浅谈海上压力容器、压力管道基于风险检验管理系统运用

2023-01-02关向国

中国设备工程 2022年2期

关向国

（中海石油技术检测有限公司，天津 300452）

从宏观上分析，海上压力容器、管道的风险检验管理系统是一个构成复杂的大型系统，其内配置了很多模块，各模块内还有很多子系统，集成化的系统能通过RBI分析海上压力容器、管道的基本资料与应用工况后，对风险等级依次排序，而后有针对性地完善检验计划，自动生成相配套的管理报表，明显提升了海上压力容器及管道的智能化管理水平。

1 系统模块和功能介绍

1.1 系统架构

对于海上平台而言，其先结合海上具体环境与应用工况下压力容器及管道的基本资料、设计强度去估测可能出现的失效情况，而后利用知识集成化方法测评各失效的风险，而后按照一定规则对平台上压力容器与管道的失效风险进行排序，且要获得合理化的检测检验程序。系统各模块进行分析时，均要归纳既往资料及检测标准，将其转型成知识库能辨别的数据，用其提取知识库所需的信息，以上也是一个知识实现集成化的常规过程。

1.2 设备档案

在设计本管理系统时，可以将设备档案细化成基本信息与技术参数、阈值设置两大部分。在本系统内应用了设备数模式，如果在设备档案内选定设备树内的“装置或设备”，则随即便会呈现出设备的基本信息及技术参数。如果有查询某个设备状况的需求，则输入查询条件后便会显现出装置的具体名称，在系统前台管理者有增减、删除部分设备信息的权限。布置阈值是设备档案内的重要构成，阈值大小和报警值的高低之间相关，进而影响设备风险值是大是小。需设置的阈值主要是：设置最小壁厚阈值，将其和剩余壁厚进行对比分析，能顺利地测算出腐蚀速率；操作温度阈值作用主要是设置温度报警等。

1.3 运行信息

在该模块中，利用DCS、MES、SCADA等监控及采集系统获得数据。以上两个字系统能实时监测平台系统，进而为系统及时、精准、完善的提供设备信息，从这个角度上分析运行信息模块为系统执行分析任务的基础。由CS等管理系统内能读取设备状态及变更时间信息，运行、停运、检修等是常见的设备状态，能够帮助管理者全面掌握平台上设备的整体运转情况。

1.4 RBI数据库

该模块主要由RBI测评及损伤成因两个部分构成。模块内数据主要始源于DNV ORBIT OFFSHORE软件导送出的设备RBI分析结果，有位置名称、物流及腐蚀回路、老化机理、腐蚀速率等，能够统计海上平台上某个装置设备管道整体的风险情况、潜在的腐蚀机制及检测方法等内容。可依照数据库内现有的各字段完成查询任务，直至筛选出想要的数据集合，对数据集合进行统计、数据推导等操作。其具备较强的图形处理能力，能顺利导进CAD文件，且能线上编辑，也能建设图形元素和设备管道数据之间的关系，进而为用户查看创造便利条件。

1.5 检验任务优化

该模块主要由检验任务优化与损伤机制分析既往记录两部分构成。前者主要是经设备档案模块内读获设备基本资料信息，而后综合了由腐蚀在线监测、定点测厚模块内获取的状态监测建议信息，由指定数据库内获取取DNV orbit offshore软件导出的设备RBI检测建议，最后制定出优化的方法计划。该模块能和设备树相关联，且能提供信息查询功能，也能自定义增设建议模块。在设定好检验周期及记录相关事件的后，系统便能智能测算出下次检验时间。后者主要是由损伤机理分析模块内读获装置名称、设备型号、位置命名、材质、操作温度等信息，能提供打印、汇总、输出等功能，EXCEL、PDF等均是常见的文档格式。

1.6 检验计划

由专家检验建议模块内获取所有数据信息，比如，对于存在有应力腐蚀开裂风险的装置，可以应用取MT、PT、UT等手段进行检测，参照腐蚀开裂的敏感程度及损伤因子大小设定其探伤比例。

1.7 腐蚀监测模块

基于腐蚀在线监测建设的腐蚀综合管理系统即被定义成腐蚀管理界面，其集成了腐蚀在线监测、超声波测厚、取样分析等模块，在合理的分析方法下，尽量达到精准预估腐蚀状况，进而为海上设备防腐管理工作推进提供可靠依据。

2 系统工作流程

录入数据：主要录入容器及管道的基本资料、设计参数、应用情况、既往检测记录等。呈现预警信息：系统基于腐蚀在线管理模块、MES/DCS/SCADA控制系统在线获得设备的长短期腐蚀速率、剩余作业年限、化学分析指标等，系统和前期设定阈值相比获得报警值。

利用RBI模块分析设备，有针对性地优化检验任务，而后给出检验计划。结合用户主观需求，系统导出管理报表，报表内容有检验计划达成率。设备的腐蚀机制等，进而更好地部署检验任务。在管理者每次进入系统时，将会在系统界面的左上角自动呈现出需即可检测设备类型及检验截止日期，上次没有落实的任务。

3 案例应用分析

选择某海上平台的一个原油加氢精制装置为研究对象，加工制造后形成的产物之一是俄罗斯直柴和石脑油，也会有其他副产品等。装置年运行8400h，年产量120万吨，进料量142850㎏/h，氢气量642.8㎏/h。为确保加氢过程能顺利推进，要对氢气进行加压处理，使其压力上升到9.3MPa。因为加氢装置的原料内含有大量的腐蚀性物质（以硫、氯等为主），且在加压反应中会生成H2S和HCL等物质，会引起腐蚀问题，这是导致换热器、反应器等设备壁减薄的主因，从平台投产以来，减薄腐蚀是造成其生产效益长期未见显著提升的主因。

鉴于以上情况，利用RBI技术分析装置，需要全面采集装置的基本资料、设计文献及应用工况等，在此基础上编制周密的实施方案，在得到专家探讨、批准后执行。

首先开启OFFSHORE软件，新建数据库，而后你输入数据库名称，按序填写内容。其次，点击数据输入区，在其内输入部分数据，而后将其批量导送到工作区中开展分析工作。最后，在输入数据阶段，利用减薄机理的筛选问题判断设备与容器，依照APl581、设备实际状况去获得设备的腐蚀速率。

通过系统化分析后，可以确定减薄是设备的主要损伤机理，这主要是因为俄罗斯直柴原油内含有一些硫化物，外加加氢反应温度高于400°F，查阅API 581部分内容能够判断出压力容器会出现不同程度的高温硫化物腐蚀问题，这属于一种均匀腐蚀现象。依照原油内硫含量与总酸值能测算出碳钢的实际腐蚀速率是20mpy，压力容器的腐蚀裕量约为6mm，外加本容器在2年之间很少进行专业检查、维修，以致其腐蚀裕量已经接近于0，因此据此可以确定减薄是本加氢装置的主要风险因素，故而设备管理人员在后期检验管理实践中应加大减薄损伤的检验力度。对全套设备的风险进行排序，先依照APl581标准开展检验工作，对于6201btm．2的分馏塔而言，因为其减薄过程是均匀的，故而建议对其采用内部检验方法，具体是通过50%～100%的表面检查，并配合测厚工序。以此类推，它类高风险设备装置也可参照如上方法进行检测检验、风险排序。