基于风险的检测(RBI)在中国石化企业的实践及探讨隋祥波 唐 华大庆石化公司机动设备处二00八年十一月十六日基于风险的检测(RBI)在中国石化企业的实践及探讨大庆石化公司机动设备处 隋祥波 唐 华 1引言基于风险的检测(RBI)是一种追求系统安全性与经济性统一的理念与方法，它是在对系统中固有的或潜在的危险发生的可能性与后果进行科学分析的基础上，给出风险排序找出薄弱环节，以确保本质安全和减少运行费用为目标，优化检验策略的一种管理方式。上个世纪九十年代初期，欧美二十余家石化企业集团为了在安全的前提下降低运行成本，共同发起资助美国石油学会(API)开展RBI在石化企业(主要是炼油厂)的应用研究工作。1996年API公布了RBI基本资源文件API BRD 581的草案，2000年5月又公布API 581正式文件1。2002年5月正式颁布了RBI标准API RP 5802。十多年来，西方发达国家甚至亚洲的韩国、新加坡等国家和地区的石化炼油厂广泛应用了RBI方法进行成套装置中的承压设备的检验与维修，使得风险和检验维修费用都大幅度下降34。自上世纪末期中国有关高校与研究机构引入RBI概念57，中国国家科技部及中国石化也设立多项科研项目支持这项工作，2000年前后开展了一些定性的RBI工作，取得了一些成效8。2003年合肥通用机械研究所压力容器检验站(GMRI)、法国国际检验局(BV)与中国石化茂名分公司组成项目组，采用BV先进的软件及数据库，首次在中国国内石化企业开展定量RBI的应用工作。本文在总结茂名石化两套装置定量RBI实践的基础上，就中国开展RBI的若干问题进行讨论。2茂名石化风险分析结果概述9102.1RBI采用的软件及风险计算过程茂名石化两套装置风险分析采用的是法国BV开发的RB.eye软件，该软件的一个特点是界面友好，数据存取察看方便，可以实现风险计算排序，预测风险发展趋势，优化检验计划及推荐预防措施等功能。图1表明了RB.eye软件分别确定失效可能性与失效后果的过程。图1RB.eye软件计算过程方法示意图2.2项目工作范围乙烯裂解装置的设备、管道分布情况如表1示，共计261台设备，220条管线。加氢裂化装置的设备、管道分布情况如表2，共计98台设备，443条管线。表1乙烯裂解装置设备、管道数量统计表单元工段名称塔器容器反应器换热器管道100101石脑油裂解炉1011302102AGO/HCR裂解炉48258103循环乙烷裂解炉1459104石脑油裂解炉(新增)24124合计44台743条200201预分馏系统31399202急冷水塔和馏出物汽提塔系统21072203稀释蒸汽发生系统21290合计33台261条300301裂解气压缩机一至四段612118302MEA洗涤和再生系统37944303碱洗塔系统15260304裂解气压缩五段167181305低压脱丙烷塔系统22865306C2加氢系统3440合计78台508条400401脱甲烷塔预分馏系统16599402脱甲烷塔系统291185403甲烷化系统31419404脱乙烷塔和乙烯塔系统251080合计59台283条500501热分馏系统311392502C3选择性加氢系统13147合计22台139条600601乙烯制冷系统56125651丙烯制冷系统7714325268总计261台2202条表2加氢裂化装置设备、管道数量统计表工段工段名称塔器容器反应器换热器炉管道101加氢裂化系统6381104201新氢系统18998301脱丁烷/脱乙烷系统238259302分馏系统45102137401酸性气处理系统36845合计9383435443982.3腐蚀流与损伤机理按RB.eye软件数据库，乙烯裂解装置中共有100种工艺物流和62种腐蚀流，主要腐蚀介质有CL、H2S、H2、NaOH、MEA等。承压设备的主要失效形式有腐蚀减薄，应力腐蚀开裂和外部腐蚀三种。加氢裂化装置中共有44种工艺物流和34种腐蚀流，主要腐蚀介质有CL、H2S、H2、NH3、MEA等。承压设备的主要失效形式有腐蚀减薄，应力腐蚀开展、外部腐蚀和高温氢腐蚀等。2.4风险排序结果乙烯裂解装置风险分布情况如图2示，装置中没有处于高风险区的设备或管道，处于中高风险的20台设备与27条管线(如表3示)可以分为两类情况，一类是失效后果较为严重(如E区)，但失效可能性较低(如1区)，例如T-540丙烯精馏塔在1-E区，另一类是失效可能性较大(如5区)，便失效后果并不严重(如A区)，比如T260低压水气提塔在5-A区等。