石化裝置小管徑管道風(fēng)險(xiǎn)管理研究

鄭慶元，路篤輝

（1.浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，杭州 310000；2.中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京 100029）

0 引言

石油化工裝置在生產(chǎn)過(guò)程中普遍存在易燃、易爆、有毒、強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)，這給壓力容器和壓力管道的管理都帶來(lái)了挑戰(zhàn)。根據(jù)《特種設(shè)備目錄》（2014年）[1]對(duì)壓力管道的定義，公稱直徑在50 mm以下的管道已經(jīng)不屬于特種設(shè)備管理范疇。但是在50 mm以下的管道中（以下簡(jiǎn)稱小管徑管道）仍然存在著一些危害性較高的介質(zhì)，如何對(duì)這類定期檢驗(yàn)外的潛在高危管道進(jìn)行管理，是對(duì)石化企業(yè)不小的挑戰(zhàn)。眾多企業(yè)在對(duì)小管徑管道進(jìn)行管理時(shí)會(huì)存在以下難點(diǎn)：1）小管徑管道臺(tái)賬信息不完整且參數(shù)缺失嚴(yán)重，而臺(tái)賬是企業(yè)進(jìn)行設(shè)備完整性管理的基礎(chǔ)。2）年度檢查中小管徑管道存在不檢或雖抽檢但缺乏理論和數(shù)據(jù)的支撐，更多依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。更沒有對(duì)潛在的高風(fēng)險(xiǎn)管道進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，維修資源得不到合理的優(yōu)化，且檢驗(yàn)范圍往往無(wú)法覆蓋裝置所有的潛在損傷機(jī)理。3）年度檢查中僅進(jìn)行宏觀檢驗(yàn)和測(cè)厚，未采用無(wú)損檢測(cè)手段，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在檢驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)針對(duì)潛在的損傷機(jī)理使用高度有效的無(wú)損檢測(cè)手段，還應(yīng)避免因過(guò)度檢驗(yàn)而增加成本。

本文將引入RBI（基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)）這一技術(shù)，RBI技術(shù)是從風(fēng)險(xiǎn)管理的角度出發(fā)，對(duì)有限的人力、物力資源進(jìn)行合理的分配，在降低小管徑管道檢驗(yàn)工作量的基礎(chǔ)上，確保重點(diǎn)檢驗(yàn)對(duì)象的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)范圍能夠覆蓋所有腐蝕機(jī)理，以此來(lái)全面關(guān)注裝置的整體風(fēng)險(xiǎn)。

1 RBI技術(shù)介紹

目前特種設(shè)備定期檢驗(yàn)時(shí)往往是在裝置大修期間對(duì)壓力管道進(jìn)行100%檢驗(yàn)，這樣會(huì)消耗大量的人力、物力資源；而小管徑管道不屬于定期檢驗(yàn)的范圍，特檢機(jī)構(gòu)、企業(yè)往往都不會(huì)去檢驗(yàn)，這樣極易忽視對(duì)其中高風(fēng)險(xiǎn)管道的管理。

RBI通過(guò)分析計(jì)算出所有管道在某一時(shí)間點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序，以此保證高風(fēng)險(xiǎn)的管道能得到更多的關(guān)注，低風(fēng)險(xiǎn)的管道也能同時(shí)兼顧。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的高低進(jìn)行有重點(diǎn)的檢驗(yàn)，根據(jù)不同的潛在損傷機(jī)理采取相應(yīng)的檢測(cè)手段，使得檢驗(yàn)和維修資源得到合理的配置[2-4]。

目前國(guó)內(nèi)眾多石油化工企業(yè)都已實(shí)施RBI技術(shù)，包括鎮(zhèn)海煉化、海南煉化、廣西石化、華北石化、茂名石化、燕山石化、中海殼牌、中沙石化、中金石化、寧波海越、萬(wàn)華化學(xué)等，都已全部或部分裝置應(yīng)用了RBI。其中，部分企業(yè)已經(jīng)開始自行開展RBI技術(shù)的應(yīng)用，如中海殼牌、萬(wàn)華化學(xué)等，已經(jīng)開始重視對(duì)小管徑管道的風(fēng)險(xiǎn)管理。可以確定的是，企業(yè)自主實(shí)施RBI技術(shù)將是一種風(fēng)險(xiǎn)管理的趨勢(shì)。

