淺談煉化企業基于風險的檢驗管理模式及應用

羅廣輝 宋曉江 周 敏 邵珊珊 錢曉龍 謝國山（.中國石油天然氣集團公司 北京 00007）（.中國特種設備檢測研究院 北京 0009)

淺談煉化企業基于風險的檢驗管理模式及應用

羅廣輝1宋曉江1周 敏1邵珊珊2錢曉龍2謝國山2
（1.中國石油天然氣集團公司 北京 100007）（2.中國特種設備檢測研究院 北京 100029)

本文介紹了煉化企業設備管理面臨的問題，提出了基于風險的檢驗管理新模式及其技術路線。對某煉化企業的常減壓裝置實施了基于風險的檢驗管理，通過對風險分析、在線檢測和停車檢驗結果的對比分析，驗證了基于風險的檢驗管理模式的可行性。應用基于風險的管理模式的可以有效提高煉化企業的設備管理水平，對保障承壓設備長周期安全運行具有重要的意義。

承壓設備 長周期運行 基于風險的管理 在線檢測

煉化企業的承壓設備一般盛裝易燃、易爆、腐蝕性介質，在工藝過程中存在各種化學反應，發生泄漏、燃燒和爆炸等事故的概率相對較高。為了保證承壓設備的使用安全，特種設備安全技術規范提出對其進行強制性的定期檢驗和登記注冊的要求。2014年1月1日正式實施的《中華人民共和國特種設備安全法》，確立了“企業承擔安全主體責任、政府履行安全監管職責和社會發揮監督作用”三位一體的特種設備安全工作新模式，進一步突出特種設備生產、經營、使用單位是安全責任主體，也從法律層面再次明確了承壓設備定期檢驗的強制性。但是，目前我國煉化企業承壓設備管理情況仍不容樂觀，面臨的主要問題有：

1）隨著煉化企業長周期運行的要求不斷提高，傳統定期檢驗周期和裝置檢修周期不一致、不協調的問題越來越突出，如何既滿足企業安全平穩長周期運行，又要符合法律的要求是當前需要解決的難題。

2）傳統的定期檢驗是在停車檢修期間進行的，往往是僅為滿足法規要求而開展的被動檢驗，在實施檢驗時發現的部分問題，難于在停車檢修期間整改，

對于停車檢修缺乏指導，沒有預知性。

3）傳統的定期檢驗直接經濟成本較高，性價比低，且具有一定的局限性是一種較為機械的、檢驗時間固定的檢驗模式，沒有根據裝置、設備的潛在損傷機理制定檢驗方案和策略，導致檢驗不足或檢驗過度。

4）為提高經濟效益，企業在生產計劃安排上盡量縮短停工檢修的工期，導致檢驗工作任務緊張。尤其是對于工業管道，在有限的停車檢修期間內很難完成大量的定期檢驗工作，導致使用登記受到影響。

1 基于風險的檢驗管理模式

基于風險的檢驗管理是以損傷模式識別為基礎，根據風險評估結果，結合在線檢測和基于損傷模式的剩余壽命預測技術，排查設備運行過程中的安全隱患，優化設備的檢驗檢修周期，實現對承壓設備的科學管理。

1.1 基于風險的檢驗管理模式主要技術路線

1）通過風險評估篩查，提出風險管理措施，制定基于風險的檢驗策略；

2）實施在線檢測，降低失效可能性，減緩失效后果，如對于腐蝕減薄，主要以高溫測厚為主，輔以低頻導波、脈沖渦流檢測；對于隔熱層破損、局部超溫，主要采用紅外熱成像檢測；針對活性缺陷，可采用聲發射檢測；

3）依據在線腐蝕檢測結果進行剩余壽命預測，判斷能否可以安全運行至下一檢驗周期；

4）在停機檢修期間，對通過在線檢測不能有效地檢測出失效機理的設備進行補充檢測；根據剩余壽命預測結果，對不能服役到下一檢驗周期的設備進行更換；

5）根據檢驗檢測的結果和檢修期間裝置的改造、工藝變更情況，對裝置風險進行再評估，提出下一階段的風險管理措施和檢驗策略。

1.2 基于風險的檢驗管理模式的預期效果

大量的統計數據表明：設備的失效風險不是平均分配的，其中約20%的設備承擔了大約80%的風險[1]。通過風險分析可以找出成套裝置運行中主要問題和薄弱環節，結合在線檢測和剩余壽命評估技術，可以根據風險驅動因素提出有針對性的檢驗策略，根據裝置可接受的生產周期、運行風險及檢驗成本，優化檢驗行為。采用基于風險的檢驗管理新模式能夠實現：

