羅廣輝 宋曉江 周 敏 邵珊珊 錢曉龍 謝國山（.中國石油天然氣集團(tuán)公司 北京 00007）（.中國特種設(shè)備檢測研究院 北京 0009)

淺談煉化企業(yè)基于風(fēng)險的檢驗管理模式及應(yīng)用

羅廣輝1宋曉江1周 敏1邵珊珊2錢曉龍2謝國山2
（1.中國石油天然氣集團(tuán)公司 北京 100007）（2.中國特種設(shè)備檢測研究院 北京 100029)

本文介紹了煉化企業(yè)設(shè)備管理面臨的問題，提出了基于風(fēng)險的檢驗管理新模式及其技術(shù)路線。對某煉化企業(yè)的常減壓裝置實施了基于風(fēng)險的檢驗管理，通過對風(fēng)險分析、在線檢測和停車檢驗結(jié)果的對比分析，驗證了基于風(fēng)險的檢驗管理模式的可行性。應(yīng)用基于風(fēng)險的管理模式的可以有效提高煉化企業(yè)的設(shè)備管理水平，對保障承壓設(shè)備長周期安全運行具有重要的意義。

承壓設(shè)備 長周期運行 基于風(fēng)險的管理 在線檢測

煉化企業(yè)的承壓設(shè)備一般盛裝易燃、易爆、腐蝕性介質(zhì)，在工藝過程中存在各種化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生泄漏、燃燒和爆炸等事故的概率相對較高。為了保證承壓設(shè)備的使用安全，特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范提出對其進(jìn)行強(qiáng)制性的定期檢驗和登記注冊的要求。2014年1月1日正式實施的《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》，確立了“企業(yè)承擔(dān)安全主體責(zé)任、政府履行安全監(jiān)管職責(zé)和社會發(fā)揮監(jiān)督作用”三位一體的特種設(shè)備安全工作新模式，進(jìn)一步突出特種設(shè)備生產(chǎn)、經(jīng)營、使用單位是安全責(zé)任主體，也從法律層面再次明確了承壓設(shè)備定期檢驗的強(qiáng)制性。但是，目前我國煉化企業(yè)承壓設(shè)備管理情況仍不容樂觀，面臨的主要問題有：

1）隨著煉化企業(yè)長周期運行的要求不斷提高，傳統(tǒng)定期檢驗周期和裝置檢修周期不一致、不協(xié)調(diào)的問題越來越突出，如何既滿足企業(yè)安全平穩(wěn)長周期運行，又要符合法律的要求是當(dāng)前需要解決的難題。

2）傳統(tǒng)的定期檢驗是在停車檢修期間進(jìn)行的，往往是僅為滿足法規(guī)要求而開展的被動檢驗，在實施檢驗時發(fā)現(xiàn)的部分問題，難于在停車檢修期間整改，

對于停車檢修缺乏指導(dǎo)，沒有預(yù)知性。

3）傳統(tǒng)的定期檢驗直接經(jīng)濟(jì)成本較高，性價比低，且具有一定的局限性是一種較為機(jī)械的、檢驗時間固定的檢驗?zāi)Ｊ剑瑳]有根據(jù)裝置、設(shè)備的潛在損傷機(jī)理制定檢驗方案和策略，導(dǎo)致檢驗不足或檢驗過度。

4）為提高經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)在生產(chǎn)計劃安排上盡量縮短停工檢修的工期，導(dǎo)致檢驗工作任務(wù)緊張。尤其是對于工業(yè)管道，在有限的停車檢修期間內(nèi)很難完成大量的定期檢驗工作，導(dǎo)致使用登記受到影響。

1 基于風(fēng)險的檢驗管理模式

基于風(fēng)險的檢驗管理是以損傷模式識別為基礎(chǔ)，根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果，結(jié)合在線檢測和基于損傷模式的剩余壽命預(yù)測技術(shù)，排查設(shè)備運行過程中的安全隱患，優(yōu)化設(shè)備的檢驗檢修周期，實現(xiàn)對承壓設(shè)備的科學(xué)管理。