2 風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)例分析

本文以某石化企業(yè)乙烯裝置為例，在該裝置小管徑管道中實(shí)施RBI技術(shù)，以此驗(yàn)證RBI技術(shù)在小管徑管道風(fēng)險(xiǎn)管理中所取得的效果。為保證RBI的順利實(shí)施，特制訂詳細(xì)的項(xiàng)目實(shí)施流程，如圖1所示，整個(gè)評(píng)估過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按照項(xiàng)目流程進(jìn)行。

圖1 RBI實(shí)施流程圖

2.1 確定項(xiàng)目范圍

組織召開項(xiàng)目開工會(huì)，取得與會(huì)人員的一致支持，通過(guò)開工會(huì)確定出RBI的實(shí)施范圍、人員組成、進(jìn)度節(jié)點(diǎn)等項(xiàng)目關(guān)鍵點(diǎn)。確定此套乙烯裝置中含有小管徑管道859條，將其劃分為859個(gè)評(píng)價(jià)單元。

2.2 數(shù)據(jù)資料收集與整理

在RBI評(píng)估中，涉及的資料較多，在本次小管徑管道評(píng)估中，主要收集了小管徑管道的臺(tái)賬、管道單線圖、PID（管道儀表流程圖）、PFD（工藝物料平衡圖）、工藝流程說(shuō)明書、物流平衡表、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、取樣點(diǎn)化學(xué)分析數(shù)據(jù)、檢維修記錄與檢驗(yàn)報(bào)告等。

2.3 腐蝕調(diào)查

對(duì)裝置的腐蝕情況進(jìn)行調(diào)查，了解裝置中的關(guān)鍵設(shè)備是否發(fā)生過(guò)事故，是否發(fā)生過(guò)嚴(yán)重腐蝕、應(yīng)力開裂現(xiàn)象，外腐蝕是否嚴(yán)重，是否存在疲勞、設(shè)計(jì)不合理、工藝波動(dòng)等現(xiàn)象。

2.4 腐蝕回路、物流回路劃分

詳細(xì)了解裝置的工藝原理及流程，對(duì)裝置進(jìn)行腐蝕回路和物流回路的劃分。

1）腐蝕回路劃分原則。通常將潛在損傷機(jī)理相同的設(shè)備劃定為一個(gè)腐蝕回路[5]，同一腐蝕回路之間可能是不相連的。

2）腐蝕回路劃分目的。將裝置的腐蝕情況直觀地體現(xiàn)在PID/PFD圖上，便于企業(yè)人員了解裝置的整體腐蝕情況并進(jìn)行腐蝕管理。

3）物流回路劃分原則。以緊急切斷閥、泵作為劃分點(diǎn)，將由此形成的封閉回路劃定為一個(gè)物流回路。

4）物流回路劃分目的。用以確定發(fā)生泄漏后介質(zhì)的泄漏量，是失效后果的衡量指標(biāo)。

2.5 腐蝕機(jī)理確定

RBI評(píng)估中通常將損傷劃分為如下模塊：內(nèi)部減薄技術(shù)模塊、外部損傷技術(shù)模塊、應(yīng)力腐蝕開裂技術(shù)模塊、高溫氫損傷技術(shù)模塊、脆性斷裂技術(shù)模塊、襯里破壞技術(shù)模塊、機(jī)械損傷技術(shù)模塊、材質(zhì)劣化技術(shù)模塊[6]。

經(jīng)分析，該裝置小管徑管道中主要的潛在損傷機(jī)理有：內(nèi)部腐蝕減薄（包括均勻腐蝕減薄和局部腐蝕減薄）、堿腐蝕、堿應(yīng)力腐蝕開裂、酸式酸性水腐蝕、濕硫化氫破壞、沖刷、大氣腐蝕、球化等。

2.6 分析計(jì)算

利用RBI評(píng)估軟件或自行建模進(jìn)行分析計(jì)算，得出各管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，經(jīng)計(jì)算該裝置小管徑管道在2022年8月31日的風(fēng)險(xiǎn)分布情況如圖2所示。由圖中可以看出，在小管徑管道中，仍然存在著風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中高風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)單元。

圖2 2022年8月31日風(fēng)險(xiǎn)分布（檢驗(yàn)前）

2.7 檢驗(yàn)策略的制定

根據(jù)各管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、長(zhǎng)度、材質(zhì)、潛在機(jī)理等，按照一定的抽檢原則制定該裝置管道的檢驗(yàn)策略并確定檢驗(yàn)時(shí)間。