1）根據損傷模式識別和風險評估結果制定科學、合理的檢驗策略，結合在線檢測、停機檢測、剩余壽命預測技術等，在保證安全的同時，有效解決檢驗周期和裝置檢修周期不一致、不協調的問題。

2）通過風險評估和有針對性的檢測，可以及時排除裝置中的安全隱患，對于在線檢測過程發現的問題，企業可以提前進行備件管理，在停機檢修期間更換，實現向預知性維修的轉變；

3）根據風險評估結果，采用在線檢測和停機檢測相結合的檢驗方式，避免因停工檢修時間較短無法完成大量工業管道的檢驗檢測，影響使用登記的情況，保證裝置合規合法地安全使用。

此外，采用基于風險的檢驗管理還可以有效的解決安全閥檢驗周期過短的問題，即根據風險分析結果對安全閥進行合理分類，對于風險高的安全閥重點檢查，校驗周期短，風險低的安全閥適當延長其停機校驗周期，為科學合理調整安全閥的校驗周期提供依據。

綜上所述，采用基于風險的檢驗管理是一種全新的設備管理理念?？梢杂行Ы鉀Q傳統定期檢驗中檢驗過度、檢驗不足、檢修時間短檢測任務重等問題，通過風險評估、在線檢測、剩余壽命預測及時排除裝置中的安全隱患，提高企業的備件管理水平，實現預知性維修，對保障煉化企業長周期安全運行具有重要的意義。

2 基于風險的檢驗管理模式的技術支撐

基于風險的檢驗理念最早于21世紀初引入我國，國內高校和科研機構在消化和吸收國外先進技術和經驗的基礎上開展了相關的研究和試應用。自“十五”以來，中國特種設備檢測研究院等單位通過國家科技支撐計劃和質檢公益性行業科研項目等對成套裝置重要設備失效模式預測、預知檢測與監測、損傷發展趨勢預測與缺陷評價、動態風險評價等關鍵技術進行了深入研究，建立起了一套以“預知檢測”和“動態風險管理”為技術核心的大型承壓類成套裝置安全保障技術方法體系[2]。主要研究成果已在石油、化工行業數百套大型成套裝置承壓設備上成功應用，積累了大量的工程實踐。

與此同時，相關的法規和技術標準等相繼頒布實施，基于風險的檢驗管理理念得到了進一步的推廣應用。2009年頒布的《固定式壓力容器安全技術監察規程》采納了基于風險的檢驗技術，在其應用條件、實施和檢驗周期調整等方面給出了詳細的規定[3]；2011年發布實施的GB 150《壓力容器》提出，壓力容器設計階段應進行風險評估[4]；2013 年頒布的《壓力容器定期檢驗規則》給出了基于風險的檢驗周期和檢驗策略等的基本要求[5]。2011～2014年由中國特種設備檢測研究院、合肥通用機械研究院等單位組織制定的GB/T 30579—2014《承壓設備損傷模式識別》[6]和GB/T 26610.1—5《承壓設備系統基于風險的檢驗實施導則》[7]等國家標準陸續發布實施，填補了國內相應標準領域的空白，為煉化企業大型成套裝置承壓設備基于風險的檢驗管理提供了技術支撐。

3 應用案例

近年來，基于風險的檢驗管理已在中石油60%以上煉化企業的常減壓、催化裂化、催化重整、加氫裂化、延遲焦化等裝置上進行了試應用。

以某煉化企業千萬噸常減壓裝置為例，該裝置共有126臺容器和1098條管道，由于管道數量特別多，為了科學合理的制定檢驗策略，于2013年對該裝置進行了風險評估（2015年裝置大檢修），對其中300多條風險相對較高的管道進行了在線檢測以降低其運行風險；2015年大檢修期間，根據基于風險的檢驗策略實施了停機檢驗，并對風險分析結果、在線檢測和停機檢驗結果等進行了分析和對比驗證。

3.1 損傷機理驗證

風險評估給出的常減壓裝置的主要損傷機理是內部腐蝕減薄和應力腐蝕開裂。根據2013年和2015年檢驗結果可知，在風險評估中認為存在相關腐蝕機理的腐蝕回路中，設備和管道均存在不同程度的均勻腐蝕減薄或局部腐蝕減薄，證明了風險評估預測的腐蝕減薄機理與實際是吻合的。2015年大檢修期間對風險評估認為存在較高應力腐蝕開裂可能性的28臺設備、44條管道進行了磁粉、射線或超聲檢測，除原始焊接缺陷外，未發現裂紋型缺陷；導致開裂敏感性預測值偏高是由于在進行風險評估時，腐蝕回路中腐蝕性組分含量一般取歷次分析報告的較高值，比實際介質的雜質含量要苛刻，故開裂敏感性的預知值相對比較保守。

