連續(xù)重整裝置的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與驗(yàn)證

張 璽

(中國(guó)石油天然氣股份有限公司哈爾濱石化分公司，黑龍江 哈爾濱 150056)

1 概述

基于風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估(Risk Based Inspection，RBI)是一門新興技術(shù)學(xué)科，其基本思路是采用系統(tǒng)論的原理和方法，對(duì)系統(tǒng)中固有的或潛在的危險(xiǎn)及其程度進(jìn)行定量分析和評(píng)估，避免盲目使用產(chǎn)生的危險(xiǎn)。哈爾濱石化0.8 Mt/a連續(xù)重整裝置于2012年6月成立了RBI推進(jìn)小組，立足裝置的本質(zhì)安全與裝置中長(zhǎng)期的運(yùn)行費(fèi)用的降低，委托專業(yè)資質(zhì)機(jī)構(gòu)完成了RBI評(píng)估。

哈爾濱石化連續(xù)重整裝置以直餾石腦油和中壓加氫改質(zhì)的重石腦油為原料，采用連續(xù)重整工藝技術(shù)，生產(chǎn)高辛烷值汽油組分，以滿足新汽油標(biāo)準(zhǔn)對(duì)出廠汽油質(zhì)量的要求，并且為芳烴抽提裝置提供原料，同時(shí)副產(chǎn)的含氫氣體為聯(lián)合裝置中的0.8Mt/a中壓加氫改質(zhì)裝置提供氫源。

2 RBI軟件介紹

RBI軟件采用C/S結(jié)構(gòu)，其體系結(jié)構(gòu)由UI界面層、組件層、數(shù)據(jù)層三層組成，開發(fā)工具為Microsoft Visual Studio 2008，Net Framework 2.0。軟件能夠根據(jù)設(shè)備材質(zhì)、物流組分以及操作溫度、露點(diǎn)溫度情況自動(dòng)識(shí)別設(shè)備可能存在的腐蝕機(jī)理。識(shí)別的失效模式包括:

●減薄

●應(yīng)力腐蝕開裂

●高溫氫損傷(HTHA)

●外部腐蝕

●脆化

●內(nèi)襯損傷

●機(jī)械損傷

失效模式損傷機(jī)理識(shí)別以后，需要對(duì)各損傷機(jī)理的破裂率進(jìn)行評(píng)估計(jì)算，軟件能根據(jù)用戶提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，如熱處理情況、流速、硬度、硫含量等數(shù)據(jù)，對(duì)有關(guān)減薄的損傷機(jī)理計(jì)算其腐蝕速率，對(duì)應(yīng)力腐蝕開裂、高溫氫損傷、脆化等相關(guān)損傷機(jī)理，計(jì)算其腐蝕敏感性(高、中、低、無(wú))。風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算主要是根據(jù)失效可能性計(jì)算結(jié)果與失效后果計(jì)算結(jié)果確定最終的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)(見圖1)。

軟件可根據(jù)設(shè)備類型(同類設(shè)備失效概率內(nèi)置為專家數(shù)據(jù)庫(kù))、評(píng)估計(jì)算得出的損傷機(jī)理破壞率，歷史檢驗(yàn)情況以及工廠的管理情況計(jì)算設(shè)備的失效可能性。后果的計(jì)算主要包括毒性后果、可燃性后果。軟件可根據(jù)設(shè)備的失效模式或損傷機(jī)理、設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)狀況、以及設(shè)備的歷史檢驗(yàn)記錄有針對(duì)性的制定建議策略。

3 重整裝置的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.1 裝置腐蝕定性分析

RBI項(xiàng)目成員將裝置103臺(tái)設(shè)備、1113條管道的數(shù)據(jù)收集整理，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估所需的數(shù)據(jù)主要包括壓力容器、壓力管道和安全閥的設(shè)計(jì)及竣工資料、工藝資料、檢驗(yàn)資料、管理評(píng)估系統(tǒng)等。用RBI軟件將腐蝕介質(zhì)對(duì)設(shè)備材料有可能的腐蝕機(jī)理做定性的分析(見表1)。

表1 裝置腐蝕機(jī)理類型及分布Table1 Corrosive types and distribution

3.2 風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果

經(jīng)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件計(jì)算后的裝置總風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖見圖2～3。從圖中可以看出，到2012年7月，連續(xù)重整裝置中有總風(fēng)險(xiǎn)為高風(fēng)險(xiǎn)的管道1條;總風(fēng)險(xiǎn)為中高風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備有11臺(tái)，管道有22條;總風(fēng)險(xiǎn)為中風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備共有 58臺(tái)，管道有485條;低風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)設(shè)備為34臺(tái)，管道605條。設(shè)備及管道的中、低風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)單元數(shù)占總數(shù)的89.32%和97.93%。

