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RBI技术在石油化工装置中的应用


RBI 技术在石油化工装置中的应用





合成橡胶厂 2010 年 10 月

摘要:基于风险的检验(RBI)是西方发达国家兴起的一种追求安全性与经济性统一的系统维修理念 摘要 与方法。它是对系统中固有的或潜在的危险及其程度进行定量或定性分析和评估,找出薄弱环节, 优化检验的效率和频率,降低

停机、日常检验及维修的费用;维持原有的安全裕度,提出安全技术 建议及对策。20 世纪 90 年代在欧美的石化企业得到广泛应用。2003 年合肥通用机械研究所在茂名 石化乙烯裂解装置进行了 RBI 应用,为国内第一套大型成套装置的技术应用案例。 本文首先介绍了基于风险的检验(RBI)技术的基本原理,然后结合 RBI 技术在燕山石化公司 合成橡胶厂 MTBE 合成、裂解装置中的应用进行了系统的分析。根据装置的工艺特点及分析相应的 失效机理,按照失效可能性和失效后果给出了装置的维护和检验策略,提高装置在下一个大检修周 期前安全稳定运行的可靠性, 同时建立装置 RBI 基本数据库, 为实现风险的动态控制建立基础。 RBI 技术对于降低设备风险,优化设备检验和备件计划,提供延长装置运行周期的决策支持发挥了重要 作用。采用 RBI 技术进行评估,确保了长周期运行装置的设备操作安全和可靠性,对于提高企业安 全水平,减少和避免安全事故的发生具有十分重要的意义。RBI 技术是石油化工装置设备完整性管 理的发展方向,应推广应用。 关键词:RBI 风险 检验 腐蚀 关键词 1 前言 石油化工装置是加工处理原油及其中间产品的连续性生产装置,主要由塔、罐、换热器、加热 炉等静设备和压缩机、泵等动设备以及工业管道构成,这些设备大部分都在高温、高压下长时间运 行,对它们的运行状态进行有效地监测和分析对于保证其安全、平稳运行是非常必要的。 对于动设备目前一般采用状态监测技术进行实时的监测。对于静设备和压力管道,传统的检验 方法是定期在装置停工大检修时进行检验和维修,这种传统的检测方式存在很多弊端,因为不同的 设备的操作条件差别很大,有的是高温、高压、高腐蚀性,有的是低温、低压、低腐蚀性,显然它 们发生故障失效的风险是不同的。此外设备的制造质量、操作的平稳性等都影响着设备的风险。在 传统的风险检测流程中,没有分析设备存在的这种差别,对所有设备都采用相同的检测周期、检测 方法,其结果一方面存在检测过剩的问题,即一些不需要检测的设备也进行了检测,浪费了人力、 物力、财力;另一方面,有些可能存在隐患的设备,又存在检测不足的问题,因为有些设备可能需 要进行 100%的 UT 检测,如果只作了 20%的抽检,则可能会错过一些重要的缺陷。总之,传统的检 测流程在检测资金的使用方面以及保证检测质量提高设备的可靠性方面都存在很多问题。因此,对 于石油化工装置的运行管理来说,需要一种技术来解决这一矛盾,而基于风险的检验(RBI)技术正 满足这一需求。 2 基于风险的检验(RBI)技术介绍 基于风险的检验( ) 2.1 RBI 的技术背景 现代化工业生产逐渐向规模集中、设备大型化、生产连续化、自动化程度高的方向发展,生产 介质具有易燃、易爆、有毒、腐蚀的特点,使生产过程发生事故的可能性增大,诱发事故的因素更 加复杂,因此,确保设备安全是一个高度综合的整体化、系统化的工作。

图 1 设备失效的原因统计
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图 2 事故中各类设备失效所占比重