若抽取的管道在檢驗(yàn)時(shí)未發(fā)現(xiàn)缺陷，下個(gè)抽檢周期時(shí)盡量避免重復(fù)抽查；若抽取的管道在檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，則應(yīng)在相同損傷機(jī)理的管道中擴(kuò)大檢驗(yàn)范圍重點(diǎn)排查，且下個(gè)抽檢周期還應(yīng)再次重點(diǎn)抽查，以跟蹤缺陷的發(fā)展。

根據(jù)計(jì)算出來(lái)的2022年8月31日的管道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，共計(jì)抽檢小管徑管道54條，檢驗(yàn)抽查率僅為6.3%，且覆蓋所有損傷機(jī)理，并對(duì)有開裂機(jī)理的管道除了基本的宏觀檢查與測(cè)厚外，還增加了表面以及埋藏開裂檢測(cè)手段，在低資源投入的前提下有效監(jiān)控了裝置小管徑管道的整體風(fēng)險(xiǎn)。裝置中小管徑管道潛在的損傷機(jī)理統(tǒng)計(jì)及抽檢情況如表1所示。

表1 潛在損傷機(jī)理統(tǒng)計(jì)及抽檢數(shù)量

2.8 再評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)證

風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程，實(shí)施RBI再評(píng)估可有效了解檢驗(yàn)實(shí)施后裝置的現(xiàn)行、未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)及檢驗(yàn)的有效程度。

檢驗(yàn)完成后，收集該裝置小管徑管道的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算腐蝕速率，調(diào)整相關(guān)機(jī)理敏感性，重新進(jìn)行RBI分析計(jì)算，得到2022年8月31日檢驗(yàn)后的裝置小管徑管道風(fēng)險(xiǎn)分布情況，如圖3所示。

圖3 2022年8月31日風(fēng)險(xiǎn)分布（檢驗(yàn)后）

對(duì)比檢驗(yàn)前后裝置中小管徑管道的風(fēng)險(xiǎn)分布可知，檢驗(yàn)后裝置中風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中高風(fēng)險(xiǎn)的小管徑管道數(shù)量減少了5個(gè)，中風(fēng)險(xiǎn)管道數(shù)量減少了770個(gè)，裝置的整體風(fēng)險(xiǎn)明顯下降，這表明RBI技術(shù)在小管徑管道的風(fēng)險(xiǎn)管理中表現(xiàn)出很好的效果，檢驗(yàn)前后小管徑管道的風(fēng)險(xiǎn)變化情況如圖4所示。

圖4 檢驗(yàn)前后小管徑管道風(fēng)險(xiǎn)變化情況

3 結(jié)語(yǔ)

把RBI技術(shù)應(yīng)用于小管徑管道的風(fēng)險(xiǎn)管理中，在以下方面都能體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)：1）針對(duì)年度檢查，可依據(jù)小管徑管道的評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)抽取風(fēng)險(xiǎn)較高的單元進(jìn)行重點(diǎn)檢驗(yàn)并可以同時(shí)兼顧低風(fēng)險(xiǎn)的管道，抽檢范圍可覆蓋裝置所有潛在損傷機(jī)理。2）針對(duì)日常管理，依據(jù)RBI及歷年檢驗(yàn)結(jié)果，若發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)較高處，可采取在線監(jiān)測(cè)、定點(diǎn)測(cè)厚、在線檢驗(yàn)等降險(xiǎn)措施。該裝置中剩余的14條中高風(fēng)險(xiǎn)小管徑管道可在日常管理中多分配一些資源，定期進(jìn)行檢驗(yàn)觀察。3）在RBI實(shí)施過(guò)程中，會(huì)對(duì)裝置的小管徑管道臺(tái)賬進(jìn)行一次梳理，以往經(jīng)驗(yàn)表明，這一過(guò)程可幫助企業(yè)糾正很多的臺(tái)賬錯(cuò)誤信息。4）依據(jù)裝置腐蝕回路圖及設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)可全面了解裝置的風(fēng)險(xiǎn)分布情況及損傷機(jī)理分布，為裝置的完整性管理打下基礎(chǔ)。

受評(píng)估機(jī)構(gòu)資質(zhì)的影響，RBI的運(yùn)用范圍還局限于幾家大型特種設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)。但其作為風(fēng)險(xiǎn)管理的一種新技術(shù)，在石化裝置小管徑管道風(fēng)險(xiǎn)管理中是極有實(shí)用價(jià)值的，石化企業(yè)可自行開展評(píng)估工作，彌補(bǔ)定期檢驗(yàn)的缺口。相信隨著技術(shù)的推廣及風(fēng)險(xiǎn)管理理念的深入，RBI會(huì)得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用，風(fēng)險(xiǎn)管理理念將深入人心。