基于RBI技術(shù)的石油化工壓力管道檢測(cè)系統(tǒng)研究

鄧亞華

摘要：中高風(fēng)險(xiǎn)以上的設(shè)備范圍在石化企業(yè)整體風(fēng)險(xiǎn)分布中占比較高，對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有重要意義，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程包括RBI檢測(cè)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，基于RBI的定性判斷和定量計(jì)算是基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)技術(shù)的主要方式，通過(guò)定性判斷獲取風(fēng)險(xiǎn)由高到低的排列順序，再將其中風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高項(xiàng)完成定量RBI計(jì)算，進(jìn)一步對(duì)風(fēng)險(xiǎn)高者完成定量RBI計(jì)算。文章主要對(duì)基于RBI技術(shù)的石油化工壓力管道檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，為準(zhǔn)確計(jì)算出設(shè)備失效概率運(yùn)用了可靠度理論，通過(guò)RBI方法的使用可對(duì)未來(lái)的失效概率或可靠度進(jìn)行預(yù)估，可獲取較為完整準(zhǔn)確的失效后果和失效概率，對(duì)石油化工壓力管道設(shè)備在系統(tǒng)中的地位及重要程度做出評(píng)估，在此基礎(chǔ)上完成檢測(cè)、維修資源的適當(dāng)分配，有效提高了管道檢測(cè)系統(tǒng)的效率和準(zhǔn)確率，為石油化工壓力管道檢測(cè)系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提高參考。

關(guān)鍵詞：石油化工壓力管道;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià);基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)技術(shù);檢測(cè)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TE65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）10-0061-04

作為優(yōu)化檢驗(yàn)策略方法的一種，RBI檢驗(yàn)技術(shù)能夠?qū)υO(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與優(yōu)化檢驗(yàn)，兼顧系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟(jì)性，在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，該技術(shù)仍然是石油化工領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)。我國(guó)RBI技術(shù)的起步較晚，仍有較大的完善空間，以RBI理論研究為基礎(chǔ)，本文主要對(duì)基于RBI技術(shù)的石油化工壓力管道檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，通過(guò)運(yùn)用基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)能夠準(zhǔn)確采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)，結(jié)合各類專業(yè)知識(shí)（包括腐蝕機(jī)理、材料力學(xué)等）及在具體裝置上的實(shí)踐運(yùn)行效果實(shí)現(xiàn)對(duì)石油化工設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及檢測(cè)過(guò)程，為石油化工壓力管道檢測(cè)系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提高參考。

1RBI技術(shù)原理

帕雷圖二八規(guī)則（維爾佛雷德·帕雷圖）同樣適用于生產(chǎn)領(lǐng)域，即較小比例的設(shè)備上通常集中了較大比例的風(fēng)險(xiǎn)，以風(fēng)險(xiǎn)分析為基礎(chǔ)的RBI技術(shù)可有效區(qū)別小比例的高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備，風(fēng)險(xiǎn)主要由失效可能性和失效后果構(gòu)成，RBI對(duì)選定裝置通過(guò)系統(tǒng)論原理和方法的使用，完成對(duì)其各設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)（失效可能性和失效后果）評(píng)估過(guò)程，由高到低排列風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，據(jù)此找出薄弱環(huán)節(jié)，使檢維修費(fèi)用得以有效降低，提高了檢驗(yàn)效率，并據(jù)此制定安全技術(shù)建議及對(duì)策。①設(shè)備的失效機(jī)理是RBI失效可能性分析的重點(diǎn)，該分析過(guò)程由定性分析和定量分析構(gòu)成，需對(duì)設(shè)備材料結(jié)構(gòu)由運(yùn)行環(huán)境引起的失效機(jī)理和速率進(jìn)行充分考慮，據(jù)此完成失效模式的確定，對(duì)運(yùn)行失效機(jī)理進(jìn)行識(shí)別和監(jiān)控，結(jié)合檢測(cè)數(shù)據(jù)、檢測(cè)有效性和預(yù)期的失效機(jī)理及速率，判斷各類型和模式的失效可能性。②在風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上通過(guò)RBI后果分析對(duì)某個(gè)設(shè)備項(xiàng)完成相對(duì)排序的建立，涵蓋了經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)境，針對(duì)以設(shè)備失效后所造成的損失（包括生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、設(shè)備維修、安全和環(huán)境等）作為主要分析對(duì)象。RBI技術(shù)的動(dòng)態(tài)過(guò)程如圖1所示，通過(guò)使用該技術(shù)能夠評(píng)估石化裝置的安全風(fēng)險(xiǎn)，據(jù)此完成裝置各部件風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的確定，以高風(fēng)險(xiǎn)部件作為檢測(cè)、維修的重點(diǎn)，采取有針對(duì)性的措施降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)的檢測(cè)方案的制定，RBI技術(shù)作為管理設(shè)備的有效手段以設(shè)備管理體系（以風(fēng)險(xiǎn)為向?qū)В┑慕橹攸c(diǎn)，其本身屬于動(dòng)態(tài)持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程，能夠不斷強(qiáng)化RBI管理體系，改進(jìn)和提高設(shè)備管理績(jī)效，從而使石化裝置的安全性和可靠性得以有效提高，在降低企業(yè)檢驗(yàn)維修成本的同時(shí)提升設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的周期，促進(jìn)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提高。

