RBI風(fēng)險評估在煉油裝置腐蝕調(diào)查中的應(yīng)用

王 靜，劉忠友

(中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司，北京 102500)

RBI風(fēng)險評估在煉油裝置腐蝕調(diào)查中的應(yīng)用

王 靜，劉忠友

(中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司，北京 102500)

基于風(fēng)險的檢測(risk-based inspection，RBI)是基于風(fēng)險管理思想的設(shè)備管理新技術(shù)。腐蝕調(diào)查是全面掌握裝置腐蝕信息，評價裝置腐蝕狀態(tài)的有效手段，目前在各石化裝置停工檢修期間得到廣泛應(yīng)用。介紹了燕山石化煉油裝置腐蝕調(diào)查及RBI風(fēng)險評估工作的開展?fàn)顩r;以四蒸餾裝置為例，對其評估結(jié)果進行了詳細(xì)的討論;在此基礎(chǔ)上提出了“基于裝置腐蝕調(diào)查的RBI風(fēng)險評估”理念和設(shè)想，并圍繞這一理念對此項工作的開展提出了相關(guān)的建議和展望，即將兩項工作的開展結(jié)合起來，使其結(jié)果互為應(yīng)用、佐證和指導(dǎo)，提高風(fēng)險評估結(jié)果的有效性和實用性，為裝置腐蝕防護工作的有效開展提供指導(dǎo)。

RBI風(fēng)險評估 腐蝕調(diào)查 失效 腐蝕數(shù)據(jù)庫

RBI是基于風(fēng)險管理思想的設(shè)備管理新技術(shù)，自20世紀(jì)90年代以來，在世界上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用［1］。該技術(shù)的有效應(yīng)用依賴于設(shè)備服役條件下的破壞機理、失效模式、后果分析等完整的數(shù)據(jù)支持［2，3］，在此方面，國內(nèi)目前尚未建立起較為完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，這直接影響了RBI技術(shù)的實際應(yīng)用效果［4］。

腐蝕調(diào)查是在裝置停工期間，通過深入裝置現(xiàn)場，進入設(shè)備內(nèi)部，檢查本運行周期內(nèi)設(shè)備腐蝕狀況，評價腐蝕狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)腐蝕隱患，全面掌握裝置腐蝕信息。對裝置設(shè)備發(fā)生的腐蝕類型、腐蝕部位、腐蝕材料、腐蝕特征、腐蝕影響因素等做出歸納，經(jīng)過長期的數(shù)據(jù)積累及分析，可總結(jié)出裝置腐蝕發(fā)生的判斷原則，并形成腐蝕數(shù)據(jù)庫。如將這一工作獲得和積累的數(shù)據(jù)及經(jīng)驗引入RBI風(fēng)險評估系統(tǒng)，開展基于裝置腐蝕調(diào)查的風(fēng)險評估工作，使兩個環(huán)節(jié)的結(jié)果及數(shù)據(jù)互為應(yīng)用、指導(dǎo)和佐證，勢必會提高對設(shè)備失效模式及后果的準(zhǔn)確把握，從而提高評估結(jié)果的可靠性和實用性，為裝置防腐工作的開展提供有效的指導(dǎo)。

1 腐蝕調(diào)查在公司煉油裝置的應(yīng)用

公司煉油裝置2008年共進行了烷基化、二蒸餾、中壓加氫、連續(xù)重等10套檢修裝置的腐蝕調(diào)查。

在腐蝕調(diào)查過程中多次發(fā)現(xiàn)設(shè)備重大腐蝕隱患，包括糠醛加熱爐彎頭一處腐蝕穿孔，9處嚴(yán)重減薄;二蒸餾減頂揮發(fā)線腐蝕穿孔;石蠟加氫換熱器E201B封頭出現(xiàn)氫鼓包;中壓加氫加熱爐爐管腐蝕減薄嚴(yán)重等重要腐蝕問題。同時發(fā)現(xiàn)各裝置水冷器管程出入口泥垢、雜物多，犧牲陽極塊消耗大，部分換熱器管程堵管率高等問題。通過調(diào)查，對這些腐蝕問題作了分析并給出了相應(yīng)的處理意見。