图 1 显示了世界范围内 1960~1990 年 30 年间,石化行业发生的 100 起损失最大的事故主要引 发原因;图 2 显示了在重大损失的事故中,各类设备失效所占的比重。通过对上述这些事故的分析 以及来自管理层方面的压力,引导了设备完整性技术的发展。设备完整性技术的提出,与传统的设 备维修方法经历的事后维修,定期维修和状态维修三个阶段相比,设备管理更强调安全、效率、效 益、环保有机结合的必要性,与此同时起始于 20 世纪 70 年代核工业的风险管理学科,在 90 年代逐 渐形成,并在航空、航天、石油化工、压力容器与管道等工业得到应用。 风险管理是在经济与社会效益、风险和费用的三度空间中寻求达到风险最小,效益最大的目标。 风险评估技术与设备管理的需求相结合,RBI(Risk Based Inspection,基于风险的检验)技术应运 而生。 2.2 RBI 的基本原理 2.2.1 引言 RBI 技术是在设备检测技术、材料失效机理研究、失效分析技术、风险管理技术和计算机等技 术发展的基础上产生的。通过长期对这些技术的研究和应用,发现: (1) 绝大部分的带压设备都存在缺陷; (2) 大部分的缺陷是无害的——不会导致设备的失效; (3) 极少数的缺陷会导致灾难性的失效; (4) 对于高风险设备必须通过检验来发现其关键的缺陷——以较低的成本; (5) 企业中 80%的风险是由不到 20%的设备造成的。 目前,对设备的传统定期检验只是为了找出和消除存在的缺陷,没有考虑设备的运行环境对失 效的影响,检验计划没有针对性。 2.2.2 风险的概念 风险具有两维性,它是事件发生的概率与事件相联系后果(通常是不利后果)的结合。风险用 数学公式表示为: 风险=概率×后果 失效概率

×

失效后果

=
人员伤害 环境清理 设备维修 附近设备维修

风险

管理系数

× 通用失效频率

× 可能系数

使用年限

失效机理/ 腐蚀速率

检验的有效性

停车时间 总额

绝对风险:计算非常费时费力,不确定性导致无法完成; 相对风险:设备、工艺单元、系统、设备元件相对于其他设备、工艺单元、系统、设备元件的 风险。 RBI 定位在评估装置、单元(系统) 、设备或部件的相对风险,并进行风险排序。 2.2.3 RBI 的定义 RBI 是基于风险的检验(Risk Based Inspection)的缩写,是近十年来发展起来的一项设备管 理新技术,并在石化行业形成了国际性标准 API BP 580 Risk Based Inspection,该技术对于降低 设备风险,优化设备检验和备件计划,提供延长装置运行周期的决策支持发挥了重要作用。

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RBI 的定义为:对设备实施风险评估和风险管理的过程,关注的重点有两个方面:一是材料退 化失效引起的压力设备内容物泄漏的风险;二是通过检验实施风险控制。 RBI 能指出设备可能发生什么样的失效,发生失效的概率有多大,失效的后果有多严重。 2.2.4 实施 RBI 技术的目的 实施 RBI 技术的主要目的是提高设备的管理水平:改进现行设备检验方法,以避免易燃、有毒 介质泄漏到大气中,防止火灾、爆炸及人员中毒等重大事故的发生,提高设备的安全性;保证装置 长周期的平稳运行,提高设备的可靠性;合理配置维护和检验资源,降低设备风险和设备检修费用, 避免停车损失,提高企业运营的经济性。 风 险
风 险

