侯成寶，梁建活，武法光，紀(jì)艷達(dá)，王晨光，種道聽(tīng)

（中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院， 北京 100029）

某化工廠(chǎng)苯乙烯裝置于2018年4月進(jìn)行了RBI評(píng)估，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)水平制定優(yōu)化的RBI檢驗(yàn)策略，并于2018年10-12月根據(jù)RBI評(píng)估提供的檢驗(yàn)策略對(duì)該裝置的壓力容器、壓力管道實(shí)施了檢驗(yàn)，通過(guò)檢驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合裝置的工藝、物流、腐蝕性介質(zhì)及運(yùn)行工況，驗(yàn)證壓力容器及壓力管道潛在的失效機(jī)理。2019年2月對(duì)該裝置進(jìn)行RBI再評(píng)估；根據(jù)潛在的失效機(jī)理與風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估結(jié)果驗(yàn)證設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)水平是否在可接受準(zhǔn)則之下，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)水平較高的單元提出在線(xiàn)降風(fēng)險(xiǎn)策略，實(shí)現(xiàn)承壓設(shè)備依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)水平實(shí)施檢驗(yàn)、管理與維護(hù)的問(wèn)題[1-4]。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)裝置風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行修正，驗(yàn)證檢驗(yàn)的有效性，實(shí)現(xiàn)裝置的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行目標(biāo)。

1 首次風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（RBI）分析

1.1 設(shè)備基本狀況

首次評(píng)估所涉及的特種設(shè)備壓力容器共107臺(tái)，壓力管道共2749條，其中容器劃分為257個(gè)評(píng)估單元，管道劃分為2749個(gè)評(píng)估單元。

1.2 損傷機(jī)理分析

根據(jù)物流種類(lèi)及腐蝕流分析，同時(shí)考慮設(shè)備及管道的操作工況、材質(zhì)的腐蝕敏感性，綜合分析苯乙烯裝置承壓設(shè)備存在以下?lián)p傷模式[5]：腐蝕減薄、環(huán)境開(kāi)裂、機(jī)械損傷及其他損傷。

每一類(lèi)損傷模式都存在多種損傷機(jī)理，苯乙烯裝置中各損傷模式下對(duì)應(yīng)的損傷機(jī)理見(jiàn)表1。

1.3 風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果

1.3.1 定期檢驗(yàn)時(shí)間點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)

表1 裝置設(shè)備和管道主要潛在的損傷機(jī)理分布表

圖1給出苯乙烯裝置承壓設(shè)備2018年10月31日安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，圖中紅色部位為高風(fēng)險(xiǎn)，橘黃色部位為中高風(fēng)險(xiǎn)，黃色部位為中風(fēng)險(xiǎn)，綠色部位為低風(fēng)險(xiǎn)。由圖1可見(jiàn)，裝置3006個(gè)評(píng)估單元中無(wú)高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元，中高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元有78個(gè)，中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元1182個(gè)，低風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元1746個(gè)。失效可能性等級(jí)為4的評(píng)估單元有171個(gè)，失效可能性等級(jí)為3的評(píng)估單元有86個(gè)，失效可能性等級(jí)為2的評(píng)估單元有178個(gè)，其余評(píng)估單元的失效可能性等級(jí)為1。

苯乙烯裝置下次計(jì)劃定期檢驗(yàn)安排在2023年10月31日，在不檢驗(yàn)的情況下，到2023年10月31日苯乙烯裝置的風(fēng)險(xiǎn)水平見(jiàn)圖2。

圖1 裝置承壓設(shè)備2018年10月31日安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

由圖2可見(jiàn)，在不檢驗(yàn)的前提下，到2023年10月31日，裝置3006個(gè)評(píng)估單元中高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元有16個(gè)，中高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元有545個(gè)，中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元1172個(gè)，低風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元1273個(gè)。隨著服役時(shí)間的延長(zhǎng)，裝置中評(píng)估單元的失效可能性等級(jí)有所提高，到2023年10月31日，裝置中失效可能性等級(jí)為5的評(píng)估單元有160個(gè)，失效可能性等級(jí)為4的評(píng)估單元有823個(gè)，失效可能性等級(jí)為3的評(píng)估單元有302個(gè)，失效可能性等級(jí)為2的評(píng)估單元有351個(gè)，其余評(píng)估單元的失效可能性等級(jí)為1。

圖2 裝置承壓設(shè)備2023年10月31日安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

2 檢驗(yàn)情況及發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

在首次RBI評(píng)估中，苯乙烯裝置承壓設(shè)備包括壓力容器107臺(tái)，壓力管道2749條，2018年10-12月根據(jù)檢驗(yàn)策略實(shí)施了檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)核實(shí)，最終確定壓力容器臺(tái)數(shù)不變，壓力管道數(shù)量為2750條。

