石化裝置小管徑管道風險管理研究

鄭慶元，路篤輝

（1.浙江機電職業技術學院，杭州 310000；2.中國特種設備檢測研究院，北京 100029）

0 引言

石油化工裝置在生產過程中普遍存在易燃、易爆、有毒、強腐蝕性的介質，這給壓力容器和壓力管道的管理都帶來了挑戰。根據《特種設備目錄》（2014年）[1]對壓力管道的定義，公稱直徑在50 mm以下的管道已經不屬于特種設備管理范疇。但是在50 mm以下的管道中（以下簡稱小管徑管道）仍然存在著一些危害性較高的介質，如何對這類定期檢驗外的潛在高危管道進行管理，是對石化企業不小的挑戰。眾多企業在對小管徑管道進行管理時會存在以下難點：1）小管徑管道臺賬信息不完整且參數缺失嚴重，而臺賬是企業進行設備完整性管理的基礎。2）年度檢查中小管徑管道存在不檢或雖抽檢但缺乏理論和數據的支撐，更多依據現場經驗。更沒有對潛在的高風險管道進行重點關注，維修資源得不到合理的優化，且檢驗范圍往往無法覆蓋裝置所有的潛在損傷機理。3）年度檢查中僅進行宏觀檢驗和測厚，未采用無損檢測手段，這是遠遠不夠的。在檢驗過程中應針對潛在的損傷機理使用高度有效的無損檢測手段，還應避免因過度檢驗而增加成本。

本文將引入RBI（基于風險的檢驗）這一技術，RBI技術是從風險管理的角度出發，對有限的人力、物力資源進行合理的分配，在降低小管徑管道檢驗工作量的基礎上，確保重點檢驗對象的檢驗，檢驗范圍能夠覆蓋所有腐蝕機理，以此來全面關注裝置的整體風險。

1 RBI技術介紹

目前特種設備定期檢驗時往往是在裝置大修期間對壓力管道進行100%檢驗，這樣會消耗大量的人力、物力資源；而小管徑管道不屬于定期檢驗的范圍，特檢機構、企業往往都不會去檢驗，這樣極易忽視對其中高風險管道的管理。

RBI通過分析計算出所有管道在某一時間點的風險等級，并對風險進行排序，以此保證高風險的管道能得到更多的關注，低風險的管道也能同時兼顧。根據風險的高低進行有重點的檢驗，根據不同的潛在損傷機理采取相應的檢測手段，使得檢驗和維修資源得到合理的配置[2-4]。

目前國內眾多石油化工企業都已實施RBI技術，包括鎮海煉化、海南煉化、廣西石化、華北石化、茂名石化、燕山石化、中海殼牌、中沙石化、中金石化、寧波海越、萬華化學等，都已全部或部分裝置應用了RBI。其中，部分企業已經開始自行開展RBI技術的應用，如中海殼牌、萬華化學等，已經開始重視對小管徑管道的風險管理。可以確定的是，企業自主實施RBI技術將是一種風險管理的趨勢。

2 風險管理實例分析

本文以某石化企業乙烯裝置為例，在該裝置小管徑管道中實施RBI技術，以此驗證RBI技術在小管徑管道風險管理中所取得的效果。為保證RBI的順利實施，特制訂詳細的項目實施流程，如圖1所示，整個評估過程應嚴格按照項目流程進行。

圖1 RBI實施流程圖

2.1 確定項目范圍

組織召開項目開工會，取得與會人員的一致支持，通過開工會確定出RBI的實施范圍、人員組成、進度節點等項目關鍵點。確定此套乙烯裝置中含有小管徑管道859條，將其劃分為859個評價單元。

2.2 數據資料收集與整理

在RBI評估中，涉及的資料較多，在本次小管徑管道評估中，主要收集了小管徑管道的臺賬、管道單線圖、PID（管道儀表流程圖）、PFD（工藝物料平衡圖）、工藝流程說明書、物流平衡表、在線監測數據、取樣點化學分析數據、檢維修記錄與檢驗報告等。