2 RBI風(fēng)險評估在煉油裝置的開展?fàn)顩r

公司煉油裝置中，連續(xù)重整、中壓加氫、新區(qū)蒸餾、延遲焦化、一蒸餾、三催化裂化6套煉油裝置先后應(yīng)用RBI技術(shù)做了風(fēng)險評估，其中，連續(xù)重整、中壓加氫裝置完成了驗證檢驗。評估結(jié)果對裝置運行的風(fēng)險管理及檢驗計劃的制定都給出了較為詳細(xì)的建議，但對于評估結(jié)果的驗證和應(yīng)用工作還有很大的提高空間。以新區(qū)蒸餾的RBI評估為例，對RBI評估過程中存在的問題進行探討。

2.1 新區(qū)蒸餾裝置RBI評估結(jié)果

新區(qū)蒸餾裝置2008年10月完成了RBI風(fēng)險評估，此次評估包括131臺壓力容器及235條壓力管道，評估結(jié)果總風(fēng)險分布見圖1，安全風(fēng)險分布見圖2。評估結(jié)果表明，該裝置塔設(shè)備和儲罐等設(shè)備的失效可能性相對較低，換熱器的換熱管失效可能性均較高。失效可能性≥4的單元共有30個(設(shè)備17個，管道13個)，分別如表1、表2所示。失效可能性高的單元主要在換熱區(qū)，疲勞失效可能性較高的管線單元有10個。

圖1 2008年新區(qū)蒸餾裝置各單元總風(fēng)險矩陣Fig.1 The total risk matrix of distillation unit in liberated area,2008

圖2 2008年新區(qū)蒸餾裝置各單元安全風(fēng)險矩陣Fig.2 The security and risk matrix of distillation unit in liberated area,2008

表1 可能性等級大于等于4的壓力容器Table 1 The grade of possibility of pressure vessels which are equal or greater than 4

表2 失效可能性等級大于等于4的壓力管道Table 2 The grade of failure possibility of pressure pipeline which are equal or greater than 4

2.2 對評估結(jié)果存在問題的探討

由于新區(qū)蒸餾裝置目前沒有機會開展該裝置停工期間的腐蝕調(diào)查，因此結(jié)合該裝置的實際運行情況及防腐監(jiān)測的結(jié)果對該評估結(jié)果進行探討。

2.2.1 與腐蝕監(jiān)檢測結(jié)果的比較驗證

四蒸餾裝置的監(jiān)檢測體系包括對設(shè)備管線的定點超聲波測厚及在線監(jiān)測兩部分。定點測厚測點1492點，其中高溫布點896點，低溫布點596點;在線監(jiān)測包括電桿探針10個，pH探針3個。統(tǒng)計2008年6月到2009年6月該裝置周腐蝕速率報警的情況(周腐蝕速率大于等于0.25 mm/a)如表3，從表中可以看出減壓塔底渣油線、減壓過汽化油線腐蝕速率較大，腐蝕趨勢明顯。后經(jīng)現(xiàn)場測厚發(fā)現(xiàn)，減壓過汽化油線P-1017/1出口彎頭嚴(yán)重減薄，最小厚度僅有3.9 mm，而其原規(guī)格壁厚為5.5 mm。因此，綜合監(jiān)檢測結(jié)果，認(rèn)為過汽化油線失效可能性應(yīng)該較大，而在此次RBI評估結(jié)果中并沒有反應(yīng)。

表3 在線監(jiān)測周腐蝕速率報警表Table 3 corrosion rate alarm tables in on line monitoring system

在2009年5月的定點測厚中，檢測出該裝置部分管線減薄量較大，為掌握減薄管線的運行風(fēng)險，進行了最小允許壁厚、剩余壽命的計算預(yù)測，計算依據(jù)為GB 50316-2000中相關(guān)公式，計算結(jié)果，如表4所示。

表4 四蒸餾裝置測厚減薄管線剩余壽命核算結(jié)果Table 4 Residual lifetime results of reduced pipeline thickness measuring by the forth distillation unit

由測厚及計算結(jié)果可以看出，常頂汽油線減薄嚴(yán)重，失效可能性較大，但由于其工作壓力為0.05 MPa，不在壓力管道范圍內(nèi)，即不在RBI風(fēng)險評估的范疇之內(nèi)。