壓力容器主要檢驗(yàn)項(xiàng)目為宏觀檢驗(yàn)、壁厚測(cè)定、表面缺陷檢測(cè)、埋藏缺陷檢測(cè)、安全附件檢驗(yàn)為主，脫氫反應(yīng)器進(jìn)行金相檢測(cè)等；壓力管道主要檢驗(yàn)項(xiàng)目為宏觀檢驗(yàn)、壁厚測(cè)定、安全附件檢驗(yàn)為主，過(guò)熱蒸汽管道部分進(jìn)行金相檢測(cè)等。

苯乙烯裝置壓力容器和壓力管道現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)共發(fā)現(xiàn)22處超標(biāo)缺陷，表2是其中發(fā)現(xiàn)的幾例典型問(wèn)題。

表2 苯乙烯裝置檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的幾例典型問(wèn)題

2 1050-P-1130325規(guī)格DN1050×23.81，材質(zhì)800HT，金相檢測(cè)發(fā)現(xiàn)大小頭母材/大小頭熱影響區(qū)金相檢測(cè)位置均發(fā)現(xiàn)有蠕變損傷腐蝕孔洞及龜裂狀沿晶裂紋，直管母材發(fā)現(xiàn)有蠕變損傷腐蝕孔洞，直管熱影響區(qū)及焊縫均發(fā)現(xiàn)有龜裂狀沿晶裂紋回路11-16，過(guò)熱蒸汽，主要損傷機(jī)理為高溫蠕變3 200-HC-1120301規(guī)格DN200×8.2管壁減薄，測(cè)厚最小值3.0mm，彎頭根據(jù)管檢規(guī)3年不通過(guò)，如滿(mǎn)足檢驗(yàn)周期3年（按原參數(shù)繼續(xù)使用）需更換5處彎頭回路11-51，高壓凝液，主要損傷機(jī)理為沖刷、鍋爐冷凝水腐蝕4 150-PC-1130008規(guī)格DN150×7.1管壁減薄，測(cè)厚最小值3.1mm，彎頭、直管根據(jù)管檢規(guī)3年不通過(guò)，如滿(mǎn)足檢驗(yàn)周期3年（按原參數(shù)繼續(xù)使用）需更換6處彎頭和5處直管回路11-58，工藝凝液，主要損傷機(jī)理為沖刷、酸性水腐蝕5 11-E-2003 管程內(nèi)部嚴(yán)重腐蝕，發(fā)現(xiàn)2處宏觀裂紋最長(zhǎng)約L=55mm，壁厚實(shí)測(cè)最小值4.0mm脫氫組分塔塔頂成分含有酸性介質(zhì)和氯離子，損傷機(jī)理為酸性水腐蝕、氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

3 評(píng)估結(jié)果驗(yàn)證

依據(jù)停機(jī)定期檢驗(yàn)的情況，對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

3.1 損傷機(jī)理驗(yàn)證

在停車(chē)檢修期間，通過(guò)定期檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中提到的損傷機(jī)理，證明了評(píng)估結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)情況是一致的，詳見(jiàn)表3。

表3 苯乙烯裝置損傷機(jī)理驗(yàn)證

3.2 損傷速率驗(yàn)證

3.2.1 腐蝕速率的驗(yàn)證

首次評(píng)估時(shí)，容器和管道的腐蝕速率均取往年測(cè)厚數(shù)據(jù)和專(zhuān)家腐蝕速率，定期檢驗(yàn)完畢后，對(duì)設(shè)備的腐蝕速率進(jìn)行了計(jì)算，并與初評(píng)的腐蝕速率進(jìn)行比較：

（1）通過(guò)查閱2014年及2018年定期檢驗(yàn)報(bào)告，整理相關(guān)測(cè)厚數(shù)據(jù)，可知壓力容器不存在明顯腐蝕減薄，在再評(píng)估中降低容器的專(zhuān)家腐蝕速率。

（2）壓力管道，綜合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算其實(shí)測(cè)腐蝕速率，經(jīng)過(guò)和專(zhuān)家腐蝕速率比較之后發(fā)現(xiàn)：大部分管道的腐蝕速率差都在絕對(duì)值0.2mm/y之內(nèi)，表現(xiàn)出了RBI專(zhuān)家腐蝕速率與定檢測(cè)厚腐蝕速率吻合良好，通過(guò)不斷檢測(cè)，不斷對(duì)比，RBI計(jì)算采用的腐蝕速率會(huì)越來(lái)越接近管道真實(shí)的腐蝕速率，從而得到的管道的風(fēng)險(xiǎn)值越來(lái)越接近管道的真實(shí)風(fēng)險(xiǎn)值。

3.2.2 開(kāi)裂敏感性驗(yàn)證

在定期檢驗(yàn)中，回路11-16經(jīng)PT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)多條管道存在裂紋，驗(yàn)證其存在蠕變損傷，在后續(xù)維護(hù)中應(yīng)多關(guān)注。裝置中11-E-2003經(jīng)宏觀檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)裂紋，回路11-6中304材質(zhì)管道PT檢測(cè)一焊口發(fā)現(xiàn)3處裂紋缺陷，驗(yàn)證其存在氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

4 風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估（RBI）分析

再評(píng)估壓力容器共107臺(tái)，壓力管道共2750條；容器劃分為257個(gè)評(píng)估單元，管道劃分為2750個(gè)評(píng)估單元。

