基于RBI技術(shù)開展設(shè)備管理年度檢驗研究

張貴東，吳 丹，肖 巖

（1.中油撫順石化設(shè)備技術(shù)開發(fā)有限公司，遼寧 撫順 113000；2.中國廣核新能源控股有限公司，北京 100000；3.中國石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113000）

無論是國外還是國內(nèi)，無論是國企還是私企，煉化公司之間的競爭越加激烈。就多數(shù)煉化企業(yè)現(xiàn)狀而言，如某一煉化企業(yè)就有多個生產(chǎn)裝置和輔助裝置，其中的部分裝置投入運行已達20 a以上。依據(jù)浴盆曲線[1]可知，如圖1所示，在服役初期（一般在投用3 a以內(nèi)），因設(shè)計、安裝等因素考慮不足等客觀原因，故障發(fā)生的概率較高，在服役中期（一般介于3～20 a之間），出現(xiàn)故障的概率不高，在服役后期（一般在20 a以上），尤其是達到20 a以上的，隨著特種設(shè)備服役年限的增加，出現(xiàn)故障的概率越來越高的客觀事實。

基于此，在特種設(shè)備管理方面，為了提高煉化企業(yè)競爭力，需要煉化企業(yè)各裝置要達到全壽命周期、長停工檢修周期、平穩(wěn)且安全的運行條件要求，減少特種設(shè)備因泄漏等原因的非計劃停工次數(shù)，如裝置至少要達到4 a一大修，力爭5 a一大修?；跓捇髽I(yè)裝置現(xiàn)狀的客觀事實，在有限的人、機、料、法及環(huán)的前提下，需要提高特種設(shè)備的管理使用水平和開展預(yù)知維修等方式來達到以上相關(guān)要求。為了提高特種設(shè)備的管理使用水平，其中重要的一個環(huán)節(jié)就是如何更有效和更有操作性地開展并實施年度檢驗[2-4]工作。

通過煉化企業(yè)自身反饋，在有限資源條件的前提下，對于年度檢驗工作開展的效果不是很好，其根本原因主要在于不知如何更有效地和更有操作性開展。而年度檢驗工作的難點根本原因在于：首先，不知如何識別劃分工作重點，如不知如何有效并系統(tǒng)地分析和篩選出各種風(fēng)險等級的特種設(shè)備；其次，不知如何有效地按照安全技術(shù)規(guī)范的要求進行年度檢驗的具體檢測實施。

因此，為了更好地進行煉化企業(yè)特種設(shè)備的年度檢驗工作，首先需要研究并借助RBI技術(shù)——基于風(fēng)險的檢驗（英文全稱為Risk Based Inspection，英文簡稱為RBI），通過發(fā)揮RBI分析技術(shù)[5-7]的優(yōu)勢，進行年度檢驗檢驗策略的優(yōu)化，其次根據(jù)風(fēng)險等級情況再進行有針對性地消減措施的實施。

1 RBI技術(shù)含義和優(yōu)勢

RBI技術(shù)含義是基于安全和經(jīng)濟等因素相互協(xié)調(diào)，進而相互融合的工作理念。對于煉化企業(yè)來講，進行RBI工作具有重要的意義，因為RBI可以對特種設(shè)備進行風(fēng)險等級的劃分，如圖2所示，風(fēng)險是由圖2所示的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)進行相應(yīng)數(shù)值組合，根據(jù)組合后的數(shù)值所處于圖2的相應(yīng)位置，來確定風(fēng)險，其中縱坐標(biāo)表示失效可能性，失效可能性發(fā)生的概率從下到上是由最低級逐漸升至最高級，橫坐標(biāo)表示失效后果，失效后果產(chǎn)生的嚴(yán)重程度從左到右是由最低級逐漸升至最高級。

大量的特種設(shè)備檢測數(shù)據(jù)表明，根據(jù)二八定律：主要由20%左右的特種設(shè)備承擔(dān)不少于80%的風(fēng)險，因此，在有限資源條前提下，只有先進行風(fēng)險等級的劃分，才可以根據(jù)風(fēng)險等級的程度再進行后續(xù)的工作，這是傳統(tǒng)的檢測所不具備的。RBI分析[8-9]與傳統(tǒng)的檢測相比，還有以下主要優(yōu)勢：識別各種風(fēng)險的特種設(shè)備，提供優(yōu)化的檢驗策略，采用有針對性的檢測技術(shù)來進行檢測，將檢測費用等資源重點投入到風(fēng)險為不可接受的特種設(shè)備，提高裝置的設(shè)備管理水平，實施相對應(yīng)的風(fēng)險消減措施等。

