RBI 技術(shù)在寧夏石化煉油裝置中的應(yīng)用

馬立明

（中國(guó)石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（Risk Based Inspection，簡(jiǎn)稱(chēng)RBI）是國(guó)際上新興的資產(chǎn)完整性管理技術(shù)，是一種以設(shè)備破壞而導(dǎo)致的介質(zhì)泄漏為分析對(duì)象，并通過(guò)檢測(cè)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)控制的管理過(guò)程，其核心理念是追求系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一[1]。為了與國(guó)際接軌，滿足裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的需要，我國(guó)于20 世紀(jì)末也引進(jìn)了RBI 技術(shù)應(yīng)用。TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和TSG D7005-2018《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則》的頒布，為我國(guó)RBI 技術(shù)應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的政策保障。目前，RBI技術(shù)已在茂名石化、燕山石化、鎮(zhèn)海煉化等大型煉油化工企業(yè)得到了成功的應(yīng)用[2－6]。

2020 年7 月，寧夏石化公司500 萬(wàn)噸煉油廠停車(chē)首檢所有設(shè)備和管道均應(yīng)用基于RBI 的檢驗(yàn)方法，改變了以往被動(dòng)、無(wú)針對(duì)性的傳統(tǒng)檢驗(yàn)方式，達(dá)到了向基于裝置整體風(fēng)險(xiǎn)管控、基于潛在失效模式、基于安全性與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一的檢驗(yàn)方式轉(zhuǎn)變，探索了科學(xué)施檢、規(guī)模示范的新思路。本文主要介紹RBI 技術(shù)在寧夏石化煉油裝置中的應(yīng)用情況。

1 RBI 評(píng)估

1.1 RBI 評(píng)估范圍

本次評(píng)估包括了寧夏石化常壓、催化雙脫、MTBE、氣分、連續(xù)重整、柴油加氫、航煤加氫、PSA 等裝置和油品車(chē)間的壓力容器和壓力管道。

1.2 損傷機(jī)理分析

經(jīng)腐蝕回路劃分，寧夏石化各評(píng)估裝置主要腐蝕機(jī)理如下：

常壓裝置主要損傷機(jī)理有：鹽酸腐蝕、環(huán)烷酸腐蝕、高溫硫腐蝕、酸性水腐蝕、濕硫化氫破壞、無(wú)機(jī)鹽腐蝕、沖刷和大氣腐蝕。

催化雙脫裝置主要損傷機(jī)理有：鹽酸腐蝕、環(huán)烷酸腐蝕、高溫硫腐蝕、酸性水腐蝕、濕硫化氫破壞、磨蝕、沖刷、外部腐蝕、胺腐蝕、胺應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、高溫氧化/脫碳、球化和大氣腐蝕。

MTBE 裝置主要損傷機(jī)理有：有機(jī)酸腐蝕和大氣腐蝕。

氣分裝置主要損傷機(jī)理有：濕硫化氫破壞和大氣腐蝕。

連續(xù)重整裝置主要損傷機(jī)理有：高溫硫腐蝕、高溫氫損傷、高溫蠕變、堿式酸性水腐蝕、氯化銨腐蝕、磨損、環(huán)丁砜腐蝕、濕硫化氫破壞和大氣腐蝕。

柴油加氫裝置主要損傷機(jī)理有：高溫硫腐蝕、氯化銨腐蝕、酸性水腐蝕、胺腐蝕、濕硫化氫破壞、胺應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和大氣腐蝕。

航煤加氫裝置主要損傷機(jī)理有：高溫硫腐蝕、高溫H2S/H2腐蝕、環(huán)烷酸腐蝕、鹽酸腐蝕、酸性水腐蝕、高溫氫損傷、濕硫化氫破壞、連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和大氣腐蝕。

PSA 裝置主要損傷機(jī)理有：機(jī)械疲勞和大氣腐蝕。

油品車(chē)間主要損傷機(jī)理有：鹽酸腐蝕、濕硫化氫破壞和大氣腐蝕。

1.3 RBI 風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果

寧夏石化各評(píng)估裝置RBI 風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果（見(jiàn)圖1）。從圖1 中可以看出，大部分的評(píng)價(jià)單元均處于低風(fēng)險(xiǎn)和中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，說(shuō)明裝置大部分的風(fēng)險(xiǎn)由較少的評(píng)價(jià)單元承擔(dān)。因此，如果注重于風(fēng)險(xiǎn)較高的容器和管道，就能有效地控制成套裝置的大部分風(fēng)險(xiǎn)，可以極大地優(yōu)化檢驗(yàn)資源和降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 RBI 風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果

