RBI技术在国内的发展状况及在石化装置中的应用

陆秀群 陈 炜 乔光谱 沈 燚

(合肥通用机械研究院)

风险评估技术(RBI)在国内的应用已有10年，并已取得了较大的成功，主要体现在：RBI技术不仅可以提供检验策略，优化检验成本，有效地指导检验工作，而且为企业提供了一个数据管理平台，有效地提升了企业的管理水平。此外，RBI技术让设备人员与工艺人员对装置的腐蚀有了新的认识，使之综合全面地看待腐蚀行为，为部分装置延检提供了法律依据与数据支持，也为设计炼化装置创建了风险管理平台。

1 RBI技术国产化、应用与推广

随着RBI技术在国内的应用越来越广泛，国家质检局对RBI技术也越来越重视。2009年8月31日国家质检总局批准颁布的《固定式压力容器安全技术监察规程》(TSGR 0004-2009)中首次引入了基于风险的检验技术，并对RBI技术的应用、实施条件和检验周期的确定做了明确的规定[1]，这使我国的RBI技术的应用与发展向前迈出一大步。随后新版的《钢制压力容器》(GB 150-2011)规定了3类压力容器在设计阶段必须进行风险评估并提供风险评估报告。2011年底又颁布了《承压设备系统基于风险的检验实施导则》(GB/T 26610.1-2011)，意味着国内基于风险的检验从法律法规到技术规范的立体化体系全面建立。

RBI技术由试行到被确认其法律效力经历了近10年时间，合肥通用机械研究院作为首批在国内应用与推广RBI技术的单位，已在国内五十多家石化厂、五百多套石化装置上实施风险评估，在RBI技术国产化、推广与应用方面积累了不少的经验。

1.1RBI技术的国产化

合肥通用机械研究院在2002年引进《API581-2000》并完成翻译，在2008年引进新版《API581-2008》，并对API581、API580、API571[2～4]等标准做了深入的研究工作；开发了一套包含核心技术与数据库、完全拥有自主知识产权的专业软件——通用石化装置工程风险分析系统；积累了不少适应国内环境的数据库(包括材料、腐蚀、物流、爆炸等方面)，并且初步建立了适合我国国情的“ISO-风险曲线”。

1.2RBI技术的应用与推广

通过建立完整的工厂、装置、设备与管道的基于风险管理的数据库，寻找企业的薄弱环节，修复“水桶效应”的短板，提高整体管理水平；RBI技术的应用改变了传统观念上的检验方法与手段，数据支持结合个人经验，以最少的检验最大限度地保障设备运行的安全，优化检验策略；通过少量的在线检验，或在停工期间对较高风险区域采用最高效的检验方法，在保障装置设备安全运行的前提下，最大限度地缩短检验周期，延长装置的运行时间；成立RBI项目专家组，专家成员一般是国内石化行业具有丰富生产经验与防腐经验的专业人员，他们能提供不同生产装置的腐蚀分析和生产建议。

2 RBI技术应用案例

合肥通用机械研究院作为首批在国内应用与推广RBI技术的单位，已在茂名石化、广州石化、大连西太平洋石化、大庆石化、乌鲁木齐石化及扬子石化等大型石化企业的大部分化工装置中推广RBI技术的应用。笔者结合多年的RBI技术应用经验和应用案例说明分析RBI技术的应用效果：

a.促进石化企业的风险管理意识。加强装置设备与工艺人员的协作，在设计的源头控制风险。2008年，某石化委托合肥通用机械研究院对在设计阶段的18套石化装置进行风险评估。通过整体风险评估，企业建立了基于风险管理的数据库，在装置的高风险与高失效部位建立监测点，利用腐蚀监测、腐蚀介质分析等方法提前预防失效事件的发生。

b.科学合理地安排检验周期。某炼化于2006年委托合肥通用机械研究院对其连续重整装置进行风险评估，原计划2007年进行停工检修，并要求在检修前提供风险评估后的设备风险矩阵图(图1)与检验策略。后因生产需要将检修计划推迟到2008年，于2007年再次委托合肥通用机械研究院对其风险较高的设备与管线进行在线检测与风险评估，其设备风险矩阵图如图2所示。比较前、后两次的风险情况可以看出，经在线检验的数据修正，2008年的风险比2007年的风险有所降低，其中高风险设备少了3台，中高险设备少了6台。因此，在对易失效的中高风险的设备做好在线监控措施的条件下，装置满足延期到2008年停工检验的要求。