4.1 再評(píng)估時(shí)間點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)

圖3給出苯乙烯裝置2019年2月1日安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，圖中紅色部位為高風(fēng)險(xiǎn)，橘黃色部位為中高風(fēng)險(xiǎn)，黃色部位為中風(fēng)險(xiǎn)，白色部位為低風(fēng)險(xiǎn)。由圖3可見(jiàn)，裝置中3007個(gè)評(píng)估單元中無(wú)高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元，中高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元20個(gè)，中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元1209個(gè)，低風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元1778個(gè)。失效可能性等級(jí)為4的評(píng)估單元有92個(gè)，失效可能性等級(jí)為3的評(píng)估單元有72個(gè)，失效可能性等級(jí)為2的評(píng)估單元有114個(gè)，其余評(píng)估單元的失效可能性等級(jí)為1。

圖3 裝置2019年2月1日安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

4.2下次計(jì)劃定期檢驗(yàn)時(shí)間點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)

苯乙烯裝置下次計(jì)劃定期檢驗(yàn)安排在2023年10月31日，在經(jīng)過(guò)實(shí)施檢驗(yàn)后，到2023年10月31日苯乙烯裝置的風(fēng)險(xiǎn)水平見(jiàn)圖4。

由圖4可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)2018年10月現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施檢驗(yàn)后，到2023年10月31日，裝置中3007個(gè)評(píng)估單元中無(wú)高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元，中高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元有97個(gè)，中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元1286個(gè)，低風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元1624個(gè)。隨著服役時(shí)間的延長(zhǎng)，裝置中評(píng)估單元的失效可能性等級(jí)有所提高，到2023年10月31日，裝置中失效可能性等級(jí)為5的評(píng)估單元有23個(gè)，失效可能性等級(jí)為4的評(píng)估單元有277個(gè)，失效可能性等級(jí)為3的評(píng)估單元有96個(gè)，失效可能性等級(jí)為2的評(píng)估單元有385個(gè)，其余評(píng)估單元的失效可能性等級(jí)為1。

圖4 裝置2023年10月31日安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

4.3 風(fēng)險(xiǎn)分析對(duì)比

根據(jù)RBI評(píng)估報(bào)告，在檢驗(yàn)實(shí)施前時(shí)間點(diǎn)（2018年10月31日）和不檢驗(yàn)的情況下下次計(jì)劃?rùn)z驗(yàn)時(shí)間點(diǎn)（2023年10月31日）與檢驗(yàn)實(shí)施后時(shí)間點(diǎn)（2019年2月1日）和下次計(jì)劃?rùn)z驗(yàn)時(shí)間點(diǎn)（2023年10月31日）各風(fēng)險(xiǎn)水平所占比例對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 裝置檢驗(yàn)前后各風(fēng)險(xiǎn)占比對(duì)比

檢驗(yàn)檢測(cè)可以提高預(yù)測(cè)損傷機(jī)理、損傷速率的能力，降低失效發(fā)生的不確定度，同時(shí)對(duì)發(fā)現(xiàn)存在的超標(biāo)缺陷進(jìn)行更換或?qū)嵤p緩措施，可直接降低失效的概率。由表4可知，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施檢驗(yàn)檢測(cè)，到下次計(jì)劃?rùn)z驗(yàn)時(shí)間點(diǎn)，裝置高風(fēng)險(xiǎn)單元占比由0.53%下降到0，中高風(fēng)險(xiǎn)單元占比由18.13%下降到3.23%。

5 結(jié)論

（1）依據(jù)檢驗(yàn)策略對(duì)裝置進(jìn)行檢驗(yàn)，將檢驗(yàn)結(jié)果與評(píng)估結(jié)果、損傷機(jī)理分析進(jìn)行相互驗(yàn)證，可為裝置腐蝕檢測(cè)和設(shè)備維護(hù)提供合理建議。

（2）對(duì)比檢驗(yàn)前后風(fēng)險(xiǎn)水平情況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施檢驗(yàn)檢測(cè)后，到下次計(jì)劃?rùn)z驗(yàn)時(shí)間點(diǎn)，裝置高風(fēng)險(xiǎn)單元占比由0.53%下降到0，中高風(fēng)險(xiǎn)單元占比由18.13%下降到3.23%；由此可見(jiàn)，通過(guò)檢驗(yàn)檢測(cè)，有效地降低了設(shè)備的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

（3）通過(guò)對(duì)比檢驗(yàn)情況與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，發(fā)現(xiàn)裝置檢出的問(wèn)題情況與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的損傷機(jī)理基本吻合，建議裝置管理人員根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果和全面檢驗(yàn)情況對(duì)裝置中的中高風(fēng)險(xiǎn)以上設(shè)備重點(diǎn)管理，落實(shí)降險(xiǎn)措施，做好日常巡檢等工作，從而實(shí)現(xiàn)裝置的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行目標(biāo)。

◆參考文獻(xiàn)

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[2] GB/T 26610.2-2014，承壓設(shè)備系統(tǒng)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則 第2部分：基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)策略[S].

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