沈建民 竺國榮 黃宏彪 金安杰 常光忠

(寧波市特種設(shè)備檢驗研究院）（臺塑關(guān)系企業(yè)總管理處)(迪諾思科管理咨詢（上海）有限公司)

設(shè)備檢驗

基于風險的檢驗在ABS裝置上的應用

沈建民*竺國榮 黃宏彪 金安杰 常光忠

(寧波市特種設(shè)備檢驗研究院）（臺塑關(guān)系企業(yè)總管理處)(迪諾思科管理咨詢（上海）有限公司)

對某廠ABS裝置乳膠聚合單元進行風險評估，提出了基于風險的檢驗 （RBI）方案，以達到降低風險，提高運行可靠性的目的。

風險 ABS檢驗方案 RBI裝置

Abstract:Risk assessment is carried out in ABS device emulsion polymerization unit.Based on risk analysis results to develop a reasonable inspection planwhich ensured the safety ofequipments.

Key words:Risk； ABS； Inspection plan； RBI； Device

0 前言

基于風險的檢驗 （RBI）是在追求系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟性統(tǒng)一的理念基礎(chǔ)上發(fā)展起來的檢驗方法[1]，其實質(zhì)就是對危險事件發(fā)生的可能性與后果進行分析與排序，對高失效可能性及高失效后果的設(shè)備重點檢驗，其他設(shè)備則適當放寬，使檢驗工作更具有針對性、效率更高。

20世紀90年代中期開始，歐美國家率先將風險分析方法應用于石化企業(yè)，并于本世紀初制定了相關(guān)的標準[2,3]。國內(nèi)外都有相關(guān)的軟件進行RBI分析。挪威船級社 （DNV）最早開展RBI工作，其開發(fā)的ORBIT ONSHORE、OFFSHORE軟件分別用于陸上裝置及海上裝置的RBI分析。我院于2008年購置了DNV的ORBIT ONSHORE，并將其用于某化工企業(yè)ABS裝置的風險分析?，F(xiàn)將其主要工作介紹如下。

1 裝置風險分析

1.1 總體描述

對ABS裝置的乳膠聚合單元進行RBI風險分析，對254個容器/管道、48個安全閥，總計302個設(shè)備項進行了評估，并考慮此裝置連續(xù)運行五年后的風險。通過計算未來的風險，確定出在此期間其風險超出可接受準則的設(shè)備及管道，以輔助未來五年間裝置的安全運行。

1.2 損傷機理及腐蝕回路

根據(jù)所提供的資料和對裝置工藝與腐蝕情況的了解，參考同類裝置的失效分析資料并聽取材料與腐蝕專家意見，經(jīng)綜合分析后確定ABS裝置乳膠聚合單元的損傷機理主要包括：內(nèi)部腐蝕減薄 （均勻腐蝕和局部腐蝕）、外部損傷 （包括保溫層下腐蝕）、應力腐蝕開裂。根據(jù)材料、物料組合及損傷機理，本次分析共劃分6個腐蝕回路。

1.3 物流回路

在進行失效后果計算時，按P&ID圖與PFD圖中工藝關(guān)斷設(shè)置，將流程劃分成若干個物料回路。劃分物流回路的原則是，當該段中任一設(shè)備或管道失效時，只有此回路中的物料會泄出，而其它隔離段中物料不可能泄出。因此該隔離段中設(shè)備與管道發(fā)生失效時，其失效后果即按此隔離段內(nèi)的泄出物料進行計算。本次分析中共劃分12條物料回路。

1.4 風險計算

RBI風險分析通常采用圖1所示的5×5風險矩陣，根據(jù)失效可能性等級及后果等級確定設(shè)備風險。在可能性等級分類上，軟件是根據(jù)表1所示的可能性系數(shù)來分級的，一般如果沒有統(tǒng)計數(shù)據(jù)就不進行修訂。失效后果等級劃分與企業(yè)的可接受風險有很大關(guān)系，不同國家、區(qū)域或企業(yè)，對經(jīng)濟損失、人員傷亡、環(huán)境影響的容忍度均有較大差別。通過與企業(yè)的充分接觸、協(xié)商，本次RBI分析中后果等級劃分如表2所示。

圖1 風險矩陣

表1 失效可能性等級劃分

經(jīng)分析，這302個設(shè)備項當前總經(jīng)濟風險分布如圖2所示，0項高風險和中高風險的設(shè)備/管道項，183項中風險，余下119項屬低風險。各設(shè)備項的失效可能性等級普遍較低，不存在潛在較嚴重的損傷機理，失效可能性為2類的有48項(均為安全閥)，其余254項失效可能性為1級。在RBI分析總風險后果中，0項為E類總體后果，47項為D類總體后果，136項為C類總體后果，115項為B類總體后果，4項為A類總體后果。