圖2 設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖Fig.2 Risk matrix of devices

圖3 管道風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖Fig.3 Rrisk matrix of pipelines

3.3 檢驗(yàn)策略的確定

RBI項(xiàng)目組負(fù)責(zé)制定檢驗(yàn)策略，原則上中風(fēng)險(xiǎn)、中高風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)的單元一般都須納入檢驗(yàn)計(jì)劃，尤其是中高風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)單元，對(duì)于失效后果較高的關(guān)鍵設(shè)備須按失效可能性提高一個(gè)等級(jí)來(lái)處理。不同的檢驗(yàn)方法對(duì)不同的損傷機(jī)理其檢驗(yàn)有效性是不同的，應(yīng)根據(jù)具體的損傷機(jī)理確定檢驗(yàn)方法。

連續(xù)重整裝置于2009年11月投用該裝置尚未進(jìn)行過(guò)首次檢驗(yàn)，計(jì)劃于2012年7月進(jìn)行首次全面檢驗(yàn)。考慮到設(shè)備及管道設(shè)計(jì)、制造及安裝過(guò)程中可能存在的安全隱患，決定按TSGR004—2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和TSGR7001—2013《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》進(jìn)行檢驗(yàn)。

4 RBI結(jié)果的驗(yàn)證

重整裝置于2012年7月進(jìn)行首次檢修，車間利用本次檢修機(jī)會(huì)對(duì)103臺(tái)壓力容器和1113條壓力管線首次檢驗(yàn)。結(jié)合RBI的評(píng)估報(bào)告，對(duì)于風(fēng)線較高的管線和設(shè)備重點(diǎn)關(guān)注，對(duì)RBI評(píng)估結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

根據(jù)壓力管道的檢驗(yàn)報(bào)告，在用管道安全等級(jí)均為2級(jí)，符合使用條件。特別復(fù)核了高風(fēng)險(xiǎn)、中高風(fēng)險(xiǎn)的壓力管道的檢驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)這些壓力管道腐蝕減薄情況良好。

對(duì)所有壓力容器全面檢驗(yàn)結(jié)果與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證，見表2。

表2 壓力容器全面檢驗(yàn)問(wèn)題一覽Table2 Issues of full inspection

5 結(jié)論

(1)通過(guò)RBI評(píng)估及檢驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)備和管道的總體損傷情況并不嚴(yán)重，絕大多數(shù)設(shè)備的腐蝕減薄均在可接受范圍內(nèi)。

(2)本次檢驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的裂紋類缺陷經(jīng)過(guò)返修以后滿足均使用要求。從腐蝕速率和腐蝕程度看，RBI評(píng)估結(jié)果與實(shí)際檢測(cè)結(jié)果基本吻合。

(3)RBI風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)評(píng)估包含大量工藝及設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集及錄入，涉及專用軟件的使用及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，單靠某一層次的人員是難以做好的。因此，實(shí)施RBI評(píng)估需依靠團(tuán)隊(duì)力量，需有安全、工藝、生產(chǎn)、設(shè)備等經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員參與。需重視基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集是否齊全、可靠，錄入時(shí)是否準(zhǔn)確等，否則勢(shì)必造成評(píng)估結(jié)果的不準(zhǔn)確。

(4)由于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估很難全面考慮到設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、制造缺陷、檢驗(yàn)的真實(shí)有效性等各方面因素。因此，所制定檢驗(yàn)策略并不能完全覆蓋與解決這些影響因素所造成的實(shí)際問(wèn)題，RBI檢驗(yàn)策略所要求的檢驗(yàn)手段及檢驗(yàn)比例為最低標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)人員還應(yīng)綜合設(shè)計(jì)、制造及實(shí)際使用情況，在RBI檢驗(yàn)策略的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，是否采用該策略應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)人員與廠方協(xié)商決定。

(5)驗(yàn)證及調(diào)整結(jié)果:建立在實(shí)際數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的RBI技術(shù)是能夠保障安全的一種科學(xué)方法，適用于大型成套裝置風(fēng)險(xiǎn)管理，其評(píng)估結(jié)果具有較高可靠性;對(duì)于出現(xiàn)的一些偏差，應(yīng)根據(jù)具體情況分析處理，找出原因和改進(jìn)措施。

(6)完整的RBI評(píng)估還應(yīng)包括首次評(píng)估后的再評(píng)估過(guò)程。RBI技術(shù)的實(shí)施是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，它包括:分析階段、制定檢測(cè)計(jì)劃、實(shí)施RBI、對(duì)實(shí)施效果的檢查、審核、修正及提高。后續(xù)的工作是根據(jù)不斷取得的檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行的。