基于RBI技術(shù)開(kāi)展設(shè)備管理年度檢驗(yàn)研究

張貴東，吳 丹，肖 巖

（1.中油撫順石化設(shè)備技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，遼寧 撫順 113000；2.中國(guó)廣核新能源控股有限公司，北京 100000；3.中國(guó)石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113000）

無(wú)論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，無(wú)論是國(guó)企還是私企，煉化公司之間的競(jìng)爭(zhēng)越加激烈。就多數(shù)煉化企業(yè)現(xiàn)狀而言，如某一煉化企業(yè)就有多個(gè)生產(chǎn)裝置和輔助裝置，其中的部分裝置投入運(yùn)行已達(dá)20 a以上。依據(jù)浴盆曲線(xiàn)[1]可知，如圖1所示，在服役初期（一般在投用3 a以?xún)?nèi)），因設(shè)計(jì)、安裝等因素考慮不足等客觀原因，故障發(fā)生的概率較高，在服役中期（一般介于3～20 a之間），出現(xiàn)故障的概率不高，在服役后期（一般在20 a以上），尤其是達(dá)到20 a以上的，隨著特種設(shè)備服役年限的增加，出現(xiàn)故障的概率越來(lái)越高的客觀事實(shí)。

基于此，在特種設(shè)備管理方面，為了提高煉化企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，需要煉化企業(yè)各裝置要達(dá)到全壽命周期、長(zhǎng)停工檢修周期、平穩(wěn)且安全的運(yùn)行條件要求，減少特種設(shè)備因泄漏等原因的非計(jì)劃停工次數(shù)，如裝置至少要達(dá)到4 a一大修，力爭(zhēng)5 a一大修。基于煉化企業(yè)裝置現(xiàn)狀的客觀事實(shí)，在有限的人、機(jī)、料、法及環(huán)的前提下，需要提高特種設(shè)備的管理使用水平和開(kāi)展預(yù)知維修等方式來(lái)達(dá)到以上相關(guān)要求。為了提高特種設(shè)備的管理使用水平，其中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是如何更有效和更有操作性地開(kāi)展并實(shí)施年度檢驗(yàn)[2-4]工作。

通過(guò)煉化企業(yè)自身反饋，在有限資源條件的前提下，對(duì)于年度檢驗(yàn)工作開(kāi)展的效果不是很好，其根本原因主要在于不知如何更有效地和更有操作性開(kāi)展。而年度檢驗(yàn)工作的難點(diǎn)根本原因在于：首先，不知如何識(shí)別劃分工作重點(diǎn)，如不知如何有效并系統(tǒng)地分析和篩選出各種風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的特種設(shè)備；其次，不知如何有效地按照安全技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行年度檢驗(yàn)的具體檢測(cè)實(shí)施。

因此，為了更好地進(jìn)行煉化企業(yè)特種設(shè)備的年度檢驗(yàn)工作，首先需要研究并借助RBI技術(shù)——基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（英文全稱(chēng)為Risk Based Inspection，英文簡(jiǎn)稱(chēng)為RBI），通過(guò)發(fā)揮RBI分析技術(shù)[5-7]的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行年度檢驗(yàn)檢驗(yàn)策略的優(yōu)化，其次根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)情況再進(jìn)行有針對(duì)性地消減措施的實(shí)施。

1 RBI技術(shù)含義和優(yōu)勢(shì)

RBI技術(shù)含義是基于安全和經(jīng)濟(jì)等因素相互協(xié)調(diào)，進(jìn)而相互融合的工作理念。對(duì)于煉化企業(yè)來(lái)講，進(jìn)行RBI工作具有重要的意義，因?yàn)镽BI可以對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分，如圖2所示，風(fēng)險(xiǎn)是由圖2所示的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)值組合，根據(jù)組合后的數(shù)值所處于圖2的相應(yīng)位置，來(lái)確定風(fēng)險(xiǎn)，其中縱坐標(biāo)表示失效可能性，失效可能性發(fā)生的概率從下到上是由最低級(jí)逐漸升至最高級(jí)，橫坐標(biāo)表示失效后果，失效后果產(chǎn)生的嚴(yán)重程度從左到右是由最低級(jí)逐漸升至最高級(jí)。