传统检验

RBI

法检验的风险 检 验

图 3 传统检验与 RBI 的比较 图 4 风险检验经济分析图 从图 3 中可以看出: 1)进行同样程度的检验,RBI 的风险小于传统检验; 2)在同样的风险水平上,RBI 的检验量小于传统检验。 传统的检验及维修对于检查设备使用状况和确保装置的完整性而言是很重要的,但是因为缺乏 针对性,一般很难准确确定检验方法、检验深度、检验重点部位等等。RBI 将设备在使用期间累积 的风险与设备检验相联系,应用风险分析将流程中所有的设备和管道按风险进行排序,按照其损伤 的特点,采用有效的检验方法进行检验,显著降低其风险,尤其是重点针对高风险的设备。RBI 是 一种确定针对性检验计划的方法,通过评估三个主要参数(失效可能性、失效后果,失效可能性和 后果组合的风险)可较为准确地确定出检验的范围和要求。 在设备风险检验工作中,随着风险检验工作的深入和细化,检验的成本不断增加,但设备的风 险不断降低,由此带来的损失也相应减少,因此在装置运行总成本上就存在一个最佳点,图 4 中总 和线的最低点即为最佳点,这也是优化风险管理的经济目标。 2.2.5 RBI 的工作流程 建立 RBI 数据库是 RBI 工作的第一步,采集设备设计、工艺操作及检验信息或数据并输入 RBI 数据库。这些数据反映了设备的各种信息,是进行设备风险分析、评估的基础。对装置所有设备进 行初步评估,选择适用于进行 RBI 管理的设备,识别出低风险或低影响的静设备,并将其排除在评 估项目外,从而提高 RBI 检验适用设备的评估效率。风险分析是风险检验工作中最为重要的一个环 节,它包括定量分析、定性分析及半定量分析。定量分析是通过一定的方法分别计算出设备的故障 后果和可能性,并计算出风险值, 再根据每台设备的风险值确定其风险等级。本文中对 MTBE 合成、 裂解装置的风险分析就是采用的定量分析的方法。风险评价就是确定设备的风险等级。通过风险分 析确定了每台设备的故障可能性等级和故障后果等级,将其代入 5×5 的风险矩阵,最终确定设备风 险等级。再根据设备的风险等级和腐蚀机理制定检验计划并检验。设备风险分析、评价及腐蚀机理 分析都是建立在一定数据和认识以及评估人员的经验和水平的基础之上,且装置的操作条件也不是

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一成不变的,因此不可能完全准确,必须在检验后加以验证,以便进一步完善和改进。RBI 是一个 动态的工具,可以对现在和未来的风险进行评价。然而这些评价是基于当时的数据和认识,随着时 间的推移,不可避免会有改变,RBI 评价的结果应该更新。
建立 RBI 数据库

初步审查

否 排除

适用? 是 风险分析 更新改进 风险等级

设备失效机理 机械、操作及检验 数据

检验计划





检验结果验证

图5

RBI 的工作流程图

2.3 RBI 技术在国内外的应用 2.3.1 RBI 技术在国外的应用 RBI 技术从 20 世纪 80 年代末诞生到现在有二十年的历史,已经在炼油、化工、油气生产、核 电等行业进行了应用,得到了业界的广泛认可,目前,英国是该项技术应用最广泛的国家,仅在造 纸等少数行业尚未应用。继英国之后,美国也在炼油、油气生产、管道等方面进行了试应用。除欧 美国家外,亚洲的韩国、马来西亚、印尼、印度等国家以及我国的台湾地区也进行了 RBI 技术的研 究和应用。 1999 年,美国石油协会(API)修订了承压设备的检验标准,对采用 RBI 技术的工厂可以适当延 长承压设备的检验周期。澳大利亚和新西兰也修订了承压设备的检验标准,英国政府允许采用 RBI 技术的工厂延长承压设备的检验周期。在欧洲的其他国家也正在承认 RBI 技术分析的结果。 2.3.2 RBI 技术在国内的应用 2003 年合肥通用机械研究所在茂名石化乙烯裂解装置进行了 RBI 应用, 为国内第一套大型成套 装置的技术应用案例;随后中国特种设备检测研究院对北京有机化工厂 EVA 装置、九江石化公司大 化肥装置进行了工程试用。国质检特(2006)198 号文“关于开展基于风险的检验(RBI)技术试点 应用工作的通知” ,为 RBI 技术应用提供了坚实的政策保障。 2005 年 8 月燕山石化乙烯装置立项, 用了两年的时间对装置进行 RBI 评估及验证。 2007 年燕山 石化顺丁橡胶、聚丙烯、低压聚乙烯、制苯、加氢裂化、连续重整等装置也应用了 RBI 技术进行风 险评估。本文主要结合 2009 年 9 月 RBI 技术在合成橡胶厂 MTBE 合成、裂解装置中的应用进行系 统的分析,采用的软件由 DNV(挪威船级社)开发。

