基于风险的检验概述
基于风险的检验(RiskBasedInspection，简称RBI)技术是以追求特种设备系统安全性与经济性统一为理念，在对特种设备系统中固有的或潜在的危险进行科学分析的基础上，给出风险排序，找出薄弱环节，以确保特种设备本质安全和减少运行费用为目标，建立一种优化检验方案的方法。该项技术在国外石油、化工等生产企业正在推广应用。
RBI技术原理
RBI技术包括两部分,失效可能性和失效后果。失效可能性指的是设备每年可能泄漏次数,风险矩阵失效可能性分为5个等级;失效后果的量化是按照失效后造成影响区域面积的最大值来确定的,风险矩阵按照面积的大小同样将失效后果分为5个等级。
将设备或管道失效可能性和失效后的分类结果,分别列入5×5矩阵的纵轴和横轴上,形成风险矩阵。
失效可能性和失效后果的分类落点处于矩阵图右上角的那些设备或管道为高风险设备、管道,运行中需加强检验检测或进行相关技术处理,以降低或控制其风险。
开展RBI工作的必要性
开展RBI工作,能满足经济社会发展需求,具体体现在以下四个方面的需求,所以非常有必要:
(1)企业发展需求。
用先进的风险工程学理念,处理安全与经济的关系,在WTO框架内提高企业国际竞争力。
(2)企业管理的需求。
企业管理需要一个系统、完善的管理体系来规划监控风险,制定严格有效的风险应对计划来降低风险带来的影响。
(3)设备管理的需求。执行RBI项目实际上同时将工厂设备的信息进行全面的整理归纳,形成一套信息库,这对于设备管理部门来说是非常有帮助的,同时在执行RBI管理的过程中也产生了一个集工艺、设备、腐蚀、安全等跨部门的知识核心小组,改变了以往各个部门间知识不流通的状况。
(4)经济效益的需求。确保安全就是最根本的效益保证。
风险分析结果的指导意义
以前的检验通常是不清楚特种设备失效模式失效机理,不清楚失效发生的可能部位,造成检验无效或盲目追求全面过渡检验,装置设备重要划分考虑因素较少,检验重点不突出,检验周期确定依据不足,导致过频或过长,但是做RBI则有如下意义:
(1)掌握各装置的总体风险状况及各装置、单元、工段之间风险水平比较;
(2)找出装置中的相对危险的区域(损伤机理复杂、风险水平较高或失效可能性相对较高),分析原因,制定合理降低风险的措施;
(3)找出下次检验应优先或重点安排的设备和管道;
(4)确定可延长检验周期的设备;
(5)为对传统的检验方案进行优化提供科学的依据。
基于风险分析的RBI检验策略
基于风险分析的RBI检验策略是依据RBI定量分析结果中风险等级和失效机理来制定的。风险分析时,综合了国际上同类设备的失效可能性,同时又考虑具体设备的特殊性与工厂的管理水平,因此在以下几方面显得更具有科学性:
(1)整个过程由包括设备、安全管理人员、操作者、工艺专家、材料专家、腐蚀专家、检验员和RBI技术人员组成的小组工作,集中了各方面的意见,避免由检验员个人行为造成失误。
(2)提供了通用腐蚀数据库,以提供用户数据缺乏时参考,强调腐蚀专家作用;在专家指导下确定检验部位和方法,检验的针对性强。
(3)当一台设备有多种腐蚀机理时,按部件分别计算风险和排序。例如塔设备:下部是高温硫腐蚀。中部是硫和环烷酸腐蚀,上部是湿硫化氢腐蚀;计算结果产生三个风险和三个检验方案;以最大的风险定义该设备风险,检验方案按部件制订,检验的科学性得到提高。
(4)提供五个级别的检验有效性,根据不同失效机理选择相应的检验方法和比例,在满足风险降低要求下选择相应检验有效性可以降低检验成本,是科学性和经济性的结合。
(5)通过调整或增加中间检验时间和检验比例以降低风险,这是常规法定检验没有要求的。
(6)RBI提供进入设备和不进入设备等同效果的检验方案。当装置由于某种原因无法实现停车检修时,提供了通过在线保证设备运行安全的有效途径。
(7)检验的对象也可以是整个装置,检验策略包括装置所有的设备和管道,其中有国家法定要求检验的,也包括由用户管理的其他设备,如水冷器、空冷器、加热炉、常压储罐等,覆盖范围大。
(8)RBI结果的检验策略是推荐性的,供用户制定检验计划和检验单位检验员制定检验方案参考用,因为国内没有可参考的标准区设备和腐蚀机理相结合的检验模型因而容易被用户和检验员接受。
开展RBI工作的措施
1、RBI的前期具体工作
前期工作主要是以采集数据为主,包括设备基本资料的收集、管道基本资料的收集以及检验报告的信息收集工作。其中,还包括对这些基础数据的技术分析和计算,比如设计壁厚的计算、腐蚀机理的分析、检验有效性的判定等。
2、腐蚀机理的分析
关于设备管道的腐蚀,主要是从以下几个方面技术模块进行考虑的:
(1)减薄技术模块。几乎所有设备都必须进入该技术模块进行风险评估,不存在技术筛选问题,一般减薄和局部减薄(包括点蚀和冲蚀)都包含在这个模块范围内。减薄腐蚀机理主要包括盐酸腐蚀、高温硫化物腐蚀和环烷酸腐蚀、高温H2S/H2腐蚀、硫酸腐蚀、氢氟酸腐蚀、酸性水腐蚀、胺腐蚀、高温氧化腐蚀。
(2)应力腐蚀开裂(SCC)技术模块。几乎所有设备都必须进入该技术模块进行风险评估,不存在技术筛选问题。应力腐蚀开裂机理主要包括碱腐蚀开裂、胺腐蚀开裂、硫化物应力腐蚀开裂(SSC)、硫化物环境下氢致开裂和应力取向氢致开裂(HIC/SOHIC-H2S)、碳酸盐腐蚀开裂、连多硫酸腐蚀开裂(PTA)、氯化物应力腐蚀开裂(CLSCC)、氢氟酸环境下的情致开裂和应力取向氢致开裂(HIC/SOHIC-HF)。
(3)高温氢腐蚀(HTHA)技术模块。高温氢腐蚀(HTHA)技术模块发生在暴露于高温下的氢的高分压下的碳钢和低合金钢中,是氢原子扩散到钢并与微观组织中的碳化物发生反应的结果。
(4)机械疲劳技术模块。机械疲劳技术模块主要是针对管道的,正确设计的管道由于振动周期短、应力幅度小,出现机械疲劳的倾向很小,所以管道系统的机械疲劳的失效较为罕见。但是当失效确实发生时,它却会导致一个严重的失效后果,而传统的无损检测技术在防止这种失效方面几乎没有什么价值。
(5)脆性断裂技术模块。脆性断裂技术模块包括低温/低韧性断裂、回火脆化、885下脆性断裂和相脆性断裂。
低温/低韧性断裂构件的突然失效,通常在改造过的设备因干扰可能会对该机理有不同程度的敏感性。
回火脆化是指刚才长期处于650~1070F的温度范围内韧性降低的现象。它是由钢材中残存元素和合金元素沿晶界析出引起的。炼化企业特别关注的是在脆性温度范围内运行使用的Cr-Mo钢。
885F脆性断裂是铬含量大于13%的铁素体不锈钢在暴露于700~1000F温度下韧性下降引起的。这种腐蚀机理通常发生在装置停机或干扰时的较低温度下。
总之,RBI风险评估工作是非常有前瞻性的,它是将腐蚀机理的工程知识与检验学科结合起来的一种有用的工具。