1.1 基于風(fēng)險的檢驗管理模式主要技術(shù)路線

1）通過風(fēng)險評估篩查，提出風(fēng)險管理措施，制定基于風(fēng)險的檢驗策略；

2）實施在線檢測，降低失效可能性，減緩失效后果，如對于腐蝕減薄，主要以高溫測厚為主，輔以低頻導(dǎo)波、脈沖渦流檢測；對于隔熱層破損、局部超溫，主要采用紅外熱成像檢測；針對活性缺陷，可采用聲發(fā)射檢測；

3）依據(jù)在線腐蝕檢測結(jié)果進(jìn)行剩余壽命預(yù)測，判斷能否可以安全運行至下一檢驗周期；

4）在停機(jī)檢修期間，對通過在線檢測不能有效地檢測出失效機(jī)理的設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充檢測；根據(jù)剩余壽命預(yù)測結(jié)果，對不能服役到下一檢驗周期的設(shè)備進(jìn)行更換；

5）根據(jù)檢驗檢測的結(jié)果和檢修期間裝置的改造、工藝變更情況，對裝置風(fēng)險進(jìn)行再評估，提出下一階段的風(fēng)險管理措施和檢驗策略。

1.2 基于風(fēng)險的檢驗管理模式的預(yù)期效果

大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：設(shè)備的失效風(fēng)險不是平均分配的，其中約20%的設(shè)備承擔(dān)了大約80%的風(fēng)險[1]。通過風(fēng)險分析可以找出成套裝置運行中主要問題和薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)合在線檢測和剩余壽命評估技術(shù)，可以根據(jù)風(fēng)險驅(qū)動因素提出有針對性的檢驗策略，根據(jù)裝置可接受的生產(chǎn)周期、運行風(fēng)險及檢驗成本，優(yōu)化檢驗行為。采用基于風(fēng)險的檢驗管理新模式能夠?qū)崿F(xiàn)：

1）根據(jù)損傷模式識別和風(fēng)險評估結(jié)果制定科學(xué)、合理的檢驗策略，結(jié)合在線檢測、停機(jī)檢測、剩余壽命預(yù)測技術(shù)等，在保證安全的同時，有效解決檢驗周期和裝置檢修周期不一致、不協(xié)調(diào)的問題。

2）通過風(fēng)險評估和有針對性的檢測，可以及時排除裝置中的安全隱患，對于在線檢測過程發(fā)現(xiàn)的問題，企業(yè)可以提前進(jìn)行備件管理，在停機(jī)檢修期間更換，實現(xiàn)向預(yù)知性維修的轉(zhuǎn)變；

3）根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果，采用在線檢測和停機(jī)檢測相結(jié)合的檢驗方式，避免因停工檢修時間較短無法完成大量工業(yè)管道的檢驗檢測，影響使用登記的情況，保證裝置合規(guī)合法地安全使用。

此外，采用基于風(fēng)險的檢驗管理還可以有效的解決安全閥檢驗周期過短的問題，即根據(jù)風(fēng)險分析結(jié)果對安全閥進(jìn)行合理分類，對于風(fēng)險高的安全閥重點檢查，校驗周期短，風(fēng)險低的安全閥適當(dāng)延長其停機(jī)校驗周期，為科學(xué)合理調(diào)整安全閥的校驗周期提供依據(jù)。

綜上所述，采用基于風(fēng)險的檢驗管理是一種全新的設(shè)備管理理念?？梢杂行Ы鉀Q傳統(tǒng)定期檢驗中檢驗過度、檢驗不足、檢修時間短檢測任務(wù)重等問題，通過風(fēng)險評估、在線檢測、剩余壽命預(yù)測及時排除裝置中的安全隱患，提高企業(yè)的備件管理水平，實現(xiàn)預(yù)知性維修，對保障煉化企業(yè)長周期安全運行具有重要的意義。

2 基于風(fēng)險的檢驗管理模式的技術(shù)支撐

基于風(fēng)險的檢驗理念最早于21世紀(jì)初引入我國，國內(nèi)高校和科研機(jī)構(gòu)在消化和吸收國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上開展了相關(guān)的研究和試應(yīng)用。自“十五”以來，中國特種設(shè)備檢測研究院等單位通過國家科技支撐計劃和質(zhì)檢公益性行業(yè)科研項目等對成套裝置重要設(shè)備失效模式預(yù)測、預(yù)知檢測與監(jiān)測、損傷發(fā)展趨勢預(yù)測與缺陷評價、動態(tài)風(fēng)險評價等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，建立起了一套以“預(yù)知檢測”和“動態(tài)風(fēng)險管理”為技術(shù)核心的大型承壓類成套裝置安全保障技術(shù)方法體系[2]。主要研究成果已在石油、化工行業(yè)數(shù)百套大型成套裝置承壓設(shè)備上成功應(yīng)用，積累了大量的工程實踐。