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3 RBI 技术在 MTBE 合成、裂解装置中的应用 合成、 3.1 装置简介 3.1.1 MTBE 合成装置简介 合成装置是以经过 DFM 抽提和乙腈抽提后的混合碳四和炼油厂气体分馏装置的碳四馏分,以及 外购甲醇为原料生产超高纯度的精甲基叔丁基醚(MTBE)产品,供下游甲基叔丁基醚(MTBE)裂解 装置制取高纯度异丁烯提供原料。 合成生产技术主要由中国石化总公司上海石化研究院、齐鲁石化研究院和北京设计院等单位提 供,装置由中国石化北京设计院设计,并由北京燕山石化公司大修厂承建,于 1996 年 10 月建成投 产,2003 年 6 月进行改扩建,生产能力由 7.5 万吨/年扩大到 15 万吨/年,2007 年技术改造增加了一 台水洗塔(C-106) 。 合成采用固定床——共沸蒸馏/精制——催化蒸馏组合式化工型新工艺,二反(并联)六塔式流 程。由原料配制——固定床反应,共沸蒸馏——精制,催化蒸馏及甲醇回收四部分组成。固定床反 应器的作用是完成主要醚化反应,并同时进行原料净化,反应为可逆放热反应,利用抽出部分反应 流出物进行外循环冷却的方式取出反应热,从而控制反应器床层的温度。共沸蒸馏/精制部分由共沸 蒸馏塔实现反应流出物的分离,将甲基叔丁基醚(MTBE)产品与碳四、甲醇分离。共沸蒸馏塔塔釜 甲基叔丁基醚(MTBE)产品经精制塔精制,得到精甲基叔丁基醚(MTBE)产品,而共沸蒸馏塔塔顶 碳四-甲醇共沸物经催化蒸馏部分在过量的甲醇的状况下实现深度转化,产品甲基叔丁基醚(MTBE) 从塔底流出,反应剩余甲醇和碳四共沸物经甲醇回收部分由水洗塔(C-106) 、甲醇萃取塔(C-104) 和甲醇回收塔(C-105)进行分离。 3.1.2 MTBE 裂解装置简介 裂解装置以合成装置生产的甲基叔丁基醚(MTBE)为原料,生产高纯度异丁烯产品,其中聚合 级异丁烯为丁基橡胶装置提供原料,化学级异丁烯为三异丁基铝和 BHT 等装置提供原料。 裂解装置是由北京燕山石油化工公司设计院设计,由北京燕山石化公司大修厂承建,1999 年 4 月建成,同年 5 月投产,设计生产能力为 3.5 万吨/年。2007 年 3 月进行扩能改造,生产能力提高 到 5.6 万吨/年。 裂解装置为连续生产装置,主要由列管式固定床反应、水洗和甲醇精馏部分、异丁烯产品提纯 三大部分组成。列管式固定床反应器的作用是完成 MTBE 裂解反应(MTBE 转化率约 90%) 。反应为吸 热反应。裂解反应产物在第一水洗塔(C-201)内进行异丁烯和甲醇的初步分离,分离后的甲醇水溶 液在甲醇精馏塔(C-202)内进行精馏,分离后的异丁烯经异丁烯精馏塔(C-203)脱重(即未反应 的 MTBE 和异丁烯二聚物)送精制,经过精制部分的第二水洗塔(C-204) 、精制塔(C-205)处理, 精异丁烯冷却并分析合格后,由高纯异丁烯出料泵送出装置。 3.2 存量组及腐蚀回路的划分 3.2.1 存量组 划分流程存量组的原则是当该段中任一设备或管道失效泄漏时,只有此回路中的物料会泄漏, 而其它隔离段中物料因有紧急切断装置而不会泄漏,因此该隔离段中设备或管道发生失效时,其失 效后果即按此隔离段内的物流泄漏量、泄漏速率进行计算。MTBE 合成、裂解装置(以下简称 MTBE 联合装置)风险评估共划分存量组 20 条。 3.2.2 腐蚀回路 腐蚀回路与腐蚀回路中腐蚀速率、应力腐蚀敏感性等是根据车间提供的资料,对 MTBE 联合装置 工艺与腐蚀情况的了解、API 581 所提供的资料与数据、参考同类装置的失效分析资料并听取特检 院材料与腐蚀专家的意见,经综合分析后确定的。因此从总体而言, RBI 分析中对损伤机理与损伤 速率的确定充分考虑了各种可能因素,损伤速率及敏感性也按专家数据库与历年检验实际数据相结 合进行了调整,本次 MTBE 联合装置风险评估共划分腐蚀回路 34 条。 3.3 MTBE 联合装置失效机理分析