c.优化检验策略，提高检验的有效性。检验手段有效性的高低并非取决于检验比例，而是决取于检验方法是否与腐蚀机理相结合、是否采用有针对性的手段。RBI技术的检验策略则满足这种要求。图3比较了传统检测程序下的风险与应用RBI技术检测方法的风险。在对某石化重油催化装置进行风险评估的过程中，发现此装置上次全面检验的比例较高，但RBI技术的检验有效性却较低，以分馏塔为例进行说明分析。上次全面检验时塔顶无检验，塔中局部做磁粉与测厚，塔底做磁粉、超声与测厚。通过RBI技术分析，顶部主要有湿硫化氢环境下的应力腐蚀开裂与酸性水腐蚀；中部温度在150～204℃之间，无腐蚀机理；底部温度大于204℃，有高温硫腐蚀与环烷酸腐蚀。因此，RBI技术建议，塔顶应进行磁粉、超声和测厚，塔中做内部宏观检查和少量测厚，塔底做宏观检查和测厚。

d.识别装置的不安全因素，提前排除隐患。装置中往往存在使用时间过长、已接近使用寿命或选材偏低等不安全因素，这些因素是装置中的隐患，通过风险评估可以有效地识别。某石化制氢装置于1978年投用，高温变换炉与低温变换炉管道材料为0.5Mo钢，操作压力3.8MPa，操作温度从407℃经逐级换热至250℃左右，介质中主要含氢气、甲烷、CO2及蒸汽等。本系统投用时间近30年，操作环境较苛刻。0.5Mo钢抗高温氢损伤的性能较差，长期在高温高压临氢环境中运行易造成材料劣化，对安全生产构成隐患。通过风险评估，这部分管道的高温氢损伤敏感性较高。在低温段考虑到有液相水析出，造成CO2腐蚀，并且在流速较高的部位容易造成气蚀，因此应对这部分高温高压临氢设备与管道进行材料升级，参考Nelson曲线建议使用Cr-Mo钢，含铬钢可以提高抗高温氢损伤的能力。

图1 设备风险矩阵图(2007)

图2 设备风险矩阵图(2008)

图3 两种检验方法下的风险曲线

3 小结与建议

风险评估不仅给企业带来了效益与安全，还有力地提升了企业的管理水平，在技术层面与管理层面，它都是一个很好的平台，风险评估国产化的成功又为搭建这个平台垫定了坚实的基础。RBI技术在中国的应用已有10年，虽取得了巨大的成绩，但RBI技术国产化、应用与推广都或多或少存在一些问题，以下就部分问题提供个人的思考。

3.1RBI技术应如何向更深层次发展。RBI技术作为基于风险的管理平台，具有很大的优越性，但在技术精细化方面略显不足。它源于数据库，同时覆盖面非常广，所以很难做到精与深。例如腐蚀机理的确定与个人经验有很大的关系，并且把握腐蚀流的各种状态、露点、量及浓缩部位等因素比较因难。因此，要真正做好RBI技术就必须向精与深的方向发展。

3.2RBI技术与节省检修费用两者的关系并不是充分必要关系。优化检验策略、节约检修资源只是RBI技术的一部分，RBI技术的目的是保障设备的安全，提高企业的管理水平、提升技术人员的技术水平以及优化检验策略等。根据我院10年来的总结，化工装置通过风险评估制定的检验策略，其检验比例较常规检验的检验比例有较大幅度的下降。

3.3完整的RBI工作应该是一个环闭过程。通过RBI技术完成RBI报告后，应重视企业的执行情况，并收集下一步的检验资料，对失效的现像进行再评估，然后提出降险措施，这样既能提高RBI工作的深度，又能充实数据库，意义较大。

3.4RBI计算软件只是浓缩了部分RBI技术，只有充分理解RBI技术的理念与方法，并十分熟悉设备运行、工艺流程、腐蚀机理以及检验检测等，才能撑握RBI技术的精髓。

3.5应善于分析与总结失效事故，对周边各种因素应思考缜密。RBI技术所能考虑到的因素有限，如再生器的硝酸盐腐蚀、炼化厂大气环境中的H2S对设备外部的应力腐蚀等，这些问题在分析时应进行考虑，否则评估的结果只是理想状态下的结果，可能会与实际情况背道而驰。

3.6基于风险的检验是风险管理的一部分，企业应尽量将RBI与RCM(以可靠性为中心的维护)和SIL(安全连锁系统定量安全评估)协同发展，建立横向完整的风险管理体系。

[1] TSGR 0004-2009，固定式压力容器安全技术监察规程[S].北京：新华出版社，2009.

[2] API 581, Risk-based Inspection Base Resource Document[S].Washington D C:American Petroleum Institute, 2000.

[3] API 580,Risk-based Inspections[S].Washington D C:American Petroleum Institute,2002.

[4] API 571,Damage Mechanisms Afecting Fixed Equipment in the Refining Industry[S].Washington D C: American Petroleum Institute,2003.