行識別和監控，結合檢測數據、檢測有效性和預期的失效機理及速率，判斷各類型和模式的失效可能性。②在風險分析的基礎上通過RBI后果分析對某個設備項完成相對排序的建立，涵蓋了經濟、安全和環境，針對以設備失效后所造成的損失（包括生產經營、設備維修、安全和環境等）作為主要分析對象。RBI技術的動態過程如圖1所示，通過使用該技術能夠評估石化裝置的安全風險，據此完成裝置各部件風險等級的確定，以高風險部件作為檢測、維修的重點，采取有針對性的措施降低風險發生的概率，在此基礎上實現安全經濟的檢測方案的制定，RBI技術作為管理設備的有效手段以設備管理體系（以風險為向導）的建立為重點，其本身屬于動態持續改進的過程，能夠不斷強化RBI管理體系，改進和提高設備管理績效，從而使石化裝置的安全性和可靠性得以有效提高，在降低企業檢驗維修成本的同時提升設備安全穩定運行的周期，促進企業市場競爭力的提高。

2失效概率評價的局限性

多年的實踐經驗表明基于風險的檢測（RBI）方法在我國石化企業中起到了重要作用，顯著提高了生產的安全性和經濟性。我國中高風險設備的風險分布范圍明顯高于國外石化企業，在風險分布范圍中承壓設備的使用狀況是主要影響因素，主要原因在于：①管理水平與發達國家有差距，在設計、制造上部分設備和管道存在不同程度的缺陷，提高了失效可能性;②后續檢修的針對性不強，檢驗過程中缺乏對設備的損傷機理及部位的重視，檢驗缺乏有效性;③缺乏對處于超期服役狀態的部分裝置的有效檢驗。與服役時間相關的要素之一是機械次因子（RBI中）的壽命周期，承壓系統在設備使用初期，初始設計制造問題易提高失效概率，經穩定運行一段時間后到達壽命終點時再次加大了失效概率（符合耗散模型的故障率曲線）嘲。APl581提出將服役時間對失效概率的影響選擇設計壽命作為參量函數關系表示，先進工藝能夠針對設備全壽命周期中的風險在設計制造的早期進行識別、評價及控制（以設備將要服役的工藝條件為依據），將部分符合退化機理的設備設計合理的壽命周期（如腐蝕、疲勞、蠕變等較嚴重的環境），質量良好的設備制造可有效避免使用管理上長期超期服役現象的出現，此時失效概率評價方法較為合理。發達國家生產工藝的改變通常不會超過40年。失效概率評價方法（以設計壽命為基準）的局限性表現在：①對原始超標缺陷影響的考慮不足，我國石油化工設備早期設計制造過程中提出的設計壽命的科學合理性有待提高，不存在退化機理的設備的基準調整風險可采用APl581方法，在惡劣環境下使用的設備在設計壽命未知的情況下難以有效完成失效概率的評價。②工藝過程條件會會設計壽命產生直接影響，預定的設計壽命在工藝條件或生產操作要素發生改變通常需要進行調整。③由于FE與服役時間相關，服役時間超過設計壽命時，僅采用失效概率調整系數則難以科學合理的完成預估和檢測過程。石油化工壓力管道承壓結構由缺陷本身導致完整性被破壞會引發失效，設備的使用壽命受到缺陷和退化機理共同影響程度較深，不能僅以預先設定的設計壽命為依據。AP1581方法受到以設計壽命為基準的計算失效概率的局限，將石油化工設備的設計壽命用剩余壽命代替以作為計算失效概率的基準成為解決問題的方法之一，根據目前使用中承壓設備實際狀況及后續服役過程的工藝條件，對可能的退化機理與失效模式進行充分有效的分析，采用完整性評估方法及可靠度理論獲取合理的剩余使用壽命。

3可靠度在石油化工壓力管道中的應用

結構在規定的時間及條件內實現包括安全性、適用性、耐久性在內的預定功能的能力即為結構的可靠性，通常以可靠度對結構的可靠性進行度量，對統一標準的定義以現行結構可靠度為依據進行設計即結構在規定的時間和條件下（包括設計基準期，設計施工及管理過程）完成預定功能的安全作用的概率（包括安全、適用、耐久、特殊條件）。根據定義用結構的可靠概率（即結構能完成預定功能的概率）Ps表示度量結構可靠性大小。