RBI 技術在寧夏石化煉油裝置中的應用

馬立明

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

基于風險的檢驗（Risk Based Inspection，簡稱RBI）是國際上新興的資產完整性管理技術，是一種以設備破壞而導致的介質泄漏為分析對象，并通過檢測實施風險控制的管理過程，其核心理念是追求系統安全性與經濟性的統一[1]。為了與國際接軌，滿足裝置長周期運行的需要，我國于20 世紀末也引進了RBI 技術應用。TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》和TSG D7005-2018《壓力管道定期檢驗規則》的頒布，為我國RBI 技術應用提供了堅實的政策保障。目前，RBI技術已在茂名石化、燕山石化、鎮海煉化等大型煉油化工企業得到了成功的應用[2－6]。

2020 年7 月，寧夏石化公司500 萬噸煉油廠停車首檢所有設備和管道均應用基于RBI 的檢驗方法，改變了以往被動、無針對性的傳統檢驗方式，達到了向基于裝置整體風險管控、基于潛在失效模式、基于安全性與經濟性統一的檢驗方式轉變，探索了科學施檢、規模示范的新思路。本文主要介紹RBI 技術在寧夏石化煉油裝置中的應用情況。

1 RBI 評估

1.1 RBI 評估范圍

本次評估包括了寧夏石化常壓、催化雙脫、MTBE、氣分、連續重整、柴油加氫、航煤加氫、PSA 等裝置和油品車間的壓力容器和壓力管道。

1.2 損傷機理分析

經腐蝕回路劃分，寧夏石化各評估裝置主要腐蝕機理如下：

常壓裝置主要損傷機理有：鹽酸腐蝕、環烷酸腐蝕、高溫硫腐蝕、酸性水腐蝕、濕硫化氫破壞、無機鹽腐蝕、沖刷和大氣腐蝕。

催化雙脫裝置主要損傷機理有：鹽酸腐蝕、環烷酸腐蝕、高溫硫腐蝕、酸性水腐蝕、濕硫化氫破壞、磨蝕、沖刷、外部腐蝕、胺腐蝕、胺應力腐蝕開裂、高溫氧化/脫碳、球化和大氣腐蝕。

MTBE 裝置主要損傷機理有：有機酸腐蝕和大氣腐蝕。

氣分裝置主要損傷機理有：濕硫化氫破壞和大氣腐蝕。

連續重整裝置主要損傷機理有：高溫硫腐蝕、高溫氫損傷、高溫蠕變、堿式酸性水腐蝕、氯化銨腐蝕、磨損、環丁砜腐蝕、濕硫化氫破壞和大氣腐蝕。

柴油加氫裝置主要損傷機理有：高溫硫腐蝕、氯化銨腐蝕、酸性水腐蝕、胺腐蝕、濕硫化氫破壞、胺應力腐蝕開裂、連多硫酸應力腐蝕開裂和大氣腐蝕。

航煤加氫裝置主要損傷機理有：高溫硫腐蝕、高溫H2S/H2腐蝕、環烷酸腐蝕、鹽酸腐蝕、酸性水腐蝕、高溫氫損傷、濕硫化氫破壞、連多硫酸應力腐蝕開裂和大氣腐蝕。

PSA 裝置主要損傷機理有：機械疲勞和大氣腐蝕。

油品車間主要損傷機理有：鹽酸腐蝕、濕硫化氫破壞和大氣腐蝕。

1.3 RBI 風險分析結果

寧夏石化各評估裝置RBI 風險分析結果（見圖1）。從圖1 中可以看出，大部分的評價單元均處于低風險和中風險區域，說明裝置大部分的風險由較少的評價單元承擔。因此，如果注重于風險較高的容器和管道，就能有效地控制成套裝置的大部分風險，可以極大地優化檢驗資源和降低運行風險。

圖1 RBI 風險分析結果

1.4 檢驗策略的制定

RBI 評估的最終目的是在滿足國家相關法規要求的前提下，優化和指導檢驗，避免出現傳統檢驗“過度檢驗”和“檢驗不足或無效”的現象。針對本次評估裝置的具體情況，檢驗策略的制定主要遵循以下幾個原則：

（1）檢驗方式的選取：對于壓力容器，優先選擇內部檢驗；如果存在較高外部破壞風險的，應同時對外部進行檢驗。

（2）檢驗范圍的選取：根據風險分析結果，將檢驗的重點放在風險比較高的評價單元上。對于風險不高的設備單元，適當降低檢驗檢測比例；對于風險不高的管道單元，按腐蝕回路進行抽檢。在評估時，RBI 分析人員與設備工藝人員共同對各評估裝置易出現腐蝕工段進行歸納，在檢驗過程中應重點關注。如常壓裝置的常壓塔頂系統以及裝置中的高溫設備和管線，催化雙脫裝置的反應再生系統以及分餾單元的設備和管線，連續重整裝置中的預加氫以及苯抽提工段的設備和管線等。