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MTBE 联合装置中主要潜在失效机理有:内部腐蚀减薄(含均匀腐蚀减薄和局部腐蚀减薄) 、外 部腐蚀、衬里失效三大类,失效机理的分布详见表 1。 表 1 MTBE 联合装置主要潜在失效机理表 单元 合成 裂解 公用工程 全装置 失效模式 内部腐蚀减薄 衬里失效 内部腐蚀减薄 内部腐蚀减薄 外部腐蚀 损伤机理 有机酸腐蚀 衬里应力腐蚀开裂、层下开裂、堆焊层剥离 有机酸腐蚀 蒸汽/高温水腐蚀 冷凝水腐蚀 有机酸腐蚀 大气腐蚀或层下腐蚀(应力腐蚀开裂或层下开裂)

图6是MTBE联合装置的主要失效机理分布图,因装置主要腐蚀机理是腐蚀减薄、外部损伤和衬里 失效,而外部损伤和衬里失效的可能性都比较低,故腐蚀减薄是装置的关键失效因素。腐蚀减薄分 布比例与各单元类型的数量有关,装置中管道数量较多,则腐蚀减薄中管道所占的比例较比较高。

图6 主要失效机理分布图 3.4 MTBE 联合装置设备和管道的安全风险 以2009年6月30日和2011年12月31日为评估时间点,MTBE联合装置的安全风险矩阵分别见图7和 图8。

4. 高风险 3. 中高风险 2. 中风险 1. 低风险

数量 所占比例 0 0.00% 141 267 109 27.27% 51.64% 21.08%

图 7 2009 年 6 月 30 日设备和管道的安全风险矩阵图

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4. 高风险 3. 中高风险 2. 中风险 1. 低风险

数量 所占比例 8 1.55% 174 248 87 33.66% 47.97% 16.83%

图 8 2011 年 12 月 31 日设备和管道的安全风险矩阵图 从图 7 可以看出,到 2009 年 6 月 30 日,MTBE 联合装置中没有安全风险为高风险的单元;安全 风险为中高风险的单元总共有 141 个,其中设备单元 21 个,管道单元 120 个;中风险和低风险管道 仍然占据了单元总数的绝大部分,达到 72.72%。 从图8可以看出,到2011年12月31日,MTBE联合装置中安全风险为高风险的单元有8个;安全风 险为中高风险的单元总共有174个,其中设备单元23个,管道单元151个,与2009年6月30日相比,增 幅达到23.4%;中风险和低风险管道仍然占据了单元总数的绝大部分,达到64.80%。 由安全风险分布直方图9可见,2009年6月30日管道的平均安全风险为1300m ,而换热器为30m , 2 2 、塔、换热器。以单元风 罐(容器)为150m ,塔为50m 。平均风险从高到低依次是管道、罐(容器) 险等级达到中高的为例,总单元数为141个,有检验历史的设备单元为9个,没有检验历史的设备单 元为13个,有检验历史的管道单元数量为18个,没有检验历史的管道单元数量为102个,即没有检验 过的设备和管道占据了大多数。中高安全风险的单元中仅没有检验过的管道就占据了总数的72.3%, 这些管道因多年未检,其减薄失效可能性累积值较大,导致管道的平均风险值居高不下。不仅如此, 2 管道单元因数量庞大,累积风险中管道的风险所占比例也最高,累积值约为359000m 。
2 2