大量的特種設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，根據(jù)二八定律：主要由20%左右的特種設(shè)備承擔(dān)不少于80%的風(fēng)險(xiǎn)，因此，在有限資源條前提下，只有先進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分，才可以根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的程度再進(jìn)行后續(xù)的工作，這是傳統(tǒng)的檢測(cè)所不具備的。RBI分析[8-9]與傳統(tǒng)的檢測(cè)相比，還有以下主要優(yōu)勢(shì)：識(shí)別各種風(fēng)險(xiǎn)的特種設(shè)備，提供優(yōu)化的檢驗(yàn)策略，采用有針對(duì)性的檢測(cè)技術(shù)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)費(fèi)用等資源重點(diǎn)投入到風(fēng)險(xiǎn)為不可接受的特種設(shè)備，提高裝置的設(shè)備管理水平，實(shí)施相對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)消減措施等。

2 研究裝置的選取和技術(shù)路線(xiàn)

根據(jù)煉化企業(yè)的特點(diǎn)，為了更具有代表性和針對(duì)性，本次年度檢驗(yàn)研究選取的是使用超過(guò)20 a的蒸餾裝置進(jìn)行研究。

為了更有有效開(kāi)展和實(shí)施。首先研究采用RBI何種分析方式，更便于對(duì)壓力容器和工業(yè)管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分。其次研究針對(duì)于裝置不可接受的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和其所處于風(fēng)險(xiǎn)矩陣的位置等因素進(jìn)行壓力容器和工業(yè)管道檢驗(yàn)策略?xún)?yōu)化的制定。最后進(jìn)行檢驗(yàn)策略?xún)?yōu)化后的相關(guān)消減實(shí)施，進(jìn)而，消減不可接受的風(fēng)險(xiǎn)。

3 研究采取何種分析方法及其原理

3.1 RBI分析方法

RBI分析方法主要有定性分析方法、定量分析方法及半定量分析方法，共計(jì)3種分析方法，需要根據(jù)資源條件、裝置特點(diǎn)、人員能力和適用情況以及應(yīng)用程度等因素，來(lái)選取RBI的分析方法。

定性分析方法可以應(yīng)用于裝置，裝置的全部或者部分區(qū)域，區(qū)域的單條工業(yè)管道或者單臺(tái)壓力容器3種范圍。定性分析不需要確定腐蝕速率和檢測(cè)日期等因素，主要是對(duì)相關(guān)因子要素，先進(jìn)行分析，再對(duì)相關(guān)因子進(jìn)行賦值，最后，通過(guò)計(jì)算得出失效可能性和失效后果的數(shù)值，進(jìn)而，對(duì)設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分。同時(shí)，定性分析對(duì)RBI分析應(yīng)用軟件的依賴(lài)不高，進(jìn)行定性分析時(shí)，可以通過(guò)辦公軟件就可以完成定性分析。

半定量分析方法通常應(yīng)用于裝置的全部或者部分區(qū)域，區(qū)域的單條工業(yè)管道或者單臺(tái)壓力容器2種范圍，半定量分析，僅對(duì)部分要素進(jìn)行數(shù)值的選取，只能給出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，不能計(jì)算具體的數(shù)值，適用于專(zhuān)項(xiàng)特殊情況的應(yīng)用。

定量分析方法可以應(yīng)用于裝置，裝置的全部或者部分區(qū)域，區(qū)域的單條工業(yè)管道或者單臺(tái)壓力容器3種范圍，定量分析也需要對(duì)分析的要素進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值的選取，最后，根據(jù)數(shù)值的選取情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分，但定量分析方法對(duì)RBI分析應(yīng)用軟件要求很高，因?yàn)楹茈y通過(guò)人工進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)尤其是對(duì)整個(gè)裝置的分析，對(duì)RBI分析應(yīng)用軟件要求就更高。