與此同時，相關(guān)的法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等相繼頒布實施，基于風(fēng)險的檢驗管理理念得到了進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。2009年頒布的《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》采納了基于風(fēng)險的檢驗技術(shù)，在其應(yīng)用條件、實施和檢驗周期調(diào)整等方面給出了詳細(xì)的規(guī)定[3]；2011年發(fā)布實施的GB 150《壓力容器》提出，壓力容器設(shè)計階段應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險評估[4]；2013 年頒布的《壓力容器定期檢驗規(guī)則》給出了基于風(fēng)險的檢驗周期和檢驗策略等的基本要求[5]。2011～2014年由中國特種設(shè)備檢測研究院、合肥通用機(jī)械研究院等單位組織制定的GB/T 30579—2014《承壓設(shè)備損傷模式識別》[6]和GB/T 26610.1—5《承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險的檢驗實施導(dǎo)則》[7]等國家標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)發(fā)布實施，填補(bǔ)了國內(nèi)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的空白，為煉化企業(yè)大型成套裝置承壓設(shè)備基于風(fēng)險的檢驗管理提供了技術(shù)支撐。

3 應(yīng)用案例

近年來，基于風(fēng)險的檢驗管理已在中石油60%以上煉化企業(yè)的常減壓、催化裂化、催化重整、加氫裂化、延遲焦化等裝置上進(jìn)行了試應(yīng)用。

以某煉化企業(yè)千萬噸常減壓裝置為例，該裝置共有126臺容器和1098條管道，由于管道數(shù)量特別多，為了科學(xué)合理的制定檢驗策略，于2013年對該裝置進(jìn)行了風(fēng)險評估（2015年裝置大檢修），對其中300多條風(fēng)險相對較高的管道進(jìn)行了在線檢測以降低其運行風(fēng)險；2015年大檢修期間，根據(jù)基于風(fēng)險的檢驗策略實施了停機(jī)檢驗，并對風(fēng)險分析結(jié)果、在線檢測和停機(jī)檢驗結(jié)果等進(jìn)行了分析和對比驗證。

3.1 損傷機(jī)理驗證

風(fēng)險評估給出的常減壓裝置的主要損傷機(jī)理是內(nèi)部腐蝕減薄和應(yīng)力腐蝕開裂。根據(jù)2013年和2015年檢驗結(jié)果可知，在風(fēng)險評估中認(rèn)為存在相關(guān)腐蝕機(jī)理的腐蝕回路中，設(shè)備和管道均存在不同程度的均勻腐蝕減薄或局部腐蝕減薄，證明了風(fēng)險評估預(yù)測的腐蝕減薄機(jī)理與實際是吻合的。2015年大檢修期間對風(fēng)險評估認(rèn)為存在較高應(yīng)力腐蝕開裂可能性的28臺設(shè)備、44條管道進(jìn)行了磁粉、射線或超聲檢測，除原始焊接缺陷外，未發(fā)現(xiàn)裂紋型缺陷；導(dǎo)致開裂敏感性預(yù)測值偏高是由于在進(jìn)行風(fēng)險評估時，腐蝕回路中腐蝕性組分含量一般取歷次分析報告的較高值，比實際介質(zhì)的雜質(zhì)含量要苛刻，故開裂敏感性的預(yù)知值相對比較保守。

3.2 腐蝕速率預(yù)測值的驗證

所有設(shè)備和管道風(fēng)險評估采用的和停機(jī)檢驗實測的腐蝕速率偏差分布見圖1和圖2。由圖1和圖2可知，大多數(shù)設(shè)備和管道的RBI預(yù)測腐蝕速率高于實測值，說明RBI預(yù)測值是偏于保守的；從腐蝕速率偏差分布看，大多數(shù)設(shè)備和管道的腐蝕速率偏差值在±0.1mm/a以內(nèi)。

