基于RBI技术开展设备管理年度检验研究

张贵东，吴 丹，肖 岩

（1.中油抚顺石化设备技术开发有限公司，辽宁 抚顺 113000；2.中国广核新能源控股有限公司，北京 100000；3.中国石油抚顺石化公司，辽宁 抚顺 113000）

无论是国外还是国内，无论是国企还是私企，炼化公司之间的竞争越加激烈。就多数炼化企业现状而言，如某一炼化企业就有多个生产装置和辅助装置，其中的部分装置投入运行已达20 a以上。依据浴盆曲线[1]可知，如图1所示，在服役初期（一般在投用3 a以内），因设计、安装等因素考虑不足等客观原因，故障发生的概率较高，在服役中期（一般介于3～20 a之间），出现故障的概率不高，在服役后期（一般在20 a以上），尤其是达到20 a以上的，随着特种设备服役年限的增加，出现故障的概率越来越高的客观事实。

基于此，在特种设备管理方面，为了提高炼化企业竞争力，需要炼化企业各装置要达到全寿命周期、长停工检修周期、平稳且安全的运行条件要求，减少特种设备因泄漏等原因的非计划停工次数，如装置至少要达到4 a一大修，力争5 a一大修。基于炼化企业装置现状的客观事实，在有限的人、机、料、法及环的前提下，需要提高特种设备的管理使用水平和开展预知维修等方式来达到以上相关要求。为了提高特种设备的管理使用水平，其中重要的一个环节就是如何更有效和更有操作性地开展并实施年度检验[2-4]工作。

通过炼化企业自身反馈，在有限资源条件的前提下，对于年度检验工作开展的效果不是很好，其根本原因主要在于不知如何更有效地和更有操作性开展。而年度检验工作的难点根本原因在于：首先，不知如何识别划分工作重点，如不知如何有效并系统地分析和筛选出各种风险等级的特种设备；其次，不知如何有效地按照安全技术规范的要求进行年度检验的具体检测实施。

因此，为了更好地进行炼化企业特种设备的年度检验工作，首先需要研究并借助RBI技术——基于风险的检验（英文全称为Risk Based Inspection，英文简称为RBI），通过发挥RBI分析技术[5-7]的优势，进行年度检验检验策略的优化，其次根据风险等级情况再进行有针对性地消减措施的实施。

1 RBI技术含义和优势

RBI技术含义是基于安全和经济等因素相互协调，进而相互融合的工作理念。对于炼化企业来讲，进行RBI工作具有重要的意义，因为RBI可以对特种设备进行风险等级的划分，如图2所示，风险是由图2所示的纵坐标和横坐标进行相应数值组合，根据组合后的数值所处于图2的相应位置，来确定风险，其中纵坐标表示失效可能性，失效可能性发生的概率从下到上是由最低级逐渐升至最高级，横坐标表示失效后果，失效后果产生的严重程度从左到右是由最低级逐渐升至最高级。

大量的特种设备检测数据表明，根据二八定律：主要由20%左右的特种设备承担不少于80%的风险，因此，在有限资源条前提下，只有先进行风险等级的划分，才可以根据风险等级的程度再进行后续的工作，这是传统的检测所不具备的。RBI分析[8-9]与传统的检测相比，还有以下主要优势：识别各种风险的特种设备，提供优化的检验策略，采用有针对性的检测技术来进行检测，将检测费用等资源重点投入到风险为不可接受的特种设备，提高装置的设备管理水平，实施相对应的风险消减措施等。

2 研究装置的选取和技术路线

根据炼化企业的特点，为了更具有代表性和针对性，本次年度检验研究选取的是使用超过20 a的蒸馏装置进行研究。

为了更有有效开展和实施。首先研究采用RBI何种分析方式，更便于对压力容器和工业管道进行风险等级的划分。其次研究针对于装置不可接受的风险等级和其所处于风险矩阵的位置等因素进行压力容器和工业管道检验策略优化的制定。最后进行检验策略优化后的相关消减实施，进而，消减不可接受的风险。

3 研究采取何种分析方法及其原理

3.1 RBI分析方法

RBI分析方法主要有定性分析方法、定量分析方法及半定量分析方法，共计3种分析方法，需要根据资源条件、装置特点、人员能力和适用情况以及应用程度等因素，来选取RBI的分析方法。

定性分析方法可以应用于装置，装置的全部或者部分区域，区域的单条工业管道或者单台压力容器3种范围。定性分析不需要确定腐蚀速率和检测日期等因素，主要是对相关因子要素，先进行分析，再对相关因子进行赋值，最后，通过计算得出失效可能性和失效后果的数值，进而，对设备进行风险等级的划分。同时，定性分析对RBI分析应用软件的依赖不高，进行定性分析时，可以通过办公软件就可以完成定性分析。

半定量分析方法通常应用于装置的全部或者部分区域，区域的单条工业管道或者单台压力容器2种范围，半定量分析，仅对部分要素进行数值的选取，只能给出风险等级，不能计算具体的数值，适用于专项特殊情况的应用。

定量分析方法可以应用于装置，装置的全部或者部分区域，区域的单条工业管道或者单台压力容器3种范围，定量分析也需要对分析的要素进行相应的数值的选取，最后，根据数值的选取情况进行风险等级的划分，但定量分析方法对RBI分析应用软件要求很高，因为很难通过人工进行计算，同时尤其是对整个装置的分析，对RBI分析应用软件要求就更高。