2 研究裝置的選取和技術(shù)路線

根據(jù)煉化企業(yè)的特點，為了更具有代表性和針對性，本次年度檢驗研究選取的是使用超過20 a的蒸餾裝置進行研究。

為了更有有效開展和實施。首先研究采用RBI何種分析方式，更便于對壓力容器和工業(yè)管道進行風(fēng)險等級的劃分。其次研究針對于裝置不可接受的風(fēng)險等級和其所處于風(fēng)險矩陣的位置等因素進行壓力容器和工業(yè)管道檢驗策略優(yōu)化的制定。最后進行檢驗策略優(yōu)化后的相關(guān)消減實施，進而，消減不可接受的風(fēng)險。

3 研究采取何種分析方法及其原理

3.1 RBI分析方法

RBI分析方法主要有定性分析方法、定量分析方法及半定量分析方法，共計3種分析方法，需要根據(jù)資源條件、裝置特點、人員能力和適用情況以及應(yīng)用程度等因素，來選取RBI的分析方法。

定性分析方法可以應(yīng)用于裝置，裝置的全部或者部分區(qū)域，區(qū)域的單條工業(yè)管道或者單臺壓力容器3種范圍。定性分析不需要確定腐蝕速率和檢測日期等因素，主要是對相關(guān)因子要素，先進行分析，再對相關(guān)因子進行賦值，最后，通過計算得出失效可能性和失效后果的數(shù)值，進而，對設(shè)備進行風(fēng)險等級的劃分。同時，定性分析對RBI分析應(yīng)用軟件的依賴不高，進行定性分析時，可以通過辦公軟件就可以完成定性分析。

半定量分析方法通常應(yīng)用于裝置的全部或者部分區(qū)域，區(qū)域的單條工業(yè)管道或者單臺壓力容器2種范圍，半定量分析，僅對部分要素進行數(shù)值的選取，只能給出風(fēng)險等級，不能計算具體的數(shù)值，適用于專項特殊情況的應(yīng)用。

定量分析方法可以應(yīng)用于裝置，裝置的全部或者部分區(qū)域，區(qū)域的單條工業(yè)管道或者單臺壓力容器3種范圍，定量分析也需要對分析的要素進行相應(yīng)的數(shù)值的選取，最后，根據(jù)數(shù)值的選取情況進行風(fēng)險等級的劃分，但定量分析方法對RBI分析應(yīng)用軟件要求很高，因為很難通過人工進行計算，同時尤其是對整個裝置的分析，對RBI分析應(yīng)用軟件要求就更高。

為了更好地長期開展和應(yīng)用RBI分析技術(shù)，通過分析本文采用的是RBI分析方法中的定性分析，針對于RBI的定性分析，要做好數(shù)值的選取工作，需要了解裝置的運行數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，需要熟知設(shè)備的各個環(huán)節(jié)、損傷模式分析[10]（其中關(guān)于損傷模式分析，對于RBI的分析，尤其是對失效可能性的分析，起到很重要的作用），同時，需要知道工藝介質(zhì)的屬性，如，自燃點和毒性等因素。

3.2 RBI定性分析原理

對設(shè)備進行RBI定性分析[11]的主要過程分析分為失效可能性和失效后果，無論是失效可能性還是失效后果，均應(yīng)進行賦值前的分析，賦值，賦值后的計算，通過計算結(jié)果來得出設(shè)備的失效可能性因子和失效后果因子，最后，根據(jù)失效可能性因子和失效后果因子來確定失效可能性等級和失效后果等級，進而，對設(shè)備進行的風(fēng)險等級的劃分。

裝置進行失效可能性的分析時，主要從6個方面進行分析，6個方面如圖3所示。

裝置進行失效后果的燃燒與爆炸分析時，主要從6個方面進行分析，燃燒與爆炸分析的6個方面如圖4所示。

在評估中毒后果時，僅分析可能導(dǎo)致的瞬間中毒，針對裝置進行失效后果的中毒分析時，主要從4方面進行中毒分析如圖5所示。

通過對蒸餾裝置數(shù)據(jù)和信息的采集，腐蝕回路和腐蝕流的分析，物流回路和物流種類的分析。根據(jù)RBI定性分析方法的實施，對壓力容器和工業(yè)管道進行風(fēng)險等級排序。本裝置壓力容器的風(fēng)險等級排序結(jié)果和所處于風(fēng)險矩陣的位置如圖6所示，本裝置工業(yè)管道的風(fēng)險等級排序結(jié)果和所處于風(fēng)險矩陣的位置如圖7所示。