2.3 腐蝕調查

對裝置的腐蝕情況進行調查，了解裝置中的關鍵設備是否發生過事故，是否發生過嚴重腐蝕、應力開裂現象，外腐蝕是否嚴重，是否存在疲勞、設計不合理、工藝波動等現象。

2.4 腐蝕回路、物流回路劃分

詳細了解裝置的工藝原理及流程，對裝置進行腐蝕回路和物流回路的劃分。

1）腐蝕回路劃分原則。通常將潛在損傷機理相同的設備劃定為一個腐蝕回路[5]，同一腐蝕回路之間可能是不相連的。

2）腐蝕回路劃分目的。將裝置的腐蝕情況直觀地體現在PID/PFD圖上，便于企業人員了解裝置的整體腐蝕情況并進行腐蝕管理。

3）物流回路劃分原則。以緊急切斷閥、泵作為劃分點，將由此形成的封閉回路劃定為一個物流回路。

4）物流回路劃分目的。用以確定發生泄漏后介質的泄漏量，是失效后果的衡量指標。

2.5 腐蝕機理確定

RBI評估中通常將損傷劃分為如下模塊：內部減薄技術模塊、外部損傷技術模塊、應力腐蝕開裂技術模塊、高溫氫損傷技術模塊、脆性斷裂技術模塊、襯里破壞技術模塊、機械損傷技術模塊、材質劣化技術模塊[6]。

經分析，該裝置小管徑管道中主要的潛在損傷機理有：內部腐蝕減薄（包括均勻腐蝕減薄和局部腐蝕減薄）、堿腐蝕、堿應力腐蝕開裂、酸式酸性水腐蝕、濕硫化氫破壞、沖刷、大氣腐蝕、球化等。

2.6 分析計算

利用RBI評估軟件或自行建模進行分析計算，得出各管道的風險等級，經計算該裝置小管徑管道在2022年8月31日的風險分布情況如圖2所示。由圖中可以看出，在小管徑管道中，仍然存在著風險等級為中高風險的評價單元。

圖2 2022年8月31日風險分布（檢驗前）

2.7 檢驗策略的制定

根據各管道的風險等級、長度、材質、潛在機理等，按照一定的抽檢原則制定該裝置管道的檢驗策略并確定檢驗時間。

若抽取的管道在檢驗時未發現缺陷，下個抽檢周期時盡量避免重復抽查；若抽取的管道在檢驗時發現問題，則應在相同損傷機理的管道中擴大檢驗范圍重點排查，且下個抽檢周期還應再次重點抽查，以跟蹤缺陷的發展。

根據計算出來的2022年8月31日的管道風險等級，共計抽檢小管徑管道54條，檢驗抽查率僅為6.3%，且覆蓋所有損傷機理，并對有開裂機理的管道除了基本的宏觀檢查與測厚外，還增加了表面以及埋藏開裂檢測手段，在低資源投入的前提下有效監控了裝置小管徑管道的整體風險。裝置中小管徑管道潛在的損傷機理統計及抽檢情況如表1所示。

表1 潛在損傷機理統計及抽檢數量

2.8 再評估風險驗證

風險的評估是一個循環的過程，實施RBI再評估可有效了解檢驗實施后裝置的現行、未來風險及檢驗的有效程度。

檢驗完成后，收集該裝置小管徑管道的檢驗數據，計算腐蝕速率，調整相關機理敏感性，重新進行RBI分析計算，得到2022年8月31日檢驗后的裝置小管徑管道風險分布情況，如圖3所示。

圖3 2022年8月31日風險分布（檢驗后）

對比檢驗前后裝置中小管徑管道的風險分布可知，檢驗后裝置中風險等級為中高風險的小管徑管道數量減少了5個，中風險管道數量減少了770個，裝置的整體風險明顯下降，這表明RBI技術在小管徑管道的風險管理中表現出很好的效果，檢驗前后小管徑管道的風險變化情況如圖4所示。

圖4 檢驗前后小管徑管道風險變化情況

3 結語

把RBI技術應用于小管徑管道的風險管理中，在以下方面都能體現出優勢：1）針對年度檢查，可依據小管徑管道的評估風險等級抽取風險較高的單元進行重點檢驗并可以同時兼顧低風險的管道，抽檢范圍可覆蓋裝置所有潛在損傷機理。2）針對日常管理，依據RBI及歷年檢驗結果，若發現風險較高處，可采取在線監測、定點測厚、在線檢驗等降險措施。該裝置中剩余的14條中高風險小管徑管道可在日常管理中多分配一些資源，定期進行檢驗觀察。3）在RBI實施過程中，會對裝置的小管徑管道臺賬進行一次梳理，以往經驗表明，這一過程可幫助企業糾正很多的臺賬錯誤信息。4）依據裝置腐蝕回路圖及設備風險等級可全面了解裝置的風險分布情況及損傷機理分布，為裝置的完整性管理打下基礎。

受評估機構資質的影響，RBI的運用范圍還局限于幾家大型特種設備檢驗機構。但其作為風險管理的一種新技術，在石化裝置小管徑管道風險管理中是極有實用價值的，石化企業可自行開展評估工作，彌補定期檢驗的缺口。相信隨著技術的推廣及風險管理理念的深入，RBI會得到越來越廣泛的運用，風險管理理念將深入人心。