2.2.2 與裝置工藝操作參數(shù)的驗證

此次評估對裝置實際加工原油情況及工藝操作參數(shù)缺少足夠的考慮。2008年全年該裝置加工原料硫含量平均值為1.04%。酸值平均值為0.42 mgKOH/g，且實際生產(chǎn)中連續(xù)有一段時間原油酸值到達了0.60 mgKOH/g。理論上講，高溫條件下，酸值增加后，腐蝕速率并非線性關(guān)系。石油中的環(huán)烷酸是非常復(fù)雜的混合物，其分子量差別很大，可在180～700之間，又以300～400之間的居多，其沸點范圍大約在177～343℃之間，酸的組分是和它相同沸點的餾分(或物料)油類共存的，因此其在產(chǎn)品中分布并不均勻，這就會造成個別部位腐蝕速率更高。當(dāng)原料性質(zhì)連續(xù)的超過裝置設(shè)防值，對于高溫部位設(shè)備及管線的腐蝕影響是不容忽視的，尤其在管線的三通、孔板等位置，存在介質(zhì)流速、流態(tài)的影響，評定其安全等級時應(yīng)該對原料性質(zhì)及該部位實際的硫含量、酸值加以考慮。

2.2.3 與裝置實際運行情況的驗證

此次評估結(jié)果認(rèn)為疲勞失效可能性較高的管線單元有10個。但實際運行狀況中，蒸餾裝置加工負(fù)荷只有設(shè)計負(fù)荷的50-60%，這使得部分機泵在最小流量以下運行，振動較大，增加了相關(guān)管線疲勞的可能。

評估結(jié)果認(rèn)為加熱爐轉(zhuǎn)油線潛在的失效機理為高溫硫腐蝕，失效形式為均勻減薄。實際運行情況中，認(rèn)為存在沖刷腐蝕和環(huán)烷酸的腐蝕，因此其失效形式不僅是均勻減薄。

2.2.4 與裝置目前設(shè)備隱患的驗證

評估結(jié)果未能考慮裝置目前已暴露的隱患。新區(qū)蒸餾裝置水冷器E-1512和E-1515多次發(fā)生換熱管因腐蝕而造成內(nèi)漏現(xiàn)象，且泄露情況較為頻繁。其中，E-1512累計堵管率已達20%，E-1515累計堵管54根。此次評估中并沒有將其列入失效可能性大于4的設(shè)備之中。

2.3 對RBI軟件本身的探討

RBI軟件的應(yīng)用本身尚存在需要完善的方面。目前我們引進應(yīng)用的計算軟件多為國外開發(fā)的，其內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫所包含的信息與國內(nèi)的實際狀況也有一定出入，在分析時不能全面考慮我國材料制造水平、檢驗水平及設(shè)備安裝水平。此外，在對泄漏穿孔的概率分析時，該軟件對整體(大面積)減薄與局部減薄如何區(qū)分沒有很好的分析，而且不能與現(xiàn)有的實測厚度的數(shù)據(jù)很好的關(guān)聯(lián)起來［1］。

2.4 小結(jié)

根據(jù)RBI風(fēng)險評估結(jié)果，對四蒸餾裝置的設(shè)備風(fēng)險分布有了很清楚的認(rèn)識，通過對腐蝕監(jiān)檢測結(jié)果、裝置工藝參數(shù)、設(shè)備運行情況及目前已發(fā)生的設(shè)備隱患等多方面分析，可以驗證風(fēng)險評估結(jié)果的可靠性，并能提高對裝置全面風(fēng)險的認(rèn)識。如果在裝置檢修期間進入裝置進行腐蝕調(diào)查工作，通過設(shè)備內(nèi)部腐蝕形貌、狀況的觀察、腐蝕垢樣的分析及更大量的測厚數(shù)據(jù)的分析，可以更全面的掌握該裝置的腐蝕信息，驗證風(fēng)險評估的有效性及可靠性，從而指導(dǎo)我們正確有效的利用風(fēng)險評估結(jié)果指導(dǎo)裝置運行期間的管理及建維修計劃的制定。