為了更好地長(zhǎng)期開(kāi)展和應(yīng)用RBI分析技術(shù)，通過(guò)分析本文采用的是RBI分析方法中的定性分析，針對(duì)于RBI的定性分析，要做好數(shù)值的選取工作，需要了解裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，需要熟知設(shè)備的各個(gè)環(huán)節(jié)、損傷模式分析[10]（其中關(guān)于損傷模式分析，對(duì)于RBI的分析，尤其是對(duì)失效可能性的分析，起到很重要的作用），同時(shí)，需要知道工藝介質(zhì)的屬性，如，自燃點(diǎn)和毒性等因素。

3.2 RBI定性分析原理

對(duì)設(shè)備進(jìn)行RBI定性分析[11]的主要過(guò)程分析分為失效可能性和失效后果，無(wú)論是失效可能性還是失效后果，均應(yīng)進(jìn)行賦值前的分析，賦值，賦值后的計(jì)算，通過(guò)計(jì)算結(jié)果來(lái)得出設(shè)備的失效可能性因子和失效后果因子，最后，根據(jù)失效可能性因子和失效后果因子來(lái)確定失效可能性等級(jí)和失效后果等級(jí)，進(jìn)而，對(duì)設(shè)備進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分。

裝置進(jìn)行失效可能性的分析時(shí)，主要從6個(gè)方面進(jìn)行分析，6個(gè)方面如圖3所示。

裝置進(jìn)行失效后果的燃燒與爆炸分析時(shí)，主要從6個(gè)方面進(jìn)行分析，燃燒與爆炸分析的6個(gè)方面如圖4所示。

在評(píng)估中毒后果時(shí)，僅分析可能導(dǎo)致的瞬間中毒，針對(duì)裝置進(jìn)行失效后果的中毒分析時(shí)，主要從4方面進(jìn)行中毒分析如圖5所示。

通過(guò)對(duì)蒸餾裝置數(shù)據(jù)和信息的采集，腐蝕回路和腐蝕流的分析，物流回路和物流種類(lèi)的分析。根據(jù)RBI定性分析方法的實(shí)施，對(duì)壓力容器和工業(yè)管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序。本裝置壓力容器的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序結(jié)果和所處于風(fēng)險(xiǎn)矩陣的位置如圖6所示，本裝置工業(yè)管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序結(jié)果和所處于風(fēng)險(xiǎn)矩陣的位置如圖7所示。

4 檢驗(yàn)策略?xún)?yōu)化

4.1 檢驗(yàn)策略初步優(yōu)化

在檢驗(yàn)策略?xún)?yōu)化制定過(guò)程中，本文研究的主要研究目標(biāo)是研究不可接受的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的特種設(shè)備，通過(guò)與蒸餾裝置管理人員溝通，裝置管理人員要求篩選出失效可能性大于3的壓力容器和工業(yè)管道，篩選出失效后果大于C的壓力容器和工業(yè)管道，其中壓力容器實(shí)施檢測(cè)的數(shù)量為9臺(tái)，占?jí)毫θ萜骺倲?shù)的12.4%；工業(yè)管道實(shí)施檢測(cè)的數(shù)量為37條，占工業(yè)管道總數(shù)的25.9%，如圖8所示。其中實(shí)施檢測(cè)的容器和管道的總數(shù)占整個(gè)裝置容器和管道總數(shù)的21.3%，對(duì)整個(gè)裝置來(lái)講，通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析，從側(cè)面驗(yàn)證了二八定律。通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，進(jìn)行檢驗(yàn)策略初步優(yōu)化，節(jié)省了約80%的工作量，僅就測(cè)厚工作就會(huì)至少減少200處保溫拆除和至少會(huì)減少壁厚測(cè)定3 000點(diǎn)。因此，通過(guò)檢驗(yàn)策略初步優(yōu)化，很好地將工作重點(diǎn)放在約20%的工作重點(diǎn)上來(lái)。

