基于風險的檢驗在ABS裝置上的應用

沈建民 竺國榮 黃宏彪 金安杰 常光忠

(寧波市特種設備檢驗研究院）（臺塑關系企業總管理處)(迪諾思科管理咨詢（上海）有限公司)

設備檢驗

基于風險的檢驗在ABS裝置上的應用

沈建民*竺國榮 黃宏彪 金安杰 常光忠

(寧波市特種設備檢驗研究院）（臺塑關系企業總管理處)(迪諾思科管理咨詢（上海）有限公司)

對某廠ABS裝置乳膠聚合單元進行風險評估，提出了基于風險的檢驗 （RBI）方案，以達到降低風險，提高運行可靠性的目的。

風險 ABS檢驗方案 RBI裝置

Abstract:Risk assessment is carried out in ABS device emulsion polymerization unit.Based on risk analysis results to develop a reasonable inspection planwhich ensured the safety ofequipments.

Key words:Risk； ABS； Inspection plan； RBI； Device

0 前言

基于風險的檢驗 （RBI）是在追求系統安全性與經濟性統一的理念基礎上發展起來的檢驗方法[1]，其實質就是對危險事件發生的可能性與后果進行分析與排序，對高失效可能性及高失效后果的設備重點檢驗，其他設備則適當放寬，使檢驗工作更具有針對性、效率更高。

20世紀90年代中期開始，歐美國家率先將風險分析方法應用于石化企業，并于本世紀初制定了相關的標準[2,3]。國內外都有相關的軟件進行RBI分析。挪威船級社 （DNV）最早開展RBI工作，其開發的ORBIT ONSHORE、OFFSHORE軟件分別用于陸上裝置及海上裝置的RBI分析。我院于2008年購置了DNV的ORBIT ONSHORE，并將其用于某化工企業ABS裝置的風險分析。現將其主要工作介紹如下。

1 裝置風險分析

1.1 總體描述

對ABS裝置的乳膠聚合單元進行RBI風險分析，對254個容器/管道、48個安全閥，總計302個設備項進行了評估，并考慮此裝置連續運行五年后的風險。通過計算未來的風險，確定出在此期間其風險超出可接受準則的設備及管道，以輔助未來五年間裝置的安全運行。

1.2 損傷機理及腐蝕回路

根據所提供的資料和對裝置工藝與腐蝕情況的了解，參考同類裝置的失效分析資料并聽取材料與腐蝕專家意見，經綜合分析后確定ABS裝置乳膠聚合單元的損傷機理主要包括：內部腐蝕減薄 （均勻腐蝕和局部腐蝕）、外部損傷 （包括保溫層下腐蝕）、應力腐蝕開裂。根據材料、物料組合及損傷機理，本次分析共劃分6個腐蝕回路。

1.3 物流回路

在進行失效后果計算時，按P&ID圖與PFD圖中工藝關斷設置，將流程劃分成若干個物料回路。劃分物流回路的原則是，當該段中任一設備或管道失效時，只有此回路中的物料會泄出，而其它隔離段中物料不可能泄出。因此該隔離段中設備與管道發生失效時，其失效后果即按此隔離段內的泄出物料進行計算。本次分析中共劃分12條物料回路。

1.4 風險計算

RBI風險分析通常采用圖1所示的5×5風險矩陣，根據失效可能性等級及后果等級確定設備風險。在可能性等級分類上，軟件是根據表1所示的可能性系數來分級的，一般如果沒有統計數據就不進行修訂。失效后果等級劃分與企業的可接受風險有很大關系，不同國家、區域或企業，對經濟損失、人員傷亡、環境影響的容忍度均有較大差別。通過與企業的充分接觸、協商，本次RBI分析中后果等級劃分如表2所示。

圖1 風險矩陣

表1 失效可能性等級劃分

經分析，這302個設備項當前總經濟風險分布如圖2所示，0項高風險和中高風險的設備/管道項，183項中風險，余下119項屬低風險。各設備項的失效可能性等級普遍較低，不存在潛在較嚴重的損傷機理，失效可能性為2類的有48項(均為安全閥)，其余254項失效可能性為1級。在RBI分析總風險后果中，0項為E類總體后果，47項為D類總體后果，136項為C類總體后果，115項為B類總體后果，4項為A類總體后果。

