石化行业静设备技术完整性实施策略研究应用

王文凯

（中国海洋石油集团有限公司，北京 100010）

0 引言

0.1 设备设施资产管理现状

设备设施资产是企业从事生产经营的重要工具，是创造价值、保证安全的重要载体，通过有效的管理措施和技术手段管理好这些巨额资产，对企业生产经营和可持续发展具有重要意义[1]。随着经济社会的发展，我国能源消耗逐年上升，石油化工行业规模不断壮大，设备设施呈现数量大，分布广、种类多、风险高及技术先进等特点，老旧设备增多，管理难度逐年增加，设备管理过程中存在不同程度的各种问题，如设备维修维护不足或过剩的情况等。与此同时，设备设施完整性管理理念、方法和模式从国外引入，并结合国内设备设施管理特点进行的广泛研究和应用，对企业设备设施的科学、合理、经济管理等生产经营和可持续发展起到至关重要的作用。

0.2 静设备技术完整性管理现状

2014 年，ISO（International Organization for Standardization，国际标准化组织）在英国标准协会的PAS 55 标准基础上发布实施了ISO 55000 资产管理系列系族国际标准，用于指导组织通过对资产进行有效管理，进而保证组织长期可持续实现管理目标，该标准适用于所有类型的资产和所有类型[2-4]。2016 年，我国标准化管理委员会等同采标ISO 55000 系列标准发布实施GB/T 33172—2016《资产管理 综述、原则和术语》、GB/T 33173—2016《资产管理 管理体系 要求》、GB/T 33174—2016《资产管理管理体系GB/T 33173 应用指南》等一系列国家标准，用于指导我国资产管理工作。

静设备作为设备的一种重要分类，目前尚未有针对静设备的固有特点，对其技术完整性实施方式加以深入研究并细化完善，仅对个别场景下的静设备技术完整性实施流程的部分环节开展了相关的研究。例如，张士伟[5]对化工静设备运行的特点与维护保养措施进行分析，探讨化工静设备的维护保养措施，降低静设备的故障率，提高化工企业生产的安全性与可靠性；陈文贤等[6]基于改进故障树的站场静设备风险评价技术研究，为储罐检测周期确定、维修策略响应和应急预案制定等提供实际参考；李博[7]针对常压储罐完整性管理实践及应用进行总结，从现状梳理、管理优化、风险评估、监测检测、信息化建设等方面全面实施完整性管理，有效提升储罐管理水平，保障储罐经济可靠运行；陈雷[8]对石化装置静设备动态风险管理及预知检验技术进行研究，提出了炼化装置长周期安全运行的要求；李佳林[9]等对稠油集输站场静设备完整性检测评价技术进行探索，提出一套适合稠油集输站场静设备的完整性检测评价技术体系，为稠油集输站场的完整性管理工作奠定基础；曹春红[10]对石油化工静设备应力腐蚀开裂成因与防护措施进行研究，从应力腐蚀的危害和机理方面分析石油化工静设备中应力腐蚀开裂的成因与防护措施。因此，在国内外大量设备设施完整性管理成果和工作的基础上，形成石油化工行业静设备技术完整性实施策略，对该行业静设备实现本质安全和长周期安全稳定运行将起到至关重要的作用。

1 流程构建

静设备技术完整性管理应在数据管理、风险评估、检测与检测、完整性评价和维护维修等5 个环节，运用基于风险的技术和方法，系统、动态地实施静设备技术完整性工作，覆盖规划投资、工程建设、运营维护、废弃处置等全生命周期各个阶段，并记录和保存静设备技术完整性实施过程中的相关文件。全生命周期各阶段静设备技术完整性实施内容与路线如图1 所示。

图1 全生命周期各阶段静设备技术完整性实施内容与路线

2 实施内容

2.1 数据管理

设备设施使用单位应建立静设备数据库，并进行数据的全生命周期管理。规划投资阶段要充分考虑同类静设备的失效和历史数据，合理选材；工程建设阶段要开展基础数据采集，包括但不限于设计数据、厂家数据、监测与检测方案、建造与安装数据和质量文件；运营维护阶段要开展运营数据采集，包括但不限于制度与规程类、监测与检测类、维护维修记录类和统计分析类的数据；废弃处置阶段要保存设备弃置相关记录。

2.2 风险评估

工程建设和运营维护阶段可采用RBI（Risk Based Inspecfion，基于风险的检验）方法针对关键和重要静设备进行风险评估，其一般步骤包括确定评估对象、识别损伤模式、划分腐蚀回路、划分存量组、失效概率分析、失效后果分析及确定风险等级等，并且当设备的工艺条件或服役环境等发生改变导致损伤机理可能发生变化时，应重新进行风险评估。废弃处置阶段要对静设备全生命周期的数据进行整理与分析，评估整体使用效果。各型静设备失效概率与失效后果分析方法推荐标准见表1。

表1 各型静设备失效概率与失效后果分析方法

2.3 监测与检测

工程建设与运营维护阶段要制定基于风险评估结果的监测与检测方案，满足法律法规、标准规范及相关要求。监测与检测方案包括检测类型及选择原则、检测方法及其有效性、检测周期、检测内容及检测技术，其中检测内容一般包括宏观检查、壁厚检测、腐蚀检测和缺陷检测等。对于关键静设备推荐实施在线监测，监测方法和位置要充分考虑经济和技术要求。