1.4 檢驗(yàn)策略的制定

RBI 評(píng)估的最終目的是在滿足國(guó)家相關(guān)法規(guī)要求的前提下，優(yōu)化和指導(dǎo)檢驗(yàn)，避免出現(xiàn)傳統(tǒng)檢驗(yàn)“過(guò)度檢驗(yàn)”和“檢驗(yàn)不足或無(wú)效”的現(xiàn)象。針對(duì)本次評(píng)估裝置的具體情況，檢驗(yàn)策略的制定主要遵循以下幾個(gè)原則：

（1）檢驗(yàn)方式的選?。簩?duì)于壓力容器，優(yōu)先選擇內(nèi)部檢驗(yàn)；如果存在較高外部破壞風(fēng)險(xiǎn)的，應(yīng)同時(shí)對(duì)外部進(jìn)行檢驗(yàn)。

（2）檢驗(yàn)范圍的選取：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，將檢驗(yàn)的重點(diǎn)放在風(fēng)險(xiǎn)比較高的評(píng)價(jià)單元上。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)不高的設(shè)備單元，適當(dāng)降低檢驗(yàn)檢測(cè)比例；對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)不高的管道單元，按腐蝕回路進(jìn)行抽檢。在評(píng)估時(shí)，RBI 分析人員與設(shè)備工藝人員共同對(duì)各評(píng)估裝置易出現(xiàn)腐蝕工段進(jìn)行歸納，在檢驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。如常壓裝置的常壓塔頂系統(tǒng)以及裝置中的高溫設(shè)備和管線，催化雙脫裝置的反應(yīng)再生系統(tǒng)以及分餾單元的設(shè)備和管線，連續(xù)重整裝置中的預(yù)加氫以及苯抽提工段的設(shè)備和管線等。

（3）檢驗(yàn)方法的選?。焊鶕?jù)各評(píng)價(jià)單元具體的損傷機(jī)理，選擇有針對(duì)性的檢驗(yàn)檢測(cè)方法。本次為裝置首檢，應(yīng)適當(dāng)對(duì)安裝質(zhì)量進(jìn)行抽查。

（4）擴(kuò)檢規(guī)定：在檢驗(yàn)檢測(cè)實(shí)施過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)異常情況，如裂紋缺陷或者減薄腐蝕嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)明顯變形，或者材料劣化嚴(yán)重，應(yīng)按評(píng)估結(jié)果中的相同失效機(jī)理管道范圍內(nèi)適當(dāng)擴(kuò)大抽查范圍并增加檢測(cè)比例，以查清缺陷的分布和性質(zhì)。

2 檢驗(yàn)實(shí)施情況及風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)證

2.1 檢驗(yàn)實(shí)施情況

2020 年7 月～8 月，檢驗(yàn)單位依據(jù)RBI 檢驗(yàn)策略實(shí)施停車(chē)檢驗(yàn)。檢驗(yàn)實(shí)施期間，評(píng)估單位RBI 分析人員駐寧夏石化對(duì)前期RBI 評(píng)估進(jìn)行跟蹤，并對(duì)檢驗(yàn)檢測(cè)質(zhì)量、檢驗(yàn)策略、檢驗(yàn)方案及現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的一致性進(jìn)行抽查，使RBI 評(píng)估與現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)密切貼合；同時(shí)，及時(shí)與檢驗(yàn)單位、寧夏石化共同協(xié)商對(duì)檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施有困難的RBI 檢驗(yàn)策略在保證檢驗(yàn)有效性的前提下進(jìn)行變更，不影響現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)進(jìn)度。

本次基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)缺陷檢出率高，尤其是壓力管道，部分減薄嚴(yán)重的壓力管道清單（見(jiàn)表1）。

表1 部分減薄嚴(yán)重的壓力管道清單

2.2 風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)證

停車(chē)檢驗(yàn)結(jié)束后，評(píng)估單位對(duì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并對(duì)評(píng)估裝置的整體風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行驗(yàn)證評(píng)估。絕大部分壓力容器的腐蝕減薄在可接受范圍之內(nèi)，管道腐蝕減薄量統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)圖2）。從圖2 可以看出，管道減薄量較大（尤其是彎頭部位），這可能與管道的成型工藝及制造偏差有關(guān)。隨后，RBI 分析人員對(duì)各裝置評(píng)估腐蝕速率和實(shí)測(cè)腐蝕速率偏差進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，所有評(píng)估裝置中壓力容器和壓力管道的腐蝕速率偏差基本符合正態(tài)分布，說(shuō)明評(píng)估預(yù)測(cè)的腐蝕速率及風(fēng)險(xiǎn)與實(shí)際基本相符合。常壓裝置評(píng)價(jià)單元腐蝕速率偏差統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)圖3）。

圖2 管道腐蝕減薄量統(tǒng)計(jì)

圖3 常壓裝置腐蝕速率偏差統(tǒng)計(jì)

