石化行業靜設備技術完整性實施策略研究應用

王文凱

（中國海洋石油集團有限公司，北京 100010）

0 引言

0.1 設備設施資產管理現狀

設備設施資產是企業從事生產經營的重要工具，是創造價值、保證安全的重要載體，通過有效的管理措施和技術手段管理好這些巨額資產，對企業生產經營和可持續發展具有重要意義[1]。隨著經濟社會的發展，我國能源消耗逐年上升，石油化工行業規模不斷壯大，設備設施呈現數量大，分布廣、種類多、風險高及技術先進等特點，老舊設備增多，管理難度逐年增加，設備管理過程中存在不同程度的各種問題，如設備維修維護不足或過剩的情況等。與此同時，設備設施完整性管理理念、方法和模式從國外引入，并結合國內設備設施管理特點進行的廣泛研究和應用，對企業設備設施的科學、合理、經濟管理等生產經營和可持續發展起到至關重要的作用。

0.2 靜設備技術完整性管理現狀

2014 年，ISO（International Organization for Standardization，國際標準化組織）在英國標準協會的PAS 55 標準基礎上發布實施了ISO 55000 資產管理系列系族國際標準，用于指導組織通過對資產進行有效管理，進而保證組織長期可持續實現管理目標，該標準適用于所有類型的資產和所有類型[2-4]。2016 年，我國標準化管理委員會等同采標ISO 55000 系列標準發布實施GB/T 33172—2016《資產管理 綜述、原則和術語》、GB/T 33173—2016《資產管理 管理體系 要求》、GB/T 33174—2016《資產管理管理體系GB/T 33173 應用指南》等一系列國家標準，用于指導我國資產管理工作。

靜設備作為設備的一種重要分類，目前尚未有針對靜設備的固有特點，對其技術完整性實施方式加以深入研究并細化完善，僅對個別場景下的靜設備技術完整性實施流程的部分環節開展了相關的研究。例如，張士偉[5]對化工靜設備運行的特點與維護保養措施進行分析，探討化工靜設備的維護保養措施，降低靜設備的故障率，提高化工企業生產的安全性與可靠性；陳文賢等[6]基于改進故障樹的站場靜設備風險評價技術研究，為儲罐檢測周期確定、維修策略響應和應急預案制定等提供實際參考；李博[7]針對常壓儲罐完整性管理實踐及應用進行總結，從現狀梳理、管理優化、風險評估、監測檢測、信息化建設等方面全面實施完整性管理，有效提升儲罐管理水平，保障儲罐經濟可靠運行；陳雷[8]對石化裝置靜設備動態風險管理及預知檢驗技術進行研究，提出了煉化裝置長周期安全運行的要求；李佳林[9]等對稠油集輸站場靜設備完整性檢測評價技術進行探索，提出一套適合稠油集輸站場靜設備的完整性檢測評價技術體系，為稠油集輸站場的完整性管理工作奠定基礎；曹春紅[10]對石油化工靜設備應力腐蝕開裂成因與防護措施進行研究，從應力腐蝕的危害和機理方面分析石油化工靜設備中應力腐蝕開裂的成因與防護措施。因此，在國內外大量設備設施完整性管理成果和工作的基礎上，形成石油化工行業靜設備技術完整性實施策略，對該行業靜設備實現本質安全和長周期安全穩定運行將起到至關重要的作用。

1 流程構建

靜設備技術完整性管理應在數據管理、風險評估、檢測與檢測、完整性評價和維護維修等5 個環節，運用基于風險的技術和方法，系統、動態地實施靜設備技術完整性工作，覆蓋規劃投資、工程建設、運營維護、廢棄處置等全生命周期各個階段，并記錄和保存靜設備技術完整性實施過程中的相關文件。全生命周期各階段靜設備技術完整性實施內容與路線如圖1 所示。

圖1 全生命周期各階段靜設備技術完整性實施內容與路線

2 實施內容

2.1 數據管理

設備設施使用單位應建立靜設備數據庫，并進行數據的全生命周期管理。規劃投資階段要充分考慮同類靜設備的失效和歷史數據，合理選材；工程建設階段要開展基礎數據采集，包括但不限于設計數據、廠家數據、監測與檢測方案、建造與安裝數據和質量文件；運營維護階段要開展運營數據采集，包括但不限于制度與規程類、監測與檢測類、維護維修記錄類和統計分析類的數據；廢棄處置階段要保存設備棄置相關記錄。

2.2 風險評估

工程建設和運營維護階段可采用RBI（Risk Based Inspecfion，基于風險的檢驗）方法針對關鍵和重要靜設備進行風險評估，其一般步驟包括確定評估對象、識別損傷模式、劃分腐蝕回路、劃分存量組、失效概率分析、失效后果分析及確定風險等級等，并且當設備的工藝條件或服役環境等發生改變導致損傷機理可能發生變化時，應重新進行風險評估。廢棄處置階段要對靜設備全生命周期的數據進行整理與分析，評估整體使用效果。各型靜設備失效概率與失效后果分析方法推薦標準見表1。

表1 各型靜設備失效概率與失效后果分析方法

2.3 監測與檢測

工程建設與運營維護階段要制定基于風險評估結果的監測與檢測方案，滿足法律法規、標準規范及相關要求。監測與檢測方案包括檢測類型及選擇原則、檢測方法及其有效性、檢測周期、檢測內容及檢測技術，其中檢測內容一般包括宏觀檢查、壁厚檢測、腐蝕檢測和缺陷檢測等。對于關鍵靜設備推薦實施在線監測，監測方法和位置要充分考慮經濟和技術要求。