图 9 设备和管道安全风险分布图

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图 10 设备和管道安全风险分布比例图 从图10中可以看出,主要的安全风险由较少的设备/管道承担,在MTBE联合装置中,10%的设备 与管道就占据了装置90%的安全风险。这就说明了如果重点关注该10%的设备和管道,就能有效地控 制装置90%的安全风险,因此可以极大的优化资源和最大的降低风险。表2给出了2009年6月30日单个 单元安全风险前十的单元情况,但随着时间的推移,部分设备和管道因腐蚀速率较高,减薄失效的 可能性较大,在2011年12月底反而先达到高风险水平,如表3所示,这也说明RBI技术需要对装置进 行实时更新并动态管理,使单元的风险水平始终在可接受的范围内。 表2 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 设备和管道 2009 年 6 月 30 日单个安全风险值前十的单元 设备类型 管道-2 管道-2 管道-4 管道-2 管道-2 管道-2 管道-2 管道-6 管道-2 管道-4 名称 MTBE 进料线 异丁烯管线 粗 MTBE 采出线 补丁烯-1 线 甲醇管线 甲醇管线 重组分采出线 未反应 C4 线 重组分采出线 MTBE 进料线 安全风险,m2 4.94×104 4.45×104 3.37×104 3.15×104 2.00×104 1.83×104 1.30×104 1.07×10 1.02×10
4 4

位号 80-P-7006 80-P-2088 80-P-1038 HC-A05 40-P-2031(DN50) 40-P-2031(DN40) 40-P-2049 150-P-1053 40-P-1051 80-P-7006(DN80)

所占百分比,% 13.2 11.9 9.0 8.4 5.3 4.9 3.5 2.9 2.7 2.4

8.82×103

8

表3 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 位号 100-p-1011/1 100-p-1011/3 HC-018 150-p-1022/1 150-p-1027 150-p-1027/1 D-110 D-204 切水罐

设备和管道 2011 年 12 月底安全风险为高风险的单元 设备类型 管道-4 管道-4 管道-4 管道-6 管道-6 管道-6 罐 罐 名称 旧反应器外循环线 新反应器外循环线 共沸塔来料线 去 C-104 塔侧线 催化塔进料线 催化塔进料线 钝化剂罐 甲醇回收罐 减薄可能性等级 5 5 5 5 5 5 5 5 失效后果等级 D D D D D D D D

3.5 检验计划及检验方案的制定 RBI 评估的最终目的是指导和优化检验。合理的检验计划和检验方案既要符合装置整体风险控 制的要求,又必须与单元本身的特点相结合,同时还必须与装置的整体维修计划相一致且具有可操 作性。制定检验计划和检验方案是 RBI 实施过程中理论分析与检验实践相结合的关键环节,必须有 效而可行, 需要制定人员具有非常专业的知识水准和丰富的现场经验, 直接关系到 RBI 的实施质量, 对风险控制至关重要。 检验计划和检验方案制定的基本原则如下: (1)检验范围的筛选: 容器检验范围:根据评估结果,中风险、中高风险和高风险的单元一般都须纳入检验计划,尤 其是中高风险和高风险单元,对于失效后果较高的关键设备须按失效可能性提高一个等级来处理。 低风险单元一般不要求实施检验,但按《压力容器安全技术监察规程》和《压力容器定期检验规则》 中要求的到期容器和企业自身认为有必要检验的容器不包括在内。 管道检验范围:中风险、中高风险和高风险的管道要求基本与容器相同。低风险单元一般不要 求实施检验,但不包括企业自身认为有必要检验的管道 (2)检验方式的确定 确定检验方式目的是保证检验方案具有可行性和针对性,直接关系到现场检验实施的效率和质 量。比如容器是否打开(开罐) ,能否实施内检,或者哪些检验方法允许在容器内部实施,哪些只能 在外部实施。 比如合成装置的反应器,因其有不锈钢衬里,虽然衬里的表面开裂失效可能性不高,但反应器 发生失效对装置的影响非常大,故推荐进行有效的检验。如果检修时反应器正好需要打开更换内件 或催化剂等, 显然此时内壁进行 PT 抽查无疑是非常有针对性的可靠性检验方法; 但如果装置运行的 维修周期不足以保证内检的实施,或者反应器不能打开,可通过外壁的超声波探伤来检测,必要时 可以考虑用声发射的方法进一步确定缺陷的活动性,分析其是否对容器继续安全运行构成威胁。 如果是失效可能发生在内壁且需要实施检验,条件允许的情况下应实施内部检验;如果条件部 分允许,也要尽可能多的实施内部检验,做到内外结合;如果条件不允许,也应通过外部检验手段 实施有效检验,检验抽查的比例可以按照检验有效性的要求适当提高。 对于需要纳入检验计划的管道,由于管道直径的限制,通常无法实施内部检验,故检验以外部 检验方式为主。 (3)检验方法的确定 对于纳入检验计划的容器和管道,宏观检查和壁厚测定是最基本的检验方法,检验比例则需要 根据对应的失效可能性来确定。 有机酸腐蚀是 MTBE 联合装置设备和管线内壁腐蚀减薄的主要因素,