3 亮點(diǎn)及不足

（1）將基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)策略指導(dǎo)停車(chē)檢驗(yàn)，全面控制裝置整體風(fēng)險(xiǎn)，避免過(guò)度檢驗(yàn)和檢驗(yàn)不足，為提高檢驗(yàn)有效性提供了方法。RBI 評(píng)估通過(guò)計(jì)算評(píng)估單元的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及分析其潛在損傷失效機(jī)理，通過(guò)調(diào)整檢驗(yàn)策略、提高檢驗(yàn)有效性，缺陷檢出率高，滿足裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的要求。對(duì)于在檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的或者本次檢驗(yàn)未抽檢到的管道，RBI 評(píng)估單位在運(yùn)行周期內(nèi)按介質(zhì)或者腐蝕回路抽取部分管道，推薦實(shí)施一些在線檢測(cè)手段，保證到下次檢驗(yàn)周期前的安全運(yùn)行。

（2）將檢驗(yàn)結(jié)果與評(píng)估結(jié)果進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)證可知：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估切實(shí)預(yù)測(cè)了裝置高風(fēng)險(xiǎn)的分布位置和高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備的潛在失效模式，使得檢驗(yàn)效率得到質(zhì)的飛躍。

（3）效益分析：基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)將檢驗(yàn)的重點(diǎn)集中在風(fēng)險(xiǎn)較高的評(píng)價(jià)單元上，很大程度上減少了檢驗(yàn)和檢驗(yàn)輔助的工作量，縮短裝置的大修檢修時(shí)間（寧夏石化預(yù)定檢驗(yàn)時(shí)間為15 d，按常規(guī)檢驗(yàn)難以完成），克服了檢驗(yàn)工期短、工作量大的難題，且檢驗(yàn)費(fèi)用縮減。本次實(shí)施基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)的直接檢驗(yàn)費(fèi)用較常規(guī)檢驗(yàn)節(jié)省約405.2 萬(wàn)元；而縮短的檢修時(shí)間及減少檢修后的計(jì)劃停車(chē)和非計(jì)劃停車(chē)給企業(yè)帶來(lái)的效益是難以估量的。

（4）不足：RBI 檢驗(yàn)整體方案確定較晚，例如本次大修最終確定煉油廠整體裝置RBI 距離大修停車(chē)僅為一個(gè)月，這將導(dǎo)致RBI 檢驗(yàn)策略提供較為匆忙，部分檢驗(yàn)方案未能很好的結(jié)合檢驗(yàn)策略制定（后經(jīng)過(guò)與RBI 檢驗(yàn)單位溝通對(duì)方案進(jìn)行了修改，達(dá)到了要求），現(xiàn)場(chǎng)交底后搭設(shè)腳手架進(jìn)度推遲。前期RBI 檢驗(yàn)會(huì)議及現(xiàn)場(chǎng)交底負(fù)責(zé)人與實(shí)際檢驗(yàn)負(fù)責(zé)人不一致，實(shí)際檢驗(yàn)負(fù)責(zé)人變更為操作人員，造成多次檢驗(yàn)交底。部分原計(jì)劃內(nèi)檢設(shè)備變更為外檢。部分地下罐前期為內(nèi)檢，然而現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部物料無(wú)法清理，且不具備開(kāi)挖外檢的條件。說(shuō)明前期檢驗(yàn)計(jì)劃部分可行性不夠。隨后在與RBI 檢驗(yàn)單位溝通后在保證檢驗(yàn)有效性的前提下進(jìn)行了變更。

4 結(jié)論與建議

（1）通過(guò)RBI 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定了寧夏石化煉油裝置的各評(píng)價(jià)潛在損傷機(jī)理、失效可能性、失效后果和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并在此基礎(chǔ)上制定了基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)策略。

（2）經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)證，RBI 評(píng)估切實(shí)預(yù)測(cè)了裝置高風(fēng)險(xiǎn)的分布位置和高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備的潛在失效模式，使得檢驗(yàn)效率得到質(zhì)的飛躍。

（3）基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)，提高了企業(yè)對(duì)設(shè)備的完整性管理水平，缺陷檢出率高、企業(yè)檢修費(fèi)用減少，能滿足裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的需要，并為裝置后期運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)不菲的效益。

（4）RBI 分析數(shù)據(jù)及結(jié)果不僅可以用于指導(dǎo)檢驗(yàn)，還可以用于企業(yè)設(shè)備管理及安全管理的各個(gè)環(huán)節(jié)；建議車(chē)間基層設(shè)備管理人員要學(xué)會(huì)RBI 分析及使用分析結(jié)果，用分析結(jié)果指導(dǎo)日常維護(hù)及裝置檢維修，從而避免維護(hù)維修的盲目性。