4.2 檢驗(yàn)策略深度優(yōu)化

通過(guò)圖6和圖7風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖的位置，可以看到無(wú)論是壓力容器還是工業(yè)管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)主要位于以失效可能性為主導(dǎo)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上，同時(shí)，在失效可能性分析中，又以失效因子作為主要失效因素，主要失效因素是以腐蝕減薄和環(huán)境開(kāi)裂（濕硫化氫破壞）為主，因此，對(duì)于可接受閾值以上的壓力容器和工業(yè)管道，在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)消減措施時(shí)，進(jìn)行檢驗(yàn)策略的深度優(yōu)化時(shí)，主要考慮通過(guò)在役實(shí)施無(wú)損檢測(cè)的方式，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的消減措施。

若當(dāng)在進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)實(shí)施時(shí)，尤其是針對(duì)同一環(huán)境開(kāi)裂損傷機(jī)理時(shí)，先抽取一定數(shù)量的壓力容器和工業(yè)管道進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，再對(duì)相同的損傷模式，進(jìn)行相關(guān)的無(wú)損檢測(cè)工作。此檢驗(yàn)策略深度優(yōu)化的制定，又進(jìn)一步至少減少初步優(yōu)化后50%的無(wú)損檢測(cè)工作量。

因此，在制定相關(guān)的檢測(cè)方法時(shí)，共分為3種方式，一種是實(shí)施檢測(cè)，用√表示；一種是不實(shí)施檢測(cè)（一般表示不具有環(huán)境開(kāi)裂損傷模式和不滿(mǎn)足無(wú)損檢測(cè)客觀條件等），用×表示；一種是待定檢測(cè)（主要根據(jù)實(shí)施檢測(cè)后的壓力容器和工業(yè)管道是否存在超標(biāo)缺陷，來(lái)決定是否需要對(duì)待定檢測(cè)的壓力容器和工業(yè)管道實(shí)施相應(yīng)的檢測(cè)），用□表示，詳見(jiàn)表1和表2代表部分壓力容器和工業(yè)管道。因此，通過(guò)此深度優(yōu)化，又進(jìn)一步節(jié)省了相關(guān)的人力、物力等相關(guān)資源。

表1 壓力容器檢驗(yàn)策略明細(xì)

表2 工業(yè)管道檢驗(yàn)策略明細(xì)

5 檢驗(yàn)策略?xún)?yōu)化后的實(shí)施

為了更好地進(jìn)行檢驗(yàn)策略?xún)?yōu)化后的實(shí)施，需要對(duì)本裝置采用具有針對(duì)性的無(wú)損檢測(cè)方法。因?yàn)椋跓o(wú)損檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，有些是難以進(jìn)行實(shí)施檢測(cè)的，如，因生產(chǎn)工藝等原因，難以滿(mǎn)足無(wú)損檢測(cè)實(shí)施的先決條件。同時(shí)，在制定檢驗(yàn)策略?xún)?yōu)化的前期，需要研究學(xué)習(xí)并掌握各種無(wú)損檢測(cè)[12]方法的理論知識(shí)和各自的適用條件等相關(guān)內(nèi)容，需要與專(zhuān)業(yè)的檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)協(xié)同合作，才可以更好地進(jìn)行檢驗(yàn)策略的優(yōu)化，才可以更有利于優(yōu)化后進(jìn)行相關(guān)無(wú)損檢測(cè)的實(shí)施，進(jìn)而有針對(duì)性并且更有效地開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)消減措施。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)有代表性的蒸餾裝置，采用RBI分析方法中的定性分析，發(fā)揮RBI優(yōu)勢(shì)。通過(guò)借鑒RBI分析技術(shù)，既可以將RBI的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于年度檢驗(yàn)中，又可以對(duì)安全技術(shù)規(guī)范的年度檢驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行更有效和更有操作性地實(shí)施；通過(guò)檢驗(yàn)策略初步優(yōu)化和深度優(yōu)化，僅就拆保溫和測(cè)厚工作就至少減少80%的工作量，這不僅節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力，也大大降低了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)也為裝置日后的重點(diǎn)日常管理和日常巡檢（在巡檢過(guò)程中，重點(diǎn)關(guān)注裝置不可接受的風(fēng)險(xiǎn)）以及為后續(xù)的定期檢驗(yàn)工作提供依據(jù)。進(jìn)而，為蒸餾裝置經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定和長(zhǎng)周期生產(chǎn)提供了技術(shù)支持。