表2 后果等級劃分

圖2 當前總風險等級

隨著時間的推移，設備的風險逐漸變化。根據TSG R 7001—2004 《壓力容器定期檢驗規程》，該裝置的壓力容器在5年后應進行全面檢驗。圖3給出了5年后未檢驗前計算的風險矩陣。5年后，將有7項設備/管線的失效可能性為4級 （均為冷凝水管路，不屬于監管的壓力管道），57項設備/管線的失效可能性為3級 （其中7項為冷凝水膨脹水槽，該槽為非壓力容器，2項為冷凍系統冷凝器管束，其余48項為安全閥）。考慮到安全閥每年須校驗，一般能正常使用，將安全閥項去除后，真正屬于受監管的壓力容器僅有冷凝器管束2項，因此該單元中的壓力容器失效可能性較低。

2 檢驗策略

圖3 5年后（未檢驗前）風險矩陣

進行完風險評估后，RBI并沒有結束，而是應根據風險評估結果制定合適的檢驗策略。在制定檢驗策略或檢驗方案時，除根據RBI評估結果外，還需考慮現場實際情況以及當地的法規要求。

300單元共302個設備項，包括壓力容器、壓力管道、安全閥、不屬于容規管轄范圍的容器、不屬于管規管轄的管道等種類很多，應根據不同設備分類區別對待，以保證裝置的安全正常運行。根據RBI風險分析結果，對法定檢驗范圍內的設備項提出如下檢驗策略。

2.1 安全閥

共48個安全閥，根據法規，每年進行一次校驗。如需延長，需根據風險評估結果確定延長年限，同時應符合TSG R 7001—2004 《壓力容器定期檢驗規程》第十七條相關規定。

2.2 壓力管道

共176根壓力管道，其中GC3級管道113根，GC2級管道63根。考慮到該裝置壓力管道安裝完后未進行過全面檢驗，應按 《在用工業管道定期檢驗規程》的相關規定進行檢驗。風險分析表明，乳膠聚合單元風險較低，檢測比例可按規程中最小比例選取，適當減少。

在300單元分析中有7條冷凝水管道5年后腐蝕失效可能性較大，為4級，應嚴格按規程比例確定測厚，同時可考慮選取1～2條冷凝水管道進行定點測厚觀察。

對奧氏體不銹鋼管道，如有保溫破損或雨水滲入的情況，應在該部位補充滲透檢測。2.3 壓力容器

共37臺壓力容器，僅有2臺換熱器管束在5年后的失效可能性為3級，其他容器失效可能性增加不多，因此建議在3年后對這兩臺換熱器的管束進行渦流檢測。

其他35臺壓力容器失效可能性不高，因此應結合TSG R 7001—2004 《壓力容器定期檢驗規程》制定檢驗方案，根據RBI結果可適當降低無損檢測比例。對過濾器等打開較方便的容器以內部檢驗為主。

對制冷裝置中幾臺材料為A 516Gr 70制的壓力容器在檢驗時應抽查硬度，以檢查焊接部位的殘余應力，如有異常應增加無損檢測，以避免氨應力腐蝕產生的裂紋。

7臺反應器屬于該單元的核心設備，且工況較復雜，有水冷、氨冷等元件，在反應及出料時存在一定的壓力、溫度波動，易產生疲勞，因此要注意在內部進行一定的滲透檢測，尤其是一些開孔、接管附近的焊縫。

RBI分析時均假定保溫及油漆狀況為正常狀況（平均值），在宏觀檢查中如發現保溫、防腐異常，應對破損部位進行表面無損檢測及測厚。

3結語

基于風險的檢驗應用在石油煉化裝置、合成氨裝置中較多，針對塑膠生產裝置的較少。本次RBI應用分析表明，ABS裝置乳膠聚合單元風險較小，失效機理也較易識別，可根據RBI風險分析結果，制定合理的檢驗策略及方案。通過RBI分析，優化檢驗方案，可在保證設備安全的基礎上，減少對裝置保溫、防腐層等的破壞，節約停機檢修時間，降低企業在檢驗準備及恢復上的浪費，實現安全與節能減排的統一。

[1]陳學東,王冰,楊鐵成，等.基于風險的檢測 （RBI）在中國石化企業的實踐及若干問題討論 [J].壓力容器,2004,21(8):39-45.

[2]American Petroleum Institute.Risk-based inspection base resource document[S].API 581,2000.

[3]American Petroleum Institute.Risk-based inspection[S].API 580,2002.

Application of Risk Based Inspection in ABS Device

Shen Jianmin Zhu Guorong Huang Hongbiao Jin Anjie Chang Guangzhong

TQ 050.7

2010-12-24）

*沈建民，男，1980年10月生，工程師。寧波市，315020。