靜設備檢測方法推薦標準見表2。

表2 靜設備檢測方法

2.4 完整性評價

當靜設備出現缺陷、長時間停用、超過設計年限/檢修周期/使用工況的情況，應開展完整性評價，給出明確的評價結論和繼續使用的條件。設備的剩余使用年限應按照標準、行業實踐及企業的運行策略，結合設備歷史失效事故進行確定，以指導后期的檢驗時間間隔、在線監測計劃或修復措施等。經完整性評價確定不滿足繼續使用條件的設備，使用單位要根據實際情況落實修理/改造或廢棄處置的方案。各型靜設備完整性評價方法推薦標準見表3。

表3 各型靜設備完整性評價方法

2.5 維護維修

工程建設階段應制定靜設備維護維修方案；運營維護階段，各設備設施使用單位應在風險評估和完整性評價的基礎上優化維護維修方案并開展維護維修工作。靜設備的日常維護方案應明確維護的內容、頻次、重點部位及日常巡檢的管理要求。各型靜設備缺陷修理/改造方法推薦標準見表4。

表4 各型靜設備缺陷修理/改造方法

2.6 案例分析

LNG（Liquefied Natural Gas，液化天然氣）接收站是儲存液化天然氣然后往外輸送天然氣的多套系統裝置組成的有機整體，包括LNG 接卸碼頭、卸料臂、LNG 儲罐、LNG 管線、BOG 壓縮機、再冷凝器、高/低壓泵、ORV 氣化器、計量撬、NG 管線、控制儀表等動靜設備。

本文針對某LNG 接收站中運營維護的工藝管道采取以上實施策略，從數據管理、風險評估、檢測與檢測、完整性評價和維護維修等5 個步驟開展靜設備技術完整性管理工作。

（1）數據管理。數據管理是運營維護階段的常規工作，除以上策略要求的數據采集管理外，靜設備風險評估所需要的數據主要有：物流數據（流體組份及含量、操作溫度、操作壓力等）、設備與管道基礎數據（投用時間、規格、材質、腐蝕裕量、設計壓力和設計溫度等）、檢測數據（檢測時間、檢測方法、檢測結果和安全狀況評定等級）、通用數據（氣候與地質條件、裝置的計劃停車與非計劃停車次數、設備成本、停產損失費用和人員傷亡成本等），形成相應的數據統計表格。

（2）風險評估。本文評估對象為該接收站運行的662 條工藝管道、796 個評價單元，其損傷模式有大氣腐蝕、腐蝕開裂、沖刷、振動疲勞、熱沖擊。將具有相同材料、相似操作條件和相同損傷模式的設備劃分成為6 組腐蝕回路。并利用同類設備平均失效概率、設備修正系數、管理系統評價系數計算各評價單元的失效可能性，將天然氣介質的物理化學特性、泄漏速率、點燃概率、災害種類等因素納入模型，定量計算出失效后果。根據失效可能性與失效后果，在風險矩陣中表示當前工藝管道的風險等級（圖2）。其中，紅色為重大風險，橙色為較大風險，黃色為一般風險，藍色為低風險（即自右上至左下顏色逐漸變化）。

圖2 風險矩陣圖

（3）監測與檢測。考慮到與LNG接收站檢修計劃以及市場周期的匹配，在滿足檢驗有效性的基礎上，將停機檢驗和在線檢驗有效的結合起來使用。停機檢測方面，所有評價單位進行宏觀檢查，并對25 個較大風險評價單位的50%、318 個一般風險評價單位的30%、453 個低風險評價單位的10%進行壁厚檢測，檢測部位選擇在損傷模式發生可能性最高的部位，如管道結構形態變化或工藝介質物性變化較大的位置，對裂紋缺陷或減薄腐蝕嚴重、結構明顯變形、材料劣化嚴重等異常情況，應就近擴大抽查范圍并增加檢測比例，查清缺陷分布及性質。在線檢測方面，采用DR 或脈沖渦流技術對其中25 個較大風險評價單位、185 個一般風險評價單位、47 個低風險評價單位的焊接缺陷和內外部腐蝕情況進行檢測。為了保證LNG 接收站壓力管道安全平穩運行到下個檢修周期，推薦在接下來5 年內進行一次在線檢驗。

（4）完整性評價。因該LNG 接收站自2008 年投用以來一直處于合理工況運行，且維修維護正常，工藝管道無較大缺陷變化，所以本次不開展完整性評價。

（5）維護維修。從LNG 接收站生產特點和風險評估出發，借鑒同行業類似裝置的經驗，形成維護維修方案建議，如年度檢查中特別關注隔熱層完好情況，開停機過程中要謹防設備發生熱沖擊損傷，及時除去因裝置跑冷生成的冰，停機檢修時做好介質的泄壓或排空，對同類型設計及制造工藝問題進行普查與處置，更換腐蝕減薄嚴重部位要優化選材等。

3 結論

本文通過梳理設備設施資產管理現狀與靜設備技術完整性管理現狀，基于設備完整性管理，根據石油化工行業靜設備的不同特點，提出石油化工行業靜設備技術完整性實施策略，從數據管理、風險評估、檢測與檢測、完整性評價和維護維修5 個環節對靜設備技術完整性實施方式進行針對性細化和完善。

在此基礎上，以某LNG 接收站運行的工藝管道為例，開展技術完整性管理實施工作，通過評估得到該接收站工藝管道總體風險水平穩定，并基于風險的檢驗策略，制定監測檢測方案以及維修維護措施，在采取相應在線降風險檢驗及保證工藝穩定的前提下，確定下一次全面檢查時間，提高了工藝管道本質安全，保證設備的長周期安全穩定運行。