加氢裂化装置的风险分布情况如图3所示，处于高风险的有11台设备和8条管线(见表4)。设备风险分布管道风险分布图2乙烯裂解装置设备、管道风险分布情况管道风险分布设备风险分布图3加氢裂化装置设备、管道风险分布情况表3乙烯裂解装置中高风险设备和管道分布情况表单元设备数量管道数量1004132007430066400105002460000合计20台27条表4加氢裂化装置中高风险设备和管道分布情况表工段设备数量管道数量1012120100301423020140154合计11台8条2.5检验策略对每一台设备检验策略至少应包括查什么、在哪里查、用什么方法查、多长时间查一次等四方面内容。本质上就是依据一定的失效模式制定有效的检验方案，既要减少不必要的检验项目，又要有效降低设备的失效可能性。压力容器与管道都应当进行定期检验，这是由国家法规确定的。但查什么与在哪里查，在RBI中主要是依据失效机理、失效模式在设备与管道中寻找危害性缺陷。例如仅有减薄机理情况下，则只要在可能发生减薄的部位查壁厚的变化，而不必去查埋藏裂纹。对仅有应力腐蚀开裂机理情况下，就应在满足应力腐蚀开裂条件的部位查裂纹而不必去查高温损伤。对已投用67年的热壁加氢反应器只检查堆焊层的减薄与及密封面的开裂即可，不必过多检查其它内容。此外，对于不同风险等级的设备，检验程度(方法与比例)与检验时间间隔都可以根据RBI结果调整以降纸维修费用。从表5可以看出，RBI针对常见失效模式将检测方法有效性分为高度有效、通常有效、一般有效、效果差、无效五个档次，并非所有的设备都要选择高度有效或通常有效，只有高风险区的设备或中高风险区的失效可能性大的设备才选择通常有效以上的检验方法，对低风险区且失效可能性低的设备只进行一般有效的检验即可。检验的程度除与方法相关外，还与检验比例有关，表6则列出了石化设备常见失效模式的检验方法与比例的有效性级别。表5不同检测技术对各种破坏形式的检测有效性检验技术减薄焊缝裂纹近表面裂纹微裂纹/微孔形成金相变化尺寸变化鼓泡宏观检查1323XXX1313超声测厚133X3X23XX12超声检测X121223XXX磁粉检测(荧光)X123XXXXX渗透检测X13XXXXX声发射X13133XXX3X涡流1212123XXXX漏磁12XXXXXX射线检查133X3XXX12X尺寸测量13XXXX12X金相X23232312XX1高度有效2适度有效3可能有效X不常用表6RBI检验比例机理检验效率进入设备内部进行检验从外部进行检验全面减薄H 高度有效50100%表面目测，测厚50100%UT/RTU 通常有效20%(不拆内件)，外部测厚20UT/RT/测厚F 一般有效目测，不测厚23%，测厚P 效果差外部定点测厚少量测厚，记录I 无效不检少量测厚，记录不完善局部减薄H 高度有效50100%表面目测专家指定区域50100%UT/RTU 通常有效100%目测，测厚专家指定区域50UT/RTF 一般有效20%目测，测厚专家指定区域20%UT/RT，测厚P 效果差不检少量测厚或RT，专家不指定区域I 无效不检少量测厚，专家不指定区域硫化物SCCH 高度有效25100%的焊件湿荧光MT25100%的焊件横波UT，沿焊缝横向和平行扫描；或声发射后横波UT复检U 通常有效1024%的焊件湿荧光MT；或25100%的焊件MT或PT1020%的焊件横波UT；或50100%的焊件RTF 一般有效10%的焊件湿荧光MT；或25%的焊件MT或PT10%的焊件横波UT；或2049%的焊件RTP 效果差目测检查20%的焊件RTI 无效不检查不检查HICSOHICH 高度有效50100%的焊件湿荧光MT，加上对近表裂纹的UT无U 通常有效2049%的焊件湿荧光MT20100%的焊件自动UT；或声发射后人工UTF 一般有效20%的焊件湿荧光MT或50100%的焊件MT或50100%的焊件PT20%的焊件自动UT；或对20100%的焊件进行人工UTP 效果差50%的焊件PT；目测氢鼓泡20%的焊件进行人工UTI 无效不检查RT奥氏体不锈钢SCCH 高度有效95%PT/ET和UT暂无检测技术能达到“H”级U 通常有效60%PT/ET和UT95%自动或人工UT或100%AEF 一般有效30%PT/ET和UT67%自动或人工UTP 效果差5%PT/ET和UT30%自动或人工UT或60%RTI 无效