为了更好地长期开展和应用RBI分析技术，通过分析本文采用的是RBI分析方法中的定性分析，针对于RBI的定性分析，要做好数值的选取工作，需要了解装置的运行数据和相关信息，需要熟知设备的各个环节、损伤模式分析[10]（其中关于损伤模式分析，对于RBI的分析，尤其是对失效可能性的分析，起到很重要的作用），同时，需要知道工艺介质的属性，如，自燃点和毒性等因素。

3.2 RBI定性分析原理

对设备进行RBI定性分析[11]的主要过程分析分为失效可能性和失效后果，无论是失效可能性还是失效后果，均应进行赋值前的分析，赋值，赋值后的计算，通过计算结果来得出设备的失效可能性因子和失效后果因子，最后，根据失效可能性因子和失效后果因子来确定失效可能性等级和失效后果等级，进而，对设备进行的风险等级的划分。

装置进行失效可能性的分析时，主要从6个方面进行分析，6个方面如图3所示。

装置进行失效后果的燃烧与爆炸分析时，主要从6个方面进行分析，燃烧与爆炸分析的6个方面如图4所示。

在评估中毒后果时，仅分析可能导致的瞬间中毒，针对装置进行失效后果的中毒分析时，主要从4方面进行中毒分析如图5所示。

通过对蒸馏装置数据和信息的采集，腐蚀回路和腐蚀流的分析，物流回路和物流种类的分析。根据RBI定性分析方法的实施，对压力容器和工业管道进行风险等级排序。本装置压力容器的风险等级排序结果和所处于风险矩阵的位置如图6所示，本装置工业管道的风险等级排序结果和所处于风险矩阵的位置如图7所示。

4 检验策略优化

4.1 检验策略初步优化

在检验策略优化制定过程中，本文研究的主要研究目标是研究不可接受的风险等级的特种设备，通过与蒸馏装置管理人员沟通，装置管理人员要求筛选出失效可能性大于3的压力容器和工业管道，筛选出失效后果大于C的压力容器和工业管道，其中压力容器实施检测的数量为9台，占压力容器总数的12.4%；工业管道实施检测的数量为37条，占工业管道总数的25.9%，如图8所示。其中实施检测的容器和管道的总数占整个装置容器和管道总数的21.3%，对整个装置来讲，通过检测数据的分析，从侧面验证了二八定律。通过风险等级划分，进行检验策略初步优化，节省了约80%的工作量，仅就测厚工作就会至少减少200处保温拆除和至少会减少壁厚测定3 000点。因此，通过检验策略初步优化，很好地将工作重点放在约20%的工作重点上来。

4.2 检验策略深度优化

通过图6和图7风险矩阵图的位置，可以看到无论是压力容器还是工业管道的风险等级主要位于以失效可能性为主导的风险等级上，同时，在失效可能性分析中，又以失效因子作为主要失效因素，主要失效因素是以腐蚀减薄和环境开裂（湿硫化氢破坏）为主，因此，对于可接受阈值以上的压力容器和工业管道，在进行风险消减措施时，进行检验策略的深度优化时，主要考虑通过在役实施无损检测的方式，进行风险等级的消减措施。

若当在进行无损检测实施时，尤其是针对同一环境开裂损伤机理时，先抽取一定数量的压力容器和工业管道进行无损检测，当发现异常时，再对相同的损伤模式，进行相关的无损检测工作。此检验策略深度优化的制定，又进一步至少减少初步优化后50%的无损检测工作量。

因此，在制定相关的检测方法时，共分为3种方式，一种是实施检测，用√表示；一种是不实施检测（一般表示不具有环境开裂损伤模式和不满足无损检测客观条件等），用×表示；一种是待定检测（主要根据实施检测后的压力容器和工业管道是否存在超标缺陷，来决定是否需要对待定检测的压力容器和工业管道实施相应的检测），用□表示，详见表1和表2代表部分压力容器和工业管道。因此，通过此深度优化，又进一步节省了相关的人力、物力等相关资源。

表1 压力容器检验策略明细

表2 工业管道检验策略明细

5 检验策略优化后的实施

为了更好地进行检验策略优化后的实施，需要对本装置采用具有针对性的无损检测方法。因为，在无损检测现场，有些是难以进行实施检测的，如，因生产工艺等原因，难以满足无损检测实施的先决条件。同时，在制定检验策略优化的前期，需要研究学习并掌握各种无损检测[12]方法的理论知识和各自的适用条件等相关内容，需要与专业的检验检测机构协同合作，才可以更好地进行检验策略的优化，才可以更有利于优化后进行相关无损检测的实施，进而有针对性并且更有效地开展风险消减措施。

6 结束语

通过有代表性的蒸馏装置，采用RBI分析方法中的定性分析，发挥RBI优势。通过借鉴RBI分析技术，既可以将RBI的优点应用于年度检验中，又可以对安全技术规范的年度检验的相关规定进行更有效和更有操作性地实施；通过检验策略初步优化和深度优化，仅就拆保温和测厚工作就至少减少80%的工作量，这不仅节省了大量的人力、物力和财力，也大大降低了现场作业的安全风险；同时也为装置日后的重点日常管理和日常巡检（在巡检过程中，重点关注装置不可接受的风险）以及为后续的定期检验工作提供依据。进而，为蒸馏装置经济、安全、稳定和长周期生产提供了技术支持。