3.2 腐蝕速率預測值的驗證

所有設備和管道風險評估采用的和停機檢驗實測的腐蝕速率偏差分布見圖1和圖2。由圖1和圖2可知，大多數設備和管道的RBI預測腐蝕速率高于實測值，說明RBI預測值是偏于保守的；從腐蝕速率偏差分布看，大多數設備和管道的腐蝕速率偏差值在±0.1mm/a以內。

圖1 設備腐蝕速率偏差分布圖

圖2 管道腐蝕速率偏差分布圖

3.3 應用效果

通過在線檢測，發現部分工業管道存在嚴重的腐蝕減薄，如1.0MPa的蒸汽線、含油污水管線、常頂油氣管線、常二中管線等均腐蝕減薄量均達到30%以上，使用單位在停車前進行了備件管理，在停車檢修期間予以更換，實現了預知性檢修。通過實施基于風險的檢驗管理，采用風險評估、在線檢測、剩余壽命預測、停機檢驗相結合的方法，科學合理的確定了裝置內126臺容器和1098條管道的下次檢驗周期，在降低檢驗費用的同時，實現了常減壓裝置內各類設備和管道合規合法地安全使用。

4 結束語

基于風險的檢驗管理模式是一種全新的設備管理理念，是以損傷模式識別和風險評估為基礎，采用基于風險的檢驗、在線檢測、剩余壽命預測等技術代替傳統的定期檢驗，不僅可以有效解決傳統定期檢驗中檢修時間短檢測任務重、檢驗過度或者不足、超期服役等問題，對于發現的問題企業可以提前進行備件管理，實現向預知性維修的轉變。采用基于風險的檢驗管理，可以合理配置檢驗和維護資源，形成依據裝置的停工檢修計劃開展檢驗檢測工作的設備管理，改變傳統的、被動的根據設備的檢驗周期來確定裝置的停車檢修周期，對于提高煉化企業的設備管理水平、保障煉化企業長周期安全運行具有重要的意義。

[1] 陳鋼，賈國棟，謝鐵軍，等． 關于完善我國壓力容器壓力管道定期檢驗規范體系的思考[J]． 壓力容器，2006，（8）：40-44．

[2] Jia Guodong, Wang Hui, Li Xiang. Development on Predictive Maintenance Intelligent Management System of Static Equipments[A]. Proceedings of the ASME 2012 Pressure Vessels & Piping Division Conference[C]. Toronto, 2012.

[3] TSG R0004—2009 固定式壓力容器安全技術監察規程[S]．

[4] GB 150—2011 壓力容器[S]．

[5] TSG R7001—2013 壓力容器定期檢驗規則[S]．

[6] GB/T 30579—2014 承壓設備損傷模式識別[S]．

[7] GB/T 26610.1—5 承壓設備系統基于風險的檢驗實施導則[S]．

[8] 陳煒，呂運容，程四祥，等． 基于風險的石化裝置長周期運行檢驗優化技術[J]． 壓力容器，2015，32（2）：69-53．

[9] 馬磊，賈國棟，王輝． 成套裝置承壓設備完整性管理[J]． 中國特種設備安全，2014，30（10）：1-3+37．

Brief Study on the Risk Based Inspection and Management Mode and the Application on Petroleum Refining and Chemical Enterprises

Luo Guanghui1Song Xiaojiang1Zhou Min1Shao Shanshan2Qian Xiaolong2Xie Guoshan2
(1. China National Petroleum Corporation Beijing 100007)
(2. China Special Equipment Inspection and Research Institute Beijing 100029)

This article introduces the equipment management problems of petroleum refining and chemical enterprises. The risk based inspection and management mode and its technical route are proposed. The new mode is applied on an atmospheric and vacuum distillation unit. With the analysis and comparison of risk based evaluation results, online and breakdown inspection results, the new management mode is proved to be feasible. The management of the petroleum refining and chemical enterprises can be upgraded by adopting risk based inspection and management, which means a great deal to the long-term safety operation of the pressure equipment in the petroleum refining and chemical enterprises.

Pressure equipment Long-term operation Risk based management Online inspection

X959

B

1673-257X(2015)12-0077-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.12.017

羅廣輝(1974～)，男，本科，高級工程師，從事設備管理工作。

2015-10-22）