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既可能造成均匀腐蚀 (介质流动平稳) 也可能造成局部腐蚀 , (局部形成冲刷或介质浓缩形成蚀坑) 。 如果容器内部腐蚀减薄失效可能高,且腐蚀减薄以均匀腐蚀为主,那么无论是外部的宏观检查+壁 厚测定,或者是内部的宏观检查+壁厚测定都是可以接受的;如果内部腐蚀减薄以局部腐蚀为主, 或者无法判断哪种腐蚀形态为主,那么条件允许的情况下推荐内部宏观检测+壁厚测定。 然而不是所有的失效机理都能在评估时非常清晰的给出失效可能性等级,例如堆焊层衬里的层 下裂纹、堆焊层剥离、连多硫酸应力腐蚀开裂等,如果单元的风险水平不低,这些潜在的失效机理 均应按可预计的范围内最保守的方法来实施有效的检验。 (4)检验比例的确定 在上述因素的检验方式和检验方法确定后,检验比例的确定就要容易很多。在保证检验深度的 前提下,检验比例应尽可能取下限,达到优化和节约检验资源的目的。检验实施过程中如果发现异 常情况,比如裂纹缺陷或者减薄腐蚀严重、结构明显变形,或者材料劣化严重,应就近扩大抽查范 围并增加检测比例,以查清缺陷的分布和性质。 (5)检验过程控制卡的确定 检验过程控制卡直接给出了检验计划中每个需要检验单元的检验明细,包括风险等级、失效模 式和失效可能性、检验方式、检验方法和比例,是检验人员现场实施检验的作业指导书,应做到简 单明了。每一个检验项目实施完成后,主检验人员应进行核实,记录问题的发现和处理情况,并须 签字确认。需要指出的是,所有检验计划和检验方案都是在检验实施前制订的,然而无数的实践经 验表明,现场实施检验时情况千变万化,检验未必能完全按照检验计划和检验方案执行,主检验人 员在征得检验计划和检验方案制订人员的同意后可以根据现场情况作出针对性的调整。 根据以上原则,项目组确定的 MTBE 联合装置设备和管道 2011 年 12 月份大检修期间的定期检 验计划,车间将会根据检验计划安排针对性的检验。 3.6 MTBE 联合装置风险评估结论 (1)本次 MTBE 联合装置风险分析共涉及压力容器 88 台、常压容器 16 台、压力管道 188 条、 非压力管道 96 条和安全阀 39 个。设备(压力容器和常压容器)共划分 233 个评价单元,管道(压 力管道和非压力管道)共划分 284 个评价单元,安全阀共划分 39 个单元,整个装置共划分为 556 个 评价单元。 (2)MTBE 联合装置风险分析共划分腐蚀回路 34 个,存量组 20 个。主要失效模式有:内部腐 蚀减薄、外部腐蚀、衬里失效。 (3) 2009 年 6 月 30 日为评估时间进行风险分析的结果表明: 以 大约 10%的设备和管道单元占 据了装置总体风险值的 90%。此种风险分布特点的成套装置非常适合于采用 RBI 方法对装置进行针 对性的优化检验,提高装置安全运行的可靠性。因没有高安全风险的单元,中风险和低风险的单元 占总数的 72.72%,MTBE 联合装置的整体风险水平不高,符合国质检特 198 号文的要求。 (4)在不检验的前提下,与 2009 年 6 月 30 日相比,以 2011 年 12 月 31 日为评估时间进行风 险分析结果表明高安全风险的单元从 0 增加到 8 个(详细见表 3) ,中高安全风险的单元从 141 个增 加到 174 个, 而中安全风险的单元从 267 个减少到 248 个, 低安全风险的单元从 109 个降低到 87 个, 说明部分设备因失效可能性随时间的累积导致风险等级上升,需要对一些风险较高的单元进行有效 检验。在 2011 年大检修前,车间将会重点关注高风险和中高风险的设备及管线。 表 4 联合装置设备及管线的风险状况统计表 时间 2009 年 6 月 30 日 2011 年 12 月 31 日 高风险 0 8 中高风险 141 174 中风险 267 248 低风险 109 87 合计 517 517

