基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)在空氣分離裝置容器和管道上的應(yīng)用

元達(dá)惠，孫 杰

(廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院，廣東 佛山 528251)

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)(Risk Based Inspection，RBI)技術(shù)在國(guó)內(nèi)石化、電力等行業(yè)的應(yīng)用已有十余年，并獲得了行業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可。RBI技術(shù)主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：不僅可以優(yōu)化檢驗(yàn)方案，而且可為企業(yè)提供一個(gè)完整的設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)[1]，同時(shí)RBI技術(shù)可使設(shè)備工程師或工藝工程師對(duì)設(shè)備的腐蝕有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，為待檢設(shè)備的延期檢驗(yàn)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

應(yīng)用基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)(RBI)技術(shù)，對(duì)某廠空氣分離裝置中的26臺(tái)容器及163條管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并依據(jù)其潛在的失效模式和計(jì)算所得的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)制定了合適的檢驗(yàn)策略，為該廠2019年12月的停車大修提供建議和指導(dǎo)。

1 RBI技術(shù)介紹

RBI是一種基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)，通過(guò)對(duì)在役設(shè)備存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，再對(duì)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分，并制定合適的檢驗(yàn)策略，既可保障設(shè)備安全運(yùn)行，也可合理地降低檢驗(yàn)成本[2]。RBI將設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)定義為兩項(xiàng)，即失效可能性和失效后果嚴(yán)重程度[3]。

通過(guò)采用RBI技術(shù)，制定科學(xué)合理的定期檢驗(yàn)計(jì)劃，可有效地預(yù)防高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備的失效[4]。整個(gè)RBI技術(shù)實(shí)施流程如圖1所示。

2 裝置介紹及腐蝕分析

2.1 裝置簡(jiǎn)介

該空氣分離裝置投產(chǎn)于2009年，主要包括兩套45 000 m3/h的氧氣空分裝置，產(chǎn)品包括液態(tài)O2、液態(tài)N2、高壓O2、中壓N2和低壓N2等。該裝置原料為空氣，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量O2為66 000.69×104m3，中壓N2為23 500.87×104m3，低壓N2為12 800.55×104m3。此次參與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的容器和管道數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)量統(tǒng)計(jì)

2.2 腐蝕定性分析

通過(guò)對(duì)該空氣分離裝置中的腐蝕介質(zhì)成分進(jìn)行分析，并參考國(guó)內(nèi)同類裝置的腐蝕失效案例，初步確定了該裝置中潛在的失效模式主要有：氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、保溫層下腐蝕和大氣腐蝕[5]。

3 BI風(fēng)險(xiǎn)分析及檢驗(yàn)R策略

3.1 RBI結(jié)果分析

以該裝置的163條管道及26臺(tái)容器作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)象，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)嵤㏑BI技術(shù)作業(yè)，采用專用的RBI評(píng)估計(jì)算軟件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算，評(píng)估結(jié)果采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣來(lái)表示，見(jiàn)圖2。

圖2 參檢設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)矩陣

圖中橫坐標(biāo)表示設(shè)備失效后果嚴(yán)重程度，共分為5個(gè)等級(jí)：A,B,C,D和E；縱坐標(biāo)表示設(shè)備失效可能性[6]，共分為5個(gè)等級(jí)：1，2，3，4和5。在5×5風(fēng)險(xiǎn)矩陣中，風(fēng)險(xiǎn)水平自左下角到右上角逐漸升高，共分為4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，分別為：低風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、中高風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)。由RBI計(jì)算結(jié)果得出，空氣分離裝置中無(wú)高風(fēng)險(xiǎn)和中高風(fēng)險(xiǎn)的容器，高風(fēng)險(xiǎn)和中高風(fēng)險(xiǎn)的管道數(shù)量均為1條，處于中風(fēng)險(xiǎn)及低風(fēng)險(xiǎn)的容器和管道占大部分比例，風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，分析發(fā)現(xiàn)裝置的絕大部分容器和管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均處于可接受范圍之內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)影響裝置安全運(yùn)行的異常腐蝕情況。

表2 容器及管道的風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)

3.2 基于RBI技術(shù)的檢驗(yàn)策略

依據(jù)國(guó)內(nèi)特種設(shè)備法規(guī)規(guī)定，再結(jié)合RBI技術(shù)計(jì)算結(jié)果、設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行情況及往年檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出相應(yīng)的定期檢驗(yàn)策略，提出設(shè)備檢修開(kāi)蓋及延期檢驗(yàn)建議如下：

(1)高風(fēng)險(xiǎn)的容器一般需開(kāi)蓋進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)。

(2)中高風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備視失效可能性等級(jí)而定，失效可能性等級(jí)為1和2，如果損傷機(jī)理中無(wú)內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂或局部腐蝕的，一般可不開(kāi)蓋檢驗(yàn)；失效可能性等級(jí)為3的，視設(shè)備具體情況而定是否需要開(kāi)蓋檢驗(yàn)；失效可能性等級(jí)為4或5的，通常應(yīng)安排開(kāi)蓋檢驗(yàn)。具體的檢驗(yàn)周期及開(kāi)蓋建議見(jiàn)表3。

表3 設(shè)備開(kāi)蓋建議

續(xù)表3

(3)根據(jù)生產(chǎn)需要將失效可能性等級(jí)大于或等于3的容器或管道作為裝置延期檢驗(yàn)期間重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。建議進(jìn)行在線檢驗(yàn)的管道見(jiàn)表4。

表4 管道檢驗(yàn)建議

4 結(jié) 論

(1)應(yīng)用基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)(RBI)技術(shù)，對(duì)空氣分離裝置中的26臺(tái)壓力容器及163條壓力管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

(2)評(píng)估結(jié)果顯示：空氣分離裝置中無(wú)高風(fēng)險(xiǎn)和中高風(fēng)險(xiǎn)的容器，高風(fēng)險(xiǎn)和中高風(fēng)險(xiǎn)的管道數(shù)量均為1條，絕大部分容器和管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均處于可接受范圍之內(nèi)。

(3)通過(guò)RBI技術(shù)的應(yīng)用，制定了相應(yīng)的定期檢驗(yàn)策略，建議進(jìn)行開(kāi)蓋檢驗(yàn)的中風(fēng)險(xiǎn)的容器有5臺(tái)，低風(fēng)險(xiǎn)的容器有21臺(tái)，建議進(jìn)行在線檢驗(yàn)的高風(fēng)險(xiǎn)的管道有1條，低風(fēng)險(xiǎn)的管道有6條。