淺談海上壓力容器、壓力管道基于風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)管理系統(tǒng)運(yùn)用

關(guān)向國(guó)

（中海石油技術(shù)檢測(cè)有限公司，天津 300452）

從宏觀上分析，海上壓力容器、管道的風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)管理系統(tǒng)是一個(gè)構(gòu)成復(fù)雜的大型系統(tǒng)，其內(nèi)配置了很多模塊，各模塊內(nèi)還有很多子系統(tǒng)，集成化的系統(tǒng)能通過(guò)RBI分析海上壓力容器、管道的基本資料與應(yīng)用工況后，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)依次排序，而后有針對(duì)性地完善檢驗(yàn)計(jì)劃，自動(dòng)生成相配套的管理報(bào)表，明顯提升了海上壓力容器及管道的智能化管理水平。

1 系統(tǒng)模塊和功能介紹

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

對(duì)于海上平臺(tái)而言，其先結(jié)合海上具體環(huán)境與應(yīng)用工況下壓力容器及管道的基本資料、設(shè)計(jì)強(qiáng)度去估測(cè)可能出現(xiàn)的失效情況，而后利用知識(shí)集成化方法測(cè)評(píng)各失效的風(fēng)險(xiǎn)，而后按照一定規(guī)則對(duì)平臺(tái)上壓力容器與管道的失效風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序，且要獲得合理化的檢測(cè)檢驗(yàn)程序。系統(tǒng)各模塊進(jìn)行分析時(shí)，均要?dú)w納既往資料及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，將其轉(zhuǎn)型成知識(shí)庫(kù)能辨別的數(shù)據(jù)，用其提取知識(shí)庫(kù)所需的信息，以上也是一個(gè)知識(shí)實(shí)現(xiàn)集成化的常規(guī)過(guò)程。

1.2 設(shè)備檔案

在設(shè)計(jì)本管理系統(tǒng)時(shí)，可以將設(shè)備檔案細(xì)化成基本信息與技術(shù)參數(shù)、閾值設(shè)置兩大部分。在本系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用了設(shè)備數(shù)模式，如果在設(shè)備檔案內(nèi)選定設(shè)備樹(shù)內(nèi)的“裝置或設(shè)備”，則隨即便會(huì)呈現(xiàn)出設(shè)備的基本信息及技術(shù)參數(shù)。如果有查詢某個(gè)設(shè)備狀況的需求，則輸入查詢條件后便會(huì)顯現(xiàn)出裝置的具體名稱(chēng)，在系統(tǒng)前臺(tái)管理者有增減、刪除部分設(shè)備信息的權(quán)限。布置閾值是設(shè)備檔案內(nèi)的重要構(gòu)成，閾值大小和報(bào)警值的高低之間相關(guān)，進(jìn)而影響設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)值是大是小。需設(shè)置的閾值主要是：設(shè)置最小壁厚閾值，將其和剩余壁厚進(jìn)行對(duì)比分析，能順利地測(cè)算出腐蝕速率；操作溫度閾值作用主要是設(shè)置溫度報(bào)警等。

1.3 運(yùn)行信息

在該模塊中，利用DCS、MES、SCADA等監(jiān)控及采集系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)。以上兩個(gè)字系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)，進(jìn)而為系統(tǒng)及時(shí)、精準(zhǔn)、完善的提供設(shè)備信息，從這個(gè)角度上分析運(yùn)行信息模塊為系統(tǒng)執(zhí)行分析任務(wù)的基礎(chǔ)。由CS等管理系統(tǒng)內(nèi)能讀取設(shè)備狀態(tài)及變更時(shí)間信息，運(yùn)行、停運(yùn)、檢修等是常見(jiàn)的設(shè)備狀態(tài)，能夠幫助管理者全面掌握平臺(tái)上設(shè)備的整體運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