(5)MTBE 联合装置的主要失效机理为腐蚀减薄,检验应以宏观检查+壁厚测定为主,必要时 辅以一定比例的表面无损检测。制造或安装过程中遗留的缺陷并不在这次 RBI 分析考虑的范围内, 这些缺陷的存在可能会造成结构强度减弱等,对设备和管道的安全运行产生影响。
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(6) 在线检验是降低装置风险的有效手段, 其结果可作为装置有效检验历史来更新评估数据库, 如测厚结果可作为评估数据库更新的依据。在实施在线检验的过程中,可应用不拆保温的涡流测厚 技术、超声波导波检测技术、高温测厚、高温超声波检测等新技术新方法。 (7)根据本次风险分析结果,制定了 2011 年 MTBE 联合装置设备、管道的检验计划,待检验 工作完成后,根据检验结果对腐蚀机理的分析进行验证,将实测数据与此次风险分析的结果进行对 比,必要的进行更新和改进,进一步完善此次风险分析给出的基础数据库,为推进燕山石化合成橡 胶厂的风险管理制度奠定良好的基础。 4 结束语 中石化为了提高市场竞争力,已经明确提出成套装置长周期运行的发展目标,成立了中石化工 程风险分析技术研究中心, 各分公司都在考虑以应用 RBI 技术为切入点, 进一步提高设备管理水平, 降低成本,提高效率。石化企业深入开展 RBI 工作的“四个一” : 1)确定一套软件,实现 RBI 的主要工具是 RBI 软件,目前有 DNV、BV 和 TISCHUK 三个不 同版本的软件,目前这三个软件在国内石化企业都有应用。通过对三个软件的应用效果和国内石化 企业的适用性做出鉴别和对比,确定今后选用某一种软件,统一软件模式,为今后的自行开发打下 基础。 2)搭建一个数据平台,一个 RBI 项目的大量数据包括材料数据、设备数据、装置腐蚀数据和检 验数据等。 3)建设一支工作队伍。RBI 人员包括设备、腐蚀、工艺操作、安全环境等方面的技术人员,确 定领导小组,并制定相应职责,使 RBI 工作得以持续开展。 4)建立一个动态循环。风险评估与设备的全过程管理结合起来,通过 RBI 分析来验证设备的设 计、制造、维修、检验管理的完善性,用风险评估来指导设备在线检验和定期检验,用检验、检验 结果来验证风险评估结果,这样周而复始,建立动态循环。 通过 RBI 技术的应用,建立了一种全新的设备管理理念,掌握了装置的总体风险状况及各设备 之间风险水平的比较,找出了装置中风险较高的设备,分析原因,制定合理降低风险的措施,最终 提高设备运行的可靠性,为装置的平稳、安全、长周期运行提供有力的支撑。RBI 技术是石油化工 装置设备完整性管理的发展方向,应推广应用。

参考文献: [1] 中国特种设备检测研究院、中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司. 合成橡胶厂 MTBE 联合装置风险评估报 告.2009 年 6 月. [2] 中国石化北京燕山分公司机械动力部.燕山石化公司基于风险的检验(RBI)基础培训教材.2008 年 2 月. [3] 邵建雄.RBI 在炼化企业的应用与思考.石油化工设备技术,2008,29(3). [4] 陈学东、王冰、杨铁成等.基于风险的检测(RBI)在中国石化企业的实践及若干问题讨论.压力容器,2004 年第 21 卷第 8 期.

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