表2 后果等級劃分

圖2 當前總風險等級

隨著時間的推移，設(shè)備的風險逐漸變化。根據(jù)TSG R 7001—2004 《壓力容器定期檢驗規(guī)程》，該裝置的壓力容器在5年后應進行全面檢驗。圖3給出了5年后未檢驗前計算的風險矩陣。5年后，將有7項設(shè)備/管線的失效可能性為4級 （均為冷凝水管路，不屬于監(jiān)管的壓力管道），57項設(shè)備/管線的失效可能性為3級 （其中7項為冷凝水膨脹水槽，該槽為非壓力容器，2項為冷凍系統(tǒng)冷凝器管束，其余48項為安全閥）。考慮到安全閥每年須校驗，一般能正常使用，將安全閥項去除后，真正屬于受監(jiān)管的壓力容器僅有冷凝器管束2項，因此該單元中的壓力容器失效可能性較低。

2 檢驗策略

圖3 5年后（未檢驗前）風險矩陣

進行完風險評估后，RBI并沒有結(jié)束，而是應根據(jù)風險評估結(jié)果制定合適的檢驗策略。在制定檢驗策略或檢驗方案時，除根據(jù)RBI評估結(jié)果外，還需考慮現(xiàn)場實際情況以及當?shù)氐姆ㄒ?guī)要求。

300單元共302個設(shè)備項，包括壓力容器、壓力管道、安全閥、不屬于容規(guī)管轄范圍的容器、不屬于管規(guī)管轄的管道等種類很多，應根據(jù)不同設(shè)備分類區(qū)別對待，以保證裝置的安全正常運行。根據(jù)RBI風險分析結(jié)果，對法定檢驗范圍內(nèi)的設(shè)備項提出如下檢驗策略。

2.1 安全閥

共48個安全閥，根據(jù)法規(guī)，每年進行一次校驗。如需延長，需根據(jù)風險評估結(jié)果確定延長年限，同時應符合TSG R 7001—2004 《壓力容器定期檢驗規(guī)程》第十七條相關(guān)規(guī)定。

2.2 壓力管道

共176根壓力管道，其中GC3級管道113根，GC2級管道63根。考慮到該裝置壓力管道安裝完后未進行過全面檢驗，應按 《在用工業(yè)管道定期檢驗規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定進行檢驗。風險分析表明，乳膠聚合單元風險較低，檢測比例可按規(guī)程中最小比例選取，適當減少。

在300單元分析中有7條冷凝水管道5年后腐蝕失效可能性較大，為4級，應嚴格按規(guī)程比例確定測厚，同時可考慮選取1～2條冷凝水管道進行定點測厚觀察。

對奧氏體不銹鋼管道，如有保溫破損或雨水滲入的情況，應在該部位補充滲透檢測。2.3 壓力容器

共37臺壓力容器，僅有2臺換熱器管束在5年后的失效可能性為3級，其他容器失效可能性增加不多，因此建議在3年后對這兩臺換熱器的管束進行渦流檢測。

其他35臺壓力容器失效可能性不高，因此應結(jié)合TSG R 7001—2004 《壓力容器定期檢驗規(guī)程》制定檢驗方案，根據(jù)RBI結(jié)果可適當降低無損檢測比例。對過濾器等打開較方便的容器以內(nèi)部檢驗為主。

對制冷裝置中幾臺材料為A 516Gr 70制的壓力容器在檢驗時應抽查硬度，以檢查焊接部位的殘余應力，如有異常應增加無損檢測，以避免氨應力腐蝕產(chǎn)生的裂紋。

7臺反應器屬于該單元的核心設(shè)備，且工況較復雜，有水冷、氨冷等元件，在反應及出料時存在一定的壓力、溫度波動，易產(chǎn)生疲勞，因此要注意在內(nèi)部進行一定的滲透檢測，尤其是一些開孔、接管附近的焊縫。

RBI分析時均假定保溫及油漆狀況為正常狀況（平均值），在宏觀檢查中如發(fā)現(xiàn)保溫、防腐異常，應對破損部位進行表面無損檢測及測厚。

3結(jié)語

基于風險的檢驗應用在石油煉化裝置、合成氨裝置中較多，針對塑膠生產(chǎn)裝置的較少。本次RBI應用分析表明，ABS裝置乳膠聚合單元風險較小，失效機理也較易識別，可根據(jù)RBI風險分析結(jié)果，制定合理的檢驗策略及方案。通過RBI分析，優(yōu)化檢驗方案，可在保證設(shè)備安全的基礎(chǔ)上，減少對裝置保溫、防腐層等的破壞，節(jié)約停機檢修時間，降低企業(yè)在檢驗準備及恢復上的浪費，實現(xiàn)安全與節(jié)能減排的統(tǒng)一。

[1]陳學東,王冰,楊鐵成，等.基于風險的檢測 （RBI）在中國石化企業(yè)的實踐及若干問題討論 [J].壓力容器,2004,21(8):39-45.

[2]American Petroleum Institute.Risk-based inspection base resource document[S].API 581,2000.

[3]American Petroleum Institute.Risk-based inspection[S].API 580,2002.

Application of Risk Based Inspection in ABS Device

Shen Jianmin Zhu Guorong Huang Hongbiao Jin Anjie Chang Guangzhong

TQ 050.7

2010-12-24）

*沈建民，男，1980年10月生，工程師。寧波市，315020。