基于風險的檢驗(RBI)技術在廠際管網上的應用

李景明 水丹萍 高揚 劉長征

(1.中石化國際事業(yè)有限公司北京分公司，北京 100010；2.中國工業(yè)防腐蝕技術協(xié)會，北京100101；3.中國特種設備檢測研究院，北京 100013)

基于風險的檢驗(RBI)技術在廠際管網上的應用

李景明1水丹萍2高揚2劉長征3

(1.中石化國際事業(yè)有限公司北京分公司，北京 100010；2.中國工業(yè)防腐蝕技術協(xié)會，北京100101；3.中國特種設備檢測研究院，北京 100013)

本文通過介紹基于風險的檢驗(RBI)技術在某石化企業(yè)廠際管網上的應用情況，表明了應用基于風險的檢驗(RBI)技術可有效分析廠際管網的腐蝕機理與失效模式，解決廠際管網長周期運行與定期檢驗的矛盾。同時可掌握廠際管網風險分布，為廠際管網開展基于風險的管理模式提供依據，提高廠際管網運行的安全性。

RBI廠際管網 檢驗 工業(yè)管道

0 前言

廠際管網作為上下游煉化裝置加工物料的傳輸紐帶在生產工藝中有著重要的作用與地位，具有輸送介質種類多、管線長度長、建設時間與地域跨度大、途經地理環(huán)境復雜、使用管理單位多等特點。由于設備種類比較單一，往往各石化企業(yè)對其關注度要明顯低于生產裝置。同時煉油與化工生產裝置大規(guī)模同期停工的可能性較小，廠際管網中的工業(yè)管道難于從生產中切出實施定期檢驗，超期未檢情況時有發(fā)生，管道安全狀況不能得到有效的掌控，安全風險隨著運行時間的增長而增高，既不能滿足國家法律法規(guī)的要求，又與當前石化行業(yè)長周期運行的發(fā)展趨勢不符。如進行常規(guī)的檢驗，則需要花費大量的檢驗與配合費用，且檢驗時間長，對檢修工期會產生一定影響，不利于企業(yè)降低生產成本，提高市場競爭力。因此如何能夠做到兼顧廠際管網合法合規(guī)使用與長周期安全穩(wěn)定運行，成為各石化企業(yè)迫切需要解決的一個問題。

2011年某石化公司與中國特種設備檢測研究院合作，采用基于風險的檢驗(RBI)技術，對所屬廠際管網工業(yè)管道進行了風險評估，有效解決了這一問題。

1 基于風險的檢驗(RBI)技術在廠際管網上的應用

1.1 基于風險的檢驗(RBI)技術簡介

基于風險的檢驗(RBI)是利用風險作為區(qū)分檢驗程序的優(yōu)先秩序并對其進行基礎管理的一種方法[1]，也是一種集安全性與經濟性理念于統(tǒng)一的檢驗技術。傳統(tǒng)的設備檢驗是基于保守的安全考慮，按照相關法律法規(guī)的要求，剛性的設定一個相對固定的檢驗周期，造成檢驗頻率、檢驗程度與設備風險的不對稱，忽視了安全性與經濟性的統(tǒng)一、協(xié)調[2]?；陲L險的檢驗(RBI)通過對承壓設備損傷機理進行分析，掌握其失效模式、失效概率與失效后果，并根據分析結果進行風險排序，找出風險主要集中點，進而通過采用聲發(fā)射、導波、測厚(或高溫測厚)、超聲、紅外熱成像等先進的無損檢測技術對高風險和中高風險進行在線檢測，掌握實際腐蝕狀況，從而達到降低設備風險，延長使用周期的目的。根據分析結果，還可給出停工檢修期間有針對性的檢驗策略，不僅可有效縮短檢修工期，而且能大量降低檢驗及配合費用。同常規(guī)檢驗相比，其檢驗策略與檢驗方法更具有科學性與合理性。

1.2 工作范圍

廠際管網RBI評估項目對某石化公司在用的107條(按管轄范圍分為151個管段單元)廠際工業(yè)管道進行了分析。

1.3 風險分析結果

通過對基礎數(shù)據的收集及現(xiàn)場數(shù)據的采集，應用ORBIT ONSHORE分析軟件進行分析，以2011年12月和2014年12月為節(jié)點，得出151個管段單元工業(yè)管道風險等級及分布情況。

1.3.1 2011年12月前風險分析結果

圖1 2011年12月廠際管網安全風險矩陣及等級分布圖

由圖1可見，截止到2011年12月高安全風險的工業(yè)管道為0，中高風險的為49個單元、中風險的為70個單元，低風險的為32個單元。分布較為平均，這也是廠際管網風險分布矩陣與成套裝置的風險矩陣的明顯區(qū)別之一。

