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基于风险的检验技术在空气分离装置容器和管道上的应用

发布时间：2024-07-01

为掌握某厂空气分离装置中部分容器和管道的安全运行情况，引入基于风险的检验(RBI)技术，对装置中的26台压力容器及163条压力管道进行风险评估，通过RBI软件对设备失效可能性及失效后果严重程度进行计算，确定了设备的风险等级。根据风险等级及潜在的失效模式，制定了基于RBI技术的定期检验策略，为参检设备的定期检验提供了参考依据，为设备安全运行提供了有效保障。

关键词：风险检验；压力容器；压力管道；失效模式；定期检验

基于风险的检验(Risk Based Inspection，RBI)技术在国内石化、电力等行业的应用已有十余年，并获得了行业内的广泛认可。RBI技术主要优势体现在：不仅可以优化检验方案，而且可为企业提供一个完整的设备监测数据库[1]，同时RBI技术可使设备工程师或工艺工程师对设备的腐蚀有一个全面的认识，为待检设备的延期检验提供理论依据和数据支持。

应用基于风险的检验(RBI)技术，对某厂空气分离装置中的26台容器及163条管道进行风险评估，并依据其潜在的失效模式和计算所得的风险等级制定了合适的检验策略，为该厂2019年12月的停车大修提供建议和指导。

1 RBI技术介绍

RBI是一种基于风险的检验技术，通过对在役设备存在的风险进行详细分析，再对设备风险等级进行划分，并制定合适的检验策略，既可保障设备安全运行，也可合理地降低检验成本[2]。RBI将设备风险定义为两项，即失效可能性和失效后果严重程度[3]。

通过采用RBI技术，制定科学合理的定期检验计划，可有效地预防高风险设备的失效[4]。整个RBI技术实施流程如图1所示。

图1 RBI技术实施流程示意

2 装置介绍及腐蚀分析

2.1 装置简介

该空气分离装置投产于2009年，主要包括两套45 000 m3/h的氧气空分装置，产品包括液态O2、液态N2、高压O2、中压N2和低压N2等。该装置原料为空气，设计年产量O2为66 000.69×104 m3，中压N2为23 500.87×104 m3，低压N2为12 800.55×104 m3。此次参与风险评估的容器和管道数量统计见表1。

表1 设备风险评估数量统计

2.2 腐蚀定性分析

通过对该空气分离装置中的腐蚀介质成分进行分析，并参考国内同类装置的腐蚀失效案例，初步确定了该装置中潜在的失效模式主要有：氯化物应力腐蚀开裂、保温层下腐蚀和大气腐蚀[5]。

3 BI风险分析及检验R策略

3.1 RBI结果分析

以该装置的163条管道及26台容器作为风险评估对象，根据标准程序实施RBI技术作业，采用专用的RBI评估计算软件进行风险评估计算，评估结果采用风险矩阵来表示，见图2。

图2 参检设备风险矩阵

图中横坐标表示设备失效后果严重程度，共分为5个等级：A,B,C,D和E；纵坐标表示设备失效可能性[6]，共分为5个等级：1，2，3，4和5。在5×5风险矩阵中，风险水平自左下角到右上角逐渐升高，共分为4个风险等级，分别为：低风险、中风险、中高风险和高风险。由RBI计算结果得出，空气分离装置中无高风险和中高风险的容器，高风险和中高风险的管道数量均为1条，处于中风险及低风险的容器和管道占大部分比例，风险统计结果见表2。根据风险评估结果，分析发现装置的绝大部分容器和管道的风险等级均处于可接受范围之内，未发现影响装置安全运行的异常腐蚀情况。

表2 容器及管道的风险统计

3.2 基于RBI技术的检验策略

依据国内特种设备法规规定，再结合RBI技术计算结果、设备长期运行情况及往年检验数据，可以得出相应的定期检验策略，提出设备检修开盖及延期检验建议如下：

(1)高风险的容器一般需开盖进行内部检验。

(2)中高风险、中风险和低风险的设备视失效可能性等级而定，失效可能性等级为1和2，如果损伤机理中无内壁应力腐蚀开裂或局部腐蚀的，一般可不开盖检验；失效可能性等级为3的，视设备具体情况而定是否需要开盖检验；失效可能性等级为4或5的，通常应安排开盖检验。具体的检验周期及开盖建议见表3。

表3 设备开盖建议

续表3

(3)根据生产需要将失效可能性等级大于或等于3的容器或管道作为装置延期检验期间重点关注的对象。建议进行在线检验的管道见表4。

表4 管道检验建议

4 结论

(1)应用基于风险的检验(RBI)技术，对空气分离装置中的26台压力容器及163条压力管道进行风险评估。

(2)评估结果显示：空气分离装置中无高风险和中高风险的容器，高风险和中高风险的管道数量均为1条，绝大部分容器和管道的风险等级均处于可接受范围之内。

(3)通过RBI技术的应用，制定了相应的定期检验策略，建议进行开盖检验的中风险的容器有5台，低风险的容器有21台，建议进行在线检验的高风险的管道有1条，低风险的管道有6条。

参考文献

[1] 陆秀群,陈炜,乔光谱，等.RBI技术在国内的发展状况及在石化装置中的应用[J].化工机械,2014,41(2):147-149.

[2] 赵敏珍,谢国山,姜海一，等.RBI技术在炼化企业设备管理中的应用[J].中国特种设备安全,2010，26(2):65-67.

[3] KIM J D,CHOI S C,CHOI J B.Development of a Web-based RBI Program for LNG Plant Considering Cryogentic Enviroment[C].Toronto:ASME,2012.

[4] 师统麾.基于风险的检验(RBI)用于LNG储罐风险评估的改进研究[D].成都:西南石油大学,2017.

[5] American Petrolemn Institute.Damage mechanisms affecting fixed

equipment in the refining industry：

API 571—2011[S].Washington,D.C.:American Petrolemn Institute,2011.

[6] 李云振.RBI技术在热力管道定期检验中的应用[J].区域供热,2018(6):89-92.