1.4 RBI數(shù)據(jù)庫(kù)

該模塊主要由RBI測(cè)評(píng)及損傷成因兩個(gè)部分構(gòu)成。模塊內(nèi)數(shù)據(jù)主要始源于DNV ORBIT OFFSHORE軟件導(dǎo)送出的設(shè)備RBI分析結(jié)果，有位置名稱(chēng)、物流及腐蝕回路、老化機(jī)理、腐蝕速率等，能夠統(tǒng)計(jì)海上平臺(tái)上某個(gè)裝置設(shè)備管道整體的風(fēng)險(xiǎn)情況、潛在的腐蝕機(jī)制及檢測(cè)方法等內(nèi)容。可依照數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)現(xiàn)有的各字段完成查詢?nèi)蝿?wù)，直至篩選出想要的數(shù)據(jù)集合，對(duì)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)推導(dǎo)等操作。其具備較強(qiáng)的圖形處理能力，能順利導(dǎo)進(jìn)CAD文件，且能線上編輯，也能建設(shè)圖形元素和設(shè)備管道數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，進(jìn)而為用戶查看創(chuàng)造便利條件。

1.5 檢驗(yàn)任務(wù)優(yōu)化

該模塊主要由檢驗(yàn)任務(wù)優(yōu)化與損傷機(jī)制分析既往記錄兩部分構(gòu)成。前者主要是經(jīng)設(shè)備檔案模塊內(nèi)讀獲設(shè)備基本資料信息，而后綜合了由腐蝕在線監(jiān)測(cè)、定點(diǎn)測(cè)厚模塊內(nèi)獲取的狀態(tài)監(jiān)測(cè)建議信息，由指定數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)獲取取DNV orbit offshore軟件導(dǎo)出的設(shè)備RBI檢測(cè)建議，最后制定出優(yōu)化的方法計(jì)劃。該模塊能和設(shè)備樹(shù)相關(guān)聯(lián)，且能提供信息查詢功能，也能自定義增設(shè)建議模塊。在設(shè)定好檢驗(yàn)周期及記錄相關(guān)事件的后，系統(tǒng)便能智能測(cè)算出下次檢驗(yàn)時(shí)間。后者主要是由損傷機(jī)理分析模塊內(nèi)讀獲裝置名稱(chēng)、設(shè)備型號(hào)、位置命名、材質(zhì)、操作溫度等信息，能提供打印、匯總、輸出等功能，EXCEL、PDF等均是常見(jiàn)的文檔格式。

1.6 檢驗(yàn)計(jì)劃

由專(zhuān)家檢驗(yàn)建議模塊內(nèi)獲取所有數(shù)據(jù)信息，比如，對(duì)于存在有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)的裝置，可以應(yīng)用取MT、PT、UT等手段進(jìn)行檢測(cè)，參照腐蝕開(kāi)裂的敏感程度及損傷因子大小設(shè)定其探傷比例。

1.7 腐蝕監(jiān)測(cè)模塊

基于腐蝕在線監(jiān)測(cè)建設(shè)的腐蝕綜合管理系統(tǒng)即被定義成腐蝕管理界面，其集成了腐蝕在線監(jiān)測(cè)、超聲波測(cè)厚、取樣分析等模塊，在合理的分析方法下，盡量達(dá)到精準(zhǔn)預(yù)估腐蝕狀況，進(jìn)而為海上設(shè)備防腐管理工作推進(jìn)提供可靠依據(jù)。

2 系統(tǒng)工作流程

錄入數(shù)據(jù)：主要錄入容器及管道的基本資料、設(shè)計(jì)參數(shù)、應(yīng)用情況、既往檢測(cè)記錄等。呈現(xiàn)預(yù)警信息：系統(tǒng)基于腐蝕在線管理模塊、MES/DCS/SCADA控制系統(tǒng)在線獲得設(shè)備的長(zhǎng)短期腐蝕速率、剩余作業(yè)年限、化學(xué)分析指標(biāo)等，系統(tǒng)和前期設(shè)定閾值相比獲得報(bào)警值。

利用RBI模塊分析設(shè)備，有針對(duì)性地優(yōu)化檢驗(yàn)任務(wù)，而后給出檢驗(yàn)計(jì)劃。結(jié)合用戶主觀需求，系統(tǒng)導(dǎo)出管理報(bào)表，報(bào)表內(nèi)容有檢驗(yàn)計(jì)劃達(dá)成率。設(shè)備的腐蝕機(jī)制等，進(jìn)而更好地部署檢驗(yàn)任務(wù)。在管理者每次進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，將會(huì)在系統(tǒng)界面的左上角自動(dòng)呈現(xiàn)出需即可檢測(cè)設(shè)備類(lèi)型及檢驗(yàn)截止日期，上次沒(méi)有落實(shí)的任務(wù)。