圖2 2011年廠際管網安全風險分布比例圖

從圖2中可以看出，主要的風險由較少的管道承擔，在廠際管網中，12%的管道占據了90%的安全風險。說明了如注重于該12%的管道維護、檢驗檢測和管理，就能有效地控制廠際管網90%的安全風險。

1.3.2 2014年12月前風險分析結果

以2014年為節(jié)點進行風險分析的目的是為了掌握管線風險等級變化，確保2014年生產裝置停工大檢修前廠際管網運行安全，并為制定2014年停工檢修期間廠際管網的檢驗策略提供依據。2014年12月前風險等級及分布情況如圖3所示。

圖3 2014年12月廠際管網安全風險矩陣及等級分布圖

與2011年底相比，高風險管道依然是0，沒有任何變化，中高風險管道增加了26個管段單元，增幅接近53.1%，中風險和低風險管道數(shù)目則相應下降，對比數(shù)據如表1所示。

表1 2011年與2014年廠際管網安全風險等級對比表

數(shù)據變化說明在2011年至2014年中風險和低風險管線失效可能性增加，風險等級增高的管線應加以關注。

1.4 腐蝕與損傷機理分析

化工裝置所需物料及產品要求較高，高硫高酸組份已在煉油系統(tǒng)一次與二次加工裝置中去除，因此廠際管網輸送介質中腐蝕介質含量相對較低。通過采集數(shù)據分析出潛在腐蝕類別為內部腐蝕減薄(包括均勻腐蝕減薄和局部腐蝕減薄)、應力腐蝕開裂和外部損傷三種。三種腐蝕類別引起管線失效可能性為4和5的管道單元如表2所示。

表2 廠際管網腐蝕及損傷失效高可能性統(tǒng)計表

可以看出主要影響管道安全的腐蝕類型是內部腐蝕減薄與外部損傷，應力腐蝕開裂的可能性均小于等于1，沒有高風險管線。

內部腐蝕減薄機理較多，從廠際管網實際數(shù)據分析中得知，廠際管網內部減薄腐蝕機理為沖刷腐蝕和H2S-H2O腐蝕，H2S-H2O腐蝕主要分布在14條100℃以下管線上。

外部損傷機理主要是保溫層下腐蝕(CUI)和大氣腐蝕，主要發(fā)生在-12℃~120℃溫度范圍內，在50℃-93℃區(qū)間時，尤為嚴重。CUI主要發(fā)生在保溫層穿透部位或可見的保溫層破壞部位，以及法蘭和其它管件的保溫層端口等敏感部位。2011年管網絕熱治理過程中發(fā)現(xiàn)大部分低溫管線產生了較為嚴重的外部腐蝕，驗證了CUI腐蝕機理為廠際管網腐蝕失效的主要模式之一。圖4展示了廠際管網中一條外腐蝕工業(yè)管道。

圖4 2011年廠際管網工業(yè)管道外腐蝕圖例

1.5 檢驗策略的制定

基于風險的檢驗策略主要參考設備的腐蝕機理與風險等級，對不同的失效模式采取切實有效的檢驗手段，同時將檢驗的重點放在風險較高的設備上，使檢驗計劃更具有合理性與科學性。某石化公司廠際管網的檢驗策略在基于安全風險與綜合風險的分析結果上，充分考慮了廠際管網的實際情況，并結合下一周期停工檢修安排給出了每條管線的具體檢驗策略，具體原則如下：

(1)對于2014年12月之前已達到中高安全風險的75個單元，以及已達到中安全風險的管道中失效可能性為4的27個單元，在2014年停工檢修時安排全面檢驗。檢驗方法以宏觀檢查、壁厚測定為主，必要時配合表面無損檢測。中高風險的工業(yè)管道，以及中風險工業(yè)管道中失效可能性為4的檢驗比例不少于30%。

(2)2014年12月之前已達到中安全風險的管道中失效可能性低于4的28個單元、低安全風險的21個單元，在2014年停工檢修時按照風險等級的高低安排檢驗順序，優(yōu)先安排風險較高的管道。檢驗以宏觀檢查、壁厚測定為主，必要時配合表面無損檢測，可以用在線檢驗代替全面檢驗。中風險工業(yè)管道中失效可能性低于4的單元，以及低安全風險的單元檢驗比例不少于10%。