3 建議及展望

在RBI評估過程中，很重要的一點就是根據(jù)設(shè)備目前的失效機理來計算未來的設(shè)備失效速率，因此對裝置失效模式的準(zhǔn)確認(rèn)識和把握是保證RBI評估有效性的重要因素。評估人員對同類裝置的認(rèn)識和經(jīng)驗是不容否定的，但針對具體裝置，特定的現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)備，其調(diào)查和認(rèn)識的深度總會有一定的局限性，這勢必影響分析結(jié)果。因此，全面認(rèn)識裝置的運行狀況及腐蝕狀況，對裝置的RBI風(fēng)險評估的可靠性是至關(guān)重要的，而腐蝕調(diào)查正是廣泛了解裝置設(shè)備、管線腐蝕狀況，全面積累相關(guān)裝置腐蝕失效信息，建立完善裝置腐蝕數(shù)據(jù)庫的有效手段。因此，開展“基于裝置腐蝕調(diào)查的RBI風(fēng)險評估”，可以在風(fēng)險評估過程中，將腐蝕調(diào)查的結(jié)果納入評估分析中，例如對調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的腐蝕嚴(yán)重的設(shè)備管線，在評估時提高其失效可能性，對局部減薄的部位、制造有缺陷的設(shè)備均可人為的提高其風(fēng)險;相應(yīng)的也可以降低腐蝕輕微設(shè)備的腐蝕速率，從而提高風(fēng)險評估結(jié)果的有效性和實用性;以有效提高裝置運行期間管理方案及檢修方案的制定。

針對“基于裝置腐蝕調(diào)查的RBI風(fēng)險評估”工作的開展，提出以下建議及展望:

(1)廣泛開展裝置的腐蝕調(diào)查工作，了解各裝置腐蝕狀況，深刻認(rèn)識其典型失效模式。記錄總結(jié)裝置設(shè)備在運行工況條件下易發(fā)生的腐蝕類型、腐蝕部位、腐蝕材料、腐蝕特征、腐蝕影響因素等。

(2)記錄總結(jié)各裝置腐蝕失效案例，結(jié)合裝置腐蝕調(diào)查工作的結(jié)果，建立裝置腐蝕檔案或數(shù)據(jù)庫。

(3)將數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)引入并應(yīng)用到RBI風(fēng)險評估中，提高評估效果。

(4)搭建一個數(shù)據(jù)平臺，包括RBI評估結(jié)果、裝置資產(chǎn)完整性管理數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、裝置腐蝕數(shù)據(jù)和檢測數(shù)據(jù)等，提高裝置的風(fēng)險管理水平。

(5)建立一個動態(tài)循環(huán)。風(fēng)險評估與設(shè)備的全過程管理結(jié)合起來，用風(fēng)險評估來指導(dǎo)設(shè)備在線檢測和定期檢驗，用腐蝕調(diào)查結(jié)果及設(shè)備檢測、檢驗結(jié)果來驗證風(fēng)險評估結(jié)果，這樣周而復(fù)始，建立動態(tài)循環(huán)。

［1］陳學(xué)東，等.基于風(fēng)險的檢測(RBI)在中國石化企業(yè)的實踐及若干問題討論［J］.壓力容器，2004，8(121):40-41.

［2］邵建雄.RBI在煉化企業(yè)的應(yīng)用與思考［J］.石油化工設(shè)備技術(shù)，2008 29(3):44.

［3］API581-2000譯文:附錄 C--定量風(fēng)險檢驗分析工作手冊［C］.

［4］楊振林.RBI技術(shù)在特種設(shè)備檢驗中的應(yīng)用［J］.中國質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督，2007，12:49.

Application of Risk－based Inspection in Petroleum Refinery Process Unit

Wang Jing，Liu Zhongyou
(SINOPEC Beijing Yanshan Petrochemical Co.，Ltd.，Beijing 102503)

Risk－based inspection is a new equipment management technique which is based on risk management concept.Corrosion investigation，which has been widely applied in petrochemical plants during their turnarounds，is an effective measure to get corrosion information and evaluate the corrosion conditions of equipment.The work activities of corrosion investigation and risk － based inspection of petroleum refinery in Yanshan Petrochemical Co.，Ltd.are introduced.The assessment results of No.4 distillation unit are discussed in detail.The concept and assumption of risk－based inspection of equipment on the basis of corrosion investigation is then proposed，and the corresponding recommendations and prospects are presented.The two kinds of work proceed together firstly，and the results are applied，verified and serve as reference to each other to improve the effectiveness and practicability of risk assessment.All above attempts provide a good guidance for the implementation of work activities of equipment corrosion and protection.

RBI risk assessment，corrosion investigation，failure，corrosion database

X74

B

1007－015X(2012)02－0051－05

2012－02－ 01;修改稿收到日期:2012－02－20。

王靜，女，工程師，燕山石化生產(chǎn)運行保障中心防腐監(jiān)測部從事煉油設(shè)備的腐蝕防護工作。E-mail:wangjing03.yssh@sinopec.com

(編輯 王菁輝)