3 案例應(yīng)用分析

選擇某海上平臺(tái)的一個(gè)原油加氫精制裝置為研究對(duì)象，加工制造后形成的產(chǎn)物之一是俄羅斯直柴和石腦油，也會(huì)有其他副產(chǎn)品等。裝置年運(yùn)行8400h，年產(chǎn)量120萬(wàn)噸，進(jìn)料量142850㎏/h，氫氣量642.8㎏/h。為確保加氫過(guò)程能順利推進(jìn)，要對(duì)氫氣進(jìn)行加壓處理，使其壓力上升到9.3MPa。因?yàn)榧託溲b置的原料內(nèi)含有大量的腐蝕性物質(zhì)（以硫、氯等為主），且在加壓反應(yīng)中會(huì)生成H2S和HCL等物質(zhì)，會(huì)引起腐蝕問(wèn)題，這是導(dǎo)致?lián)Q熱器、反應(yīng)器等設(shè)備壁減薄的主因，從平臺(tái)投產(chǎn)以來(lái)，減薄腐蝕是造成其生產(chǎn)效益長(zhǎng)期未見(jiàn)顯著提升的主因。

鑒于以上情況，利用RBI技術(shù)分析裝置，需要全面采集裝置的基本資料、設(shè)計(jì)文獻(xiàn)及應(yīng)用工況等，在此基礎(chǔ)上編制周密的實(shí)施方案，在得到專(zhuān)家探討、批準(zhǔn)后執(zhí)行。

首先開(kāi)啟OFFSHORE軟件，新建數(shù)據(jù)庫(kù)，而后你輸入數(shù)據(jù)庫(kù)名稱(chēng)，按序填寫(xiě)內(nèi)容。其次，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)，在其內(nèi)輸入部分?jǐn)?shù)據(jù)，而后將其批量導(dǎo)送到工作區(qū)中開(kāi)展分析工作。最后，在輸入數(shù)據(jù)階段，利用減薄機(jī)理的篩選問(wèn)題判斷設(shè)備與容器，依照APl581、設(shè)備實(shí)際狀況去獲得設(shè)備的腐蝕速率。

通過(guò)系統(tǒng)化分析后，可以確定減薄是設(shè)備的主要損傷機(jī)理，這主要是因?yàn)槎砹_斯直柴原油內(nèi)含有一些硫化物，外加加氫反應(yīng)溫度高于400°F，查閱API 581部分內(nèi)容能夠判斷出壓力容器會(huì)出現(xiàn)不同程度的高溫硫化物腐蝕問(wèn)題，這屬于一種均勻腐蝕現(xiàn)象。依照原油內(nèi)硫含量與總酸值能測(cè)算出碳鋼的實(shí)際腐蝕速率是20mpy，壓力容器的腐蝕裕量約為6mm，外加本容器在2年之間很少進(jìn)行專(zhuān)業(yè)檢查、維修，以致其腐蝕裕量已經(jīng)接近于0，因此據(jù)此可以確定減薄是本加氫裝置的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，故而設(shè)備管理人員在后期檢驗(yàn)管理實(shí)踐中應(yīng)加大減薄損傷的檢驗(yàn)力度。對(duì)全套設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序，先依照APl581標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展檢驗(yàn)工作，對(duì)于6201btm．2的分餾塔而言，因?yàn)槠錅p薄過(guò)程是均勻的，故而建議對(duì)其采用內(nèi)部檢驗(yàn)方法，具體是通過(guò)50%～100%的表面檢查，并配合測(cè)厚工序。以此類(lèi)推，它類(lèi)高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備裝置也可參照如上方法進(jìn)行檢測(cè)檢驗(yàn)、風(fēng)險(xiǎn)排序。

4 結(jié)語(yǔ)

本文利用風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)管理系統(tǒng)對(duì)海上平臺(tái)設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)檢驗(yàn)，并優(yōu)化具體實(shí)踐過(guò)程，利用和OFFSHORE軟件對(duì)某加氫裝置進(jìn)行RBI分析，測(cè)評(píng)全套裝置內(nèi)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)后，給出后續(xù)實(shí)踐中的幾點(diǎn)檢測(cè)建議，希望有益于完善檢驗(yàn)決策方案。