(3)為預防大檢修前單元發(fā)生失效，推薦在2014年12月份大檢修前對中高分險的管道進行一次在線檢驗。

2 在線降險的實施

依據風險評估建議，2013年國慶前夕，某石化公司依據檢驗策略對75條中高風險管線進行了在線降險工作。根據檢驗結果，對原評估數(shù)據庫進行補充和更新，以實測為基準調整了腐蝕速率。同時考慮2011年廠際管網絕熱及外防腐治理情況，將保溫和涂層狀況也進行了調整。根據調整后的數(shù)據庫進行RBI再評估，評估結果如圖5所示。

圖5 2013年8月廠際管網在線降險檢驗后安全風險矩陣及等級分布圖

表3 廠際管網在線降險檢驗前后安全風險等級對比表

由表3可以看出，通過2013年對中高風險的部分管道進行在線降險檢驗后，中高風險管道單元由49個減少至21個，數(shù)量明顯減少，風險分布更趨于集中。

根據檢驗數(shù)據調整，2014年12月前廠際管網安全風險等級也發(fā)生了相應變化，如圖6所示。

圖6 2014年12月廠際管網在線降險檢驗后安全風險矩陣及等級分布圖

表4 2013年與2014年廠際管網在線降險檢驗后安全風險等級分布對比表

如表4所示，與2013年8月31日相比，2014年高風險管道依然是0，中高風險管道則增加了4條，中風險管道增加了6條，低風險管道數(shù)目則相應下降，主要的風險仍由較少的管道承擔。

通過在線降險工作，2014年12月前廠際管網中高風險管線數(shù)量由75個單元下降到了25個，一是表明在線降險工作可有效降低設備風險，二是可對原始數(shù)據進行修正，使評估結果更為準確，更有利于準確篩查出高風險設備加以監(jiān)控，提高設備的安全性。

3 總結

基于風險的檢驗(RBI)技術是自2006年引進以來，在石化行業(yè)的應用日趨成熟，應用該項技術有效解決了目前石化行業(yè)特種設備定期檢驗與生產裝置長周期運行的矛盾。某石化公司廠際管網通過開展基于風險的檢驗(RBI)工作，一是解決了廠際管網工業(yè)管道因無法定期檢驗而不能辦理使用登記證的問題，做到了合法使用；二是全面掌握了管道運行現(xiàn)狀，評估前不完善的基礎數(shù)據資料得到了有效補充，為今后完善廠際管網管理工作奠定了基礎；三是摸清了管道風險狀況與失效機理，依據檢驗策略及維護建議對風險等級較高的25條管線加以監(jiān)控，可確保廠際管網的長周期運行，尤其是為上下游煉化裝置的長周期運行提供了保證；四是節(jié)省了全面檢驗所需的大量檢驗與配合費用，降低生產成本，有利于提高企業(yè)的市場競爭能力。

基于風險的檢驗(RBI)技術也是一個動態(tài)的、長期的過程，需要不斷通過檢驗數(shù)據來完善評估數(shù)據庫，使評估結果更為準確。從2013年廠際管網在線降險情況來看，前期收集數(shù)據的準確性對風險等級的評定影響較大，經在線檢驗后，偏差較大的數(shù)據得到了修正，中高風險等級的管線由75個單元降到了25個，減少了66.7%。

廠際管網區(qū)別于生產裝置，有著其獨特的特點，應用基于風險的檢驗(RBI)技術理念開展廠際管網管理工作，提高廠際管網運行的安全性是今后石化行業(yè)的必然趨勢。

[1] American Petroleum Institute. API581. Risk-Based Inspection Base Resourse Document[S]. American: 2000. 1.

[2]楊振林. RBI技術在特種設備檢驗中的應用[J]. 中國質量技術監(jiān)督, 2007. (12):48.

Application of Risk-based Inspection (RBI) to the Inter Factory Network

LI Jing-ming1, SHUI Dan-ping2, GAO Yang2, LIU Chang-zheng3
(1.China Petrochemical International (Beijing) Co. Ltd., Beijing 100010, China; 2. China Industry Anticorrosion Technology Association, Beijing 100101, China; 3. China Special Equipment Inspection Institute, Beijing 100013, China)

Through the introduction of Risk-based inspection (RBI) technology applied to a petrochemical enterprise inter factory network, shows the application of Risk-based inspection (RBI) tec hnology can effectively analyze the corrosion mechanism and failure of inter factory network, to solve the contradiction of long period operation of inter factory network and periodical inspection. It also can grasp the risk distribution of inter factory network at the same time, provides the basis for risk management model, and improves the security of the network running the plant.

RBI; inter factory network; inspection; industrial pipe

TE988

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2014.06.083.04

李景明 (1978－) ，男，河北任丘人，技術員，工程師，工程碩士，主要從事特種設備管理。