圖1 設(shè)備腐蝕速率偏差分布圖

圖2 管道腐蝕速率偏差分布圖

3.3 應(yīng)用效果

通過在線檢測，發(fā)現(xiàn)部分工業(yè)管道存在嚴(yán)重的腐蝕減薄，如1.0MPa的蒸汽線、含油污水管線、常頂油氣管線、常二中管線等均腐蝕減薄量均達(dá)到30%以上，使用單位在停車前進(jìn)行了備件管理，在停車檢修期間予以更換，實現(xiàn)了預(yù)知性檢修。通過實施基于風(fēng)險的檢驗管理，采用風(fēng)險評估、在線檢測、剩余壽命預(yù)測、停機(jī)檢驗相結(jié)合的方法，科學(xué)合理的確定了裝置內(nèi)126臺容器和1098條管道的下次檢驗周期，在降低檢驗費用的同時，實現(xiàn)了常減壓裝置內(nèi)各類設(shè)備和管道合規(guī)合法地安全使用。

4 結(jié)束語

基于風(fēng)險的檢驗管理模式是一種全新的設(shè)備管理理念，是以損傷模式識別和風(fēng)險評估為基礎(chǔ)，采用基于風(fēng)險的檢驗、在線檢測、剩余壽命預(yù)測等技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的定期檢驗，不僅可以有效解決傳統(tǒng)定期檢驗中檢修時間短檢測任務(wù)重、檢驗過度或者不足、超期服役等問題，對于發(fā)現(xiàn)的問題企業(yè)可以提前進(jìn)行備件管理，實現(xiàn)向預(yù)知性維修的轉(zhuǎn)變。采用基于風(fēng)險的檢驗管理，可以合理配置檢驗和維護(hù)資源，形成依據(jù)裝置的停工檢修計劃開展檢驗檢測工作的設(shè)備管理，改變傳統(tǒng)的、被動的根據(jù)設(shè)備的檢驗周期來確定裝置的停車檢修周期，對于提高煉化企業(yè)的設(shè)備管理水平、保障煉化企業(yè)長周期安全運行具有重要的意義。

[1] 陳鋼，賈國棟，謝鐵軍，等． 關(guān)于完善我國壓力容器壓力管道定期檢驗規(guī)范體系的思考[J]． 壓力容器，2006，（8）：40-44．

[2] Jia Guodong, Wang Hui, Li Xiang. Development on Predictive Maintenance Intelligent Management System of Static Equipments[A]. Proceedings of the ASME 2012 Pressure Vessels & Piping Division Conference[C]. Toronto, 2012.

[3] TSG R0004—2009 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S]．

[4] GB 150—2011 壓力容器[S]．

[5] TSG R7001—2013 壓力容器定期檢驗規(guī)則[S]．

[6] GB/T 30579—2014 承壓設(shè)備損傷模式識別[S]．

[7] GB/T 26610.1—5 承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險的檢驗實施導(dǎo)則[S]．

[8] 陳煒，呂運容，程四祥，等． 基于風(fēng)險的石化裝置長周期運行檢驗優(yōu)化技術(shù)[J]． 壓力容器，2015，32（2）：69-53．

[9] 馬磊，賈國棟，王輝． 成套裝置承壓設(shè)備完整性管理[J]． 中國特種設(shè)備安全，2014，30（10）：1-3+37．

Brief Study on the Risk Based Inspection and Management Mode and the Application on Petroleum Refining and Chemical Enterprises

Luo Guanghui1Song Xiaojiang1Zhou Min1Shao Shanshan2Qian Xiaolong2Xie Guoshan2
(1. China National Petroleum Corporation Beijing 100007)
(2. China Special Equipment Inspection and Research Institute Beijing 100029)

This article introduces the equipment management problems of petroleum refining and chemical enterprises. The risk based inspection and management mode and its technical route are proposed. The new mode is applied on an atmospheric and vacuum distillation unit. With the analysis and comparison of risk based evaluation results, online and breakdown inspection results, the new management mode is proved to be feasible. The management of the petroleum refining and chemical enterprises can be upgraded by adopting risk based inspection and management, which means a great deal to the long-term safety operation of the pressure equipment in the petroleum refining and chemical enterprises.

Pressure equipment Long-term operation Risk based management Online inspection

X959

B

1673-257X(2015)12-0077-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.12.017

羅廣輝(1974～)，男，本科，高級工程師，從事設(shè)備管理工作。

2015-10-22）