2失效概率評(píng)價(jià)的局限性

多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)（RBI）方法在我國(guó)石化企業(yè)中起到了重要作用，顯著提高了生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。我國(guó)中高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)分布范圍明顯高于國(guó)外石化企業(yè)，在風(fēng)險(xiǎn)分布范圍中承壓設(shè)備的使用狀況是主要影響因素，主要原因在于：①管理水平與發(fā)達(dá)國(guó)家有差距，在設(shè)計(jì)、制造上部分設(shè)備和管道存在不同程度的缺陷，提高了失效可能性;②后續(xù)檢修的針對(duì)性不強(qiáng)，檢驗(yàn)過(guò)程中缺乏對(duì)設(shè)備的損傷機(jī)理及部位的重視，檢驗(yàn)缺乏有效性;③缺乏對(duì)處于超期服役狀態(tài)的部分裝置的有效檢驗(yàn)。與服役時(shí)間相關(guān)的要素之一是機(jī)械次因子（RBI中）的壽命周期，承壓系統(tǒng)在設(shè)備使用初期，初始設(shè)計(jì)制造問(wèn)題易提高失效概率，經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后到達(dá)壽命終點(diǎn)時(shí)再次加大了失效概率（符合耗散模型的故障率曲線）嘲。APl581提出將服役時(shí)間對(duì)失效概率的影響選擇設(shè)計(jì)壽命作為參量函數(shù)關(guān)系表示，先進(jìn)工藝能夠針對(duì)設(shè)備全壽命周期中的風(fēng)險(xiǎn)在設(shè)計(jì)制造的早期進(jìn)行識(shí)別、評(píng)價(jià)及控制（以設(shè)備將要服役的工藝條件為依據(jù)），將部分符合退化機(jī)理的設(shè)備設(shè)計(jì)合理的壽命周期（如腐蝕、疲勞、蠕變等較嚴(yán)重的環(huán)境），質(zhì)量良好的設(shè)備制造可有效避免使用管理上長(zhǎng)期超期服役現(xiàn)象的出現(xiàn)，此時(shí)失效概率評(píng)價(jià)方法較為合理。發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)工藝的改變通常不會(huì)超過(guò)40年。失效概率評(píng)價(jià)方法（以設(shè)計(jì)壽命為基準(zhǔn)）的局限性表現(xiàn)在：①對(duì)原始超標(biāo)缺陷影響的考慮不足，我國(guó)石油化工設(shè)備早期設(shè)計(jì)制造過(guò)程中提出的設(shè)計(jì)壽命的科學(xué)合理性有待提高，不存在退化機(jī)理的設(shè)備的基準(zhǔn)調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)可采用APl581方法，在惡劣環(huán)境下使用的設(shè)備在設(shè)計(jì)壽命未知的情況下難以有效完成失效概率的評(píng)價(jià)。②工藝過(guò)程條件會(huì)會(huì)設(shè)計(jì)壽命產(chǎn)生直接影響，預(yù)定的設(shè)計(jì)壽命在工藝條件或生產(chǎn)操作要素發(fā)生改變通常需要進(jìn)行調(diào)整。③由于FE與服役時(shí)間相關(guān)，服役時(shí)間超過(guò)設(shè)計(jì)壽命時(shí)，僅采用失效概率調(diào)整系數(shù)則難以科學(xué)合理的完成預(yù)估和檢測(cè)過(guò)程。石油化工壓力管道承壓結(jié)構(gòu)由缺陷本身導(dǎo)致完整性被破壞會(huì)引發(fā)失效，設(shè)備的使用壽命受到缺陷和退化機(jī)理共同影響程度較深，不能僅以預(yù)先設(shè)定的設(shè)計(jì)壽命為依據(jù)。AP1581方法受到以設(shè)計(jì)壽命為基準(zhǔn)的計(jì)算失效概率的局限，將石油化工設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命用剩余壽命代替以作為計(jì)算失效概率的基準(zhǔn)成為解決問(wèn)題的方法之一，根據(jù)目前使用中承壓設(shè)備實(shí)際狀況及后續(xù)服役過(guò)程的工藝條件，對(duì)可能的退化機(jī)理與失效模式進(jìn)行充分有效的分析，采用完整性評(píng)估方法及可靠度理論獲取合理的剩余使用壽命。

3可靠度在石油化工壓力管道中的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間及條件內(nèi)實(shí)現(xiàn)包括安全性、適用性、耐久性在內(nèi)的預(yù)定功能的能力即為結(jié)構(gòu)的可靠性，通常以可靠度對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性進(jìn)行度量，對(duì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的定義以現(xiàn)行結(jié)構(gòu)可靠度為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間和條件下（包括設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，設(shè)計(jì)施工及管理過(guò)程）完成預(yù)定功能的安全作用的概率（包括安全、適用、耐久、特殊條件）。根據(jù)定義用結(jié)構(gòu)的可靠概率（即結(jié)構(gòu)能完成預(yù)定功能的概率）Ps表示度量結(jié)構(gòu)可靠性大小。