（3）檢驗方法的選取：根據各評價單元具體的損傷機理，選擇有針對性的檢驗檢測方法。本次為裝置首檢，應適當對安裝質量進行抽查。

（4）擴檢規定：在檢驗檢測實施過程中，如果發現異常情況，如裂紋缺陷或者減薄腐蝕嚴重、結構明顯變形，或者材料劣化嚴重，應按評估結果中的相同失效機理管道范圍內適當擴大抽查范圍并增加檢測比例，以查清缺陷的分布和性質。

2 檢驗實施情況及風險驗證

2.1 檢驗實施情況

2020 年7 月～8 月，檢驗單位依據RBI 檢驗策略實施停車檢驗。檢驗實施期間，評估單位RBI 分析人員駐寧夏石化對前期RBI 評估進行跟蹤，并對檢驗檢測質量、檢驗策略、檢驗方案及現場檢驗的一致性進行抽查，使RBI 評估與現場檢驗密切貼合；同時，及時與檢驗單位、寧夏石化共同協商對檢驗現場實施有困難的RBI 檢驗策略在保證檢驗有效性的前提下進行變更，不影響現場檢驗進度。

本次基于風險的檢驗缺陷檢出率高，尤其是壓力管道，部分減薄嚴重的壓力管道清單（見表1）。

表1 部分減薄嚴重的壓力管道清單

2.2 風險驗證

停車檢驗結束后，評估單位對檢驗數據進行收集，并對評估裝置的整體風險水平進行驗證評估。絕大部分壓力容器的腐蝕減薄在可接受范圍之內，管道腐蝕減薄量統計（見圖2）。從圖2 可以看出，管道減薄量較大（尤其是彎頭部位），這可能與管道的成型工藝及制造偏差有關。隨后，RBI 分析人員對各裝置評估腐蝕速率和實測腐蝕速率偏差進行了統計，所有評估裝置中壓力容器和壓力管道的腐蝕速率偏差基本符合正態分布，說明評估預測的腐蝕速率及風險與實際基本相符合。常壓裝置評價單元腐蝕速率偏差統計（見圖3）。

圖2 管道腐蝕減薄量統計

圖3 常壓裝置腐蝕速率偏差統計

3 亮點及不足

（1）將基于風險的檢驗策略指導停車檢驗，全面控制裝置整體風險，避免過度檢驗和檢驗不足，為提高檢驗有效性提供了方法。RBI 評估通過計算評估單元的風險等級及分析其潛在損傷失效機理，通過調整檢驗策略、提高檢驗有效性，缺陷檢出率高，滿足裝置長周期運行的要求。對于在檢驗過程中發現問題的或者本次檢驗未抽檢到的管道，RBI 評估單位在運行周期內按介質或者腐蝕回路抽取部分管道，推薦實施一些在線檢測手段，保證到下次檢驗周期前的安全運行。

（2）將檢驗結果與評估結果進行風險驗證可知：風險評估切實預測了裝置高風險的分布位置和高風險設備的潛在失效模式，使得檢驗效率得到質的飛躍。

（3）效益分析：基于風險的檢驗將檢驗的重點集中在風險較高的評價單元上，很大程度上減少了檢驗和檢驗輔助的工作量，縮短裝置的大修檢修時間（寧夏石化預定檢驗時間為15 d，按常規檢驗難以完成），克服了檢驗工期短、工作量大的難題，且檢驗費用縮減。本次實施基于風險的檢驗的直接檢驗費用較常規檢驗節省約405.2 萬元；而縮短的檢修時間及減少檢修后的計劃停車和非計劃停車給企業帶來的效益是難以估量的。

（4）不足：RBI 檢驗整體方案確定較晚，例如本次大修最終確定煉油廠整體裝置RBI 距離大修停車僅為一個月，這將導致RBI 檢驗策略提供較為匆忙，部分檢驗方案未能很好的結合檢驗策略制定（后經過與RBI 檢驗單位溝通對方案進行了修改，達到了要求），現場交底后搭設腳手架進度推遲。前期RBI 檢驗會議及現場交底負責人與實際檢驗負責人不一致，實際檢驗負責人變更為操作人員，造成多次檢驗交底。部分原計劃內檢設備變更為外檢。部分地下罐前期為內檢，然而現場檢驗時發現內部物料無法清理，且不具備開挖外檢的條件。說明前期檢驗計劃部分可行性不夠。隨后在與RBI 檢驗單位溝通后在保證檢驗有效性的前提下進行了變更。

4 結論與建議

（1）通過RBI 風險評估，確定了寧夏石化煉油裝置的各評價潛在損傷機理、失效可能性、失效后果和風險等級，并在此基礎上制定了基于風險的檢驗策略。

（2）經風險驗證，RBI 評估切實預測了裝置高風險的分布位置和高風險設備的潛在失效模式，使得檢驗效率得到質的飛躍。

（3）基于風險的檢驗，提高了企業對設備的完整性管理水平，缺陷檢出率高、企業檢修費用減少，能滿足裝置長周期運行的需要，并為裝置后期運行維護帶來不菲的效益。

（4）RBI 分析數據及結果不僅可以用于指導檢驗，還可以用于企業設備管理及安全管理的各個環節；建議車間基層設備管理人員要學會RBI 分析及使用分析結果，用分析結果指導日常維護及裝置檢維修，從而避免維護維修的盲目性。