静设备检测方法推荐标准见表2。

表2 静设备检测方法

2.4 完整性评价

当静设备出现缺陷、长时间停用、超过设计年限/检修周期/使用工况的情况，应开展完整性评价，给出明确的评价结论和继续使用的条件。设备的剩余使用年限应按照标准、行业实践及企业的运行策略，结合设备历史失效事故进行确定，以指导后期的检验时间间隔、在线监测计划或修复措施等。经完整性评价确定不满足继续使用条件的设备，使用单位要根据实际情况落实修理/改造或废弃处置的方案。各型静设备完整性评价方法推荐标准见表3。

表3 各型静设备完整性评价方法

2.5 维护维修

工程建设阶段应制定静设备维护维修方案；运营维护阶段，各设备设施使用单位应在风险评估和完整性评价的基础上优化维护维修方案并开展维护维修工作。静设备的日常维护方案应明确维护的内容、频次、重点部位及日常巡检的管理要求。各型静设备缺陷修理/改造方法推荐标准见表4。

表4 各型静设备缺陷修理/改造方法

2.6 案例分析

LNG（Liquefied Natural Gas，液化天然气）接收站是储存液化天然气然后往外输送天然气的多套系统装置组成的有机整体，包括LNG 接卸码头、卸料臂、LNG 储罐、LNG 管线、BOG 压缩机、再冷凝器、高/低压泵、ORV 气化器、计量撬、NG 管线、控制仪表等动静设备。

本文针对某LNG 接收站中运营维护的工艺管道采取以上实施策略，从数据管理、风险评估、检测与检测、完整性评价和维护维修等5 个步骤开展静设备技术完整性管理工作。

（1）数据管理。数据管理是运营维护阶段的常规工作，除以上策略要求的数据采集管理外，静设备风险评估所需要的数据主要有：物流数据（流体组份及含量、操作温度、操作压力等）、设备与管道基础数据（投用时间、规格、材质、腐蚀裕量、设计压力和设计温度等）、检测数据（检测时间、检测方法、检测结果和安全状况评定等级）、通用数据（气候与地质条件、装置的计划停车与非计划停车次数、设备成本、停产损失费用和人员伤亡成本等），形成相应的数据统计表格。

（2）风险评估。本文评估对象为该接收站运行的662 条工艺管道、796 个评价单元，其损伤模式有大气腐蚀、腐蚀开裂、冲刷、振动疲劳、热冲击。将具有相同材料、相似操作条件和相同损伤模式的设备划分成为6 组腐蚀回路。并利用同类设备平均失效概率、设备修正系数、管理系统评价系数计算各评价单元的失效可能性，将天然气介质的物理化学特性、泄漏速率、点燃概率、灾害种类等因素纳入模型，定量计算出失效后果。根据失效可能性与失效后果，在风险矩阵中表示当前工艺管道的风险等级（图2）。其中，红色为重大风险，橙色为较大风险，黄色为一般风险，蓝色为低风险（即自右上至左下颜色逐渐变化）。

图2 风险矩阵图

（3）监测与检测。考虑到与LNG接收站检修计划以及市场周期的匹配，在满足检验有效性的基础上，将停机检验和在线检验有效的结合起来使用。停机检测方面，所有评价单位进行宏观检查，并对25 个较大风险评价单位的50%、318 个一般风险评价单位的30%、453 个低风险评价单位的10%进行壁厚检测，检测部位选择在损伤模式发生可能性最高的部位，如管道结构形态变化或工艺介质物性变化较大的位置，对裂纹缺陷或减薄腐蚀严重、结构明显变形、材料劣化严重等异常情况，应就近扩大抽查范围并增加检测比例，查清缺陷分布及性质。在线检测方面，采用DR 或脉冲涡流技术对其中25 个较大风险评价单位、185 个一般风险评价单位、47 个低风险评价单位的焊接缺陷和内外部腐蚀情况进行检测。为了保证LNG 接收站压力管道安全平稳运行到下个检修周期，推荐在接下来5 年内进行一次在线检验。

（4）完整性评价。因该LNG 接收站自2008 年投用以来一直处于合理工况运行，且维修维护正常，工艺管道无较大缺陷变化，所以本次不开展完整性评价。

（5）维护维修。从LNG 接收站生产特点和风险评估出发，借鉴同行业类似装置的经验，形成维护维修方案建议，如年度检查中特别关注隔热层完好情况，开停机过程中要谨防设备发生热冲击损伤，及时除去因装置跑冷生成的冰，停机检修时做好介质的泄压或排空，对同类型设计及制造工艺问题进行普查与处置，更换腐蚀减薄严重部位要优化选材等。

3 结论

本文通过梳理设备设施资产管理现状与静设备技术完整性管理现状，基于设备完整性管理，根据石油化工行业静设备的不同特点，提出石油化工行业静设备技术完整性实施策略，从数据管理、风险评估、检测与检测、完整性评价和维护维修5 个环节对静设备技术完整性实施方式进行针对性细化和完善。

在此基础上，以某LNG 接收站运行的工艺管道为例，开展技术完整性管理实施工作，通过评估得到该接收站工艺管道总体风险水平稳定，并基于风险的检验策略，制定监测检测方案以及维修维护措施，在采取相应在线降风险检验及保证工艺稳定的前提下，确定下一次全面检查时间，提高了工艺管道本质安全，保证设备的长周期安全稳定运行。