4 檢驗策略優(yōu)化

4.1 檢驗策略初步優(yōu)化

在檢驗策略優(yōu)化制定過程中，本文研究的主要研究目標(biāo)是研究不可接受的風(fēng)險等級的特種設(shè)備，通過與蒸餾裝置管理人員溝通，裝置管理人員要求篩選出失效可能性大于3的壓力容器和工業(yè)管道，篩選出失效后果大于C的壓力容器和工業(yè)管道，其中壓力容器實施檢測的數(shù)量為9臺，占壓力容器總數(shù)的12.4%；工業(yè)管道實施檢測的數(shù)量為37條，占工業(yè)管道總數(shù)的25.9%，如圖8所示。其中實施檢測的容器和管道的總數(shù)占整個裝置容器和管道總數(shù)的21.3%，對整個裝置來講，通過檢測數(shù)據(jù)的分析，從側(cè)面驗證了二八定律。通過風(fēng)險等級劃分，進行檢驗策略初步優(yōu)化，節(jié)省了約80%的工作量，僅就測厚工作就會至少減少200處保溫拆除和至少會減少壁厚測定3 000點。因此，通過檢驗策略初步優(yōu)化，很好地將工作重點放在約20%的工作重點上來。

4.2 檢驗策略深度優(yōu)化

通過圖6和圖7風(fēng)險矩陣圖的位置，可以看到無論是壓力容器還是工業(yè)管道的風(fēng)險等級主要位于以失效可能性為主導(dǎo)的風(fēng)險等級上，同時，在失效可能性分析中，又以失效因子作為主要失效因素，主要失效因素是以腐蝕減薄和環(huán)境開裂（濕硫化氫破壞）為主，因此，對于可接受閾值以上的壓力容器和工業(yè)管道，在進行風(fēng)險消減措施時，進行檢驗策略的深度優(yōu)化時，主要考慮通過在役實施無損檢測的方式，進行風(fēng)險等級的消減措施。

若當(dāng)在進行無損檢測實施時，尤其是針對同一環(huán)境開裂損傷機理時，先抽取一定數(shù)量的壓力容器和工業(yè)管道進行無損檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時，再對相同的損傷模式，進行相關(guān)的無損檢測工作。此檢驗策略深度優(yōu)化的制定，又進一步至少減少初步優(yōu)化后50%的無損檢測工作量。

因此，在制定相關(guān)的檢測方法時，共分為3種方式，一種是實施檢測，用√表示；一種是不實施檢測（一般表示不具有環(huán)境開裂損傷模式和不滿足無損檢測客觀條件等），用×表示；一種是待定檢測（主要根據(jù)實施檢測后的壓力容器和工業(yè)管道是否存在超標(biāo)缺陷，來決定是否需要對待定檢測的壓力容器和工業(yè)管道實施相應(yīng)的檢測），用□表示，詳見表1和表2代表部分壓力容器和工業(yè)管道。因此，通過此深度優(yōu)化，又進一步節(jié)省了相關(guān)的人力、物力等相關(guān)資源。

表1 壓力容器檢驗策略明細(xì)

表2 工業(yè)管道檢驗策略明細(xì)

5 檢驗策略優(yōu)化后的實施

為了更好地進行檢驗策略優(yōu)化后的實施，需要對本裝置采用具有針對性的無損檢測方法。因為，在無損檢測現(xiàn)場，有些是難以進行實施檢測的，如，因生產(chǎn)工藝等原因，難以滿足無損檢測實施的先決條件。同時，在制定檢驗策略優(yōu)化的前期，需要研究學(xué)習(xí)并掌握各種無損檢測[12]方法的理論知識和各自的適用條件等相關(guān)內(nèi)容，需要與專業(yè)的檢驗檢測機構(gòu)協(xié)同合作，才可以更好地進行檢驗策略的優(yōu)化，才可以更有利于優(yōu)化后進行相關(guān)無損檢測的實施，進而有針對性并且更有效地開展風(fēng)險消減措施。

6 結(jié)束語

通過有代表性的蒸餾裝置，采用RBI分析方法中的定性分析，發(fā)揮RBI優(yōu)勢。通過借鑒RBI分析技術(shù)，既可以將RBI的優(yōu)點應(yīng)用于年度檢驗中，又可以對安全技術(shù)規(guī)范的年度檢驗的相關(guān)規(guī)定進行更有效和更有操作性地實施；通過檢驗策略初步優(yōu)化和深度優(yōu)化，僅就拆保溫和測厚工作就至少減少80%的工作量，這不僅節(jié)省了大量的人力、物力和財力，也大大降低了現(xiàn)場作業(yè)的安全風(fēng)險；同時也為裝置日后的重點日常管理和日常巡檢（在巡檢過程中，重點關(guān)注裝置不可接受的風(fēng)險）以及為后續(xù)的定期檢驗工作提供依據(jù)。進而，為蒸餾裝置經(jīng)濟、安全、穩(wěn)定和長周期生產(chǎn)提供了技術(shù)支持。