基于风险的检测RBI及其在石化装置中的应用课件

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1、基于风险的检测基于风险的检测(RBI)(RBI)及其在石化装置中的应用及其在石化装置中的应用陈学东陈学东 王冰王冰 杨铁成杨铁成 艾志艾志斌斌合肥通用机械研究院合肥通用机械研究院二六年六月二六年六月11.RBI技术概述技术概述2.API 581简介简介3.GMRI在国内在国内RBI执行情况执行情况4.若干问题的若干问题的 讨论讨论21.RBI技术概述技术概述1.1几个基本定义几个基本定义q危险与风险危险与风险危险：可能产生潜在损失危险：可能产生潜在损失(损伤损伤)的征兆，客观存在，无法改变的征兆，客观存在，无法改变风险：危险事件发生的风险：危险事件发生的概率概率一定程度上可以随一定程度上可以随

2、危险一旦出现的危险一旦出现的后果后果严重程度与损失大小严重程度与损失大小着人的意志而改变着人的意志而改变 社会与环境社会与环境企业自身企业自身 3q风险分析与风险工程风险分析与风险工程危险源危险源风险链风险链暴露暴露后果后果风险分析风险分析分析风险链相互关系分析风险链相互关系及相互作用的方法及相互作用的方法风险评价风险评价风险预测风险预测风险检测风险检测风险设计风险设计风险管理风险管理风险工程风险工程控制风险及对风险控制风险及对风险采取相应措施采取相应措施4q维修与资产完整性管理维修与资产完整性管理56HSE完整性管理完整性管理RBIHSE、完整性管理和、完整性管理和RBI三者的关系三者的关系

3、7q基于风险检测基于风险检测(Risk-Based Inspection RBI)理念：安全性经济性理念：安全性经济性方法：系统论、概率论、可靠性理论等方法：系统论、概率论、可靠性理论等原理：失效可能性失效后果原理：失效可能性失效后果风险排序风险排序关键：优化检验策略关键：优化检验策略(风险识别、评价与控制风险识别、评价与控制)目的：本质安全节约成本目的：本质安全节约成本WHAT：要检查何种类型的缺陷？要检查何种类型的缺陷？WHERE：何处去寻找缺陷？缺陷：何处去寻找缺陷？缺陷的位置的位置/可接近性？可接近性？HOW：能发现缺陷的最佳技术？能发现缺陷的最佳技术？破坏形式破坏形式(减薄，裂纹等减

4、薄，裂纹等)WHEN：从风险级别和经济性平衡从风险级别和经济性平衡角度确定最佳检验时间？角度确定最佳检验时间？避免避免检验不足与检验不足与检验无效检验无效过度检验过度检验8qRBI风险矩阵风险矩阵失失效效概概率率54321ABCDE失效后果失效后果设备风险等级表设备风险等级表等级等级风险区风险区采取的对策采取的对策低风险区低风险区酌情减少检查保养酌情减少检查保养中风险区中风险区应进行定期保养及检验应进行定期保养及检验次高风险区次高风险区进行在线监测和无损检测进行在线监测和无损检测(缩短检验周期缩短检验周期)高风险区高风险区重点加强管理，进行整改，彻底消除事故隐患重点加强管理，进行整改，彻底消除

5、事故隐患风险矩阵风险矩阵9qRBI过程示意图过程示意图检验计划检验计划风险评估风险评估ABCDE12435风险矩阵风险矩阵101.2RBI的意义的意义q避免传统检验的某些不足、确保本质安全避免传统检验的某些不足、确保本质安全l不清楚特种设备失效模式，失效机理不清楚特种设备失效模式，失效机理检验不足检验不足盲目追求盲目追求“全面全面”l不清楚失效发生的可能部位不清楚失效发生的可能部位检验无效检验无效过度检查过度检查l装置、设备的重要度划分考虑因素较少装置、设备的重要度划分考虑因素较少重点不突出重点不突出l检验周期确定依据不足检验周期确定依据不足过频或过长过频或过长或或11qRBI与传统方法的区别

6、与传统方法的区别传统检测计划传统检测计划RBI检测计划检测计划检测活动进检测活动进行的程度行的程度潜潜在的危害风险在的危害风险不可检测出的风险不可检测出的风险采用采用RBI进行风险管理进行风险管理l人为错误人为错误l自然灾害自然灾害l外部事件外部事件l人为破坏人为破坏l检测能力限制检测能力限制l设计错误设计错误l物料本身风险物料本身风险1280%的损失是由的损失是由20%的设备引起的的设备引起的风险系数不是越小是好，安全与经济的统一风险系数不是越小是好，安全与经济的统一q“二八二八”现象现象13q风险演化与寿命关系风险演化与寿命关系寿命寿命风险风险如果进行风险管理如果进行风险管理浴盆曲线浴盆曲

7、线14v 影响压力容器安全的突出问题影响压力容器安全的突出问题八年来，八年来，6次全国性安全状况调查次全国性安全状况调查45家大型石化企业，家大型石化企业，164638台压力容器，台压力容器，1166台高强钢压力容器，台高强钢压力容器，686台液化气球罐台液化气球罐超标缺陷超标缺陷全球原油品质劣化全球原油品质劣化介质腐蚀加剧介质腐蚀加剧装置大型化装置大型化高强钢使用高强钢使用(裂纹敏感性增大裂纹敏感性增大)长期超期服役长期超期服役未经合理评估，盲目使用未经合理评估，盲目使用近近年年来来缺乏有效检测缺乏有效检测 科学评估科学评估未达设计寿命未达设计寿命过过 早早 失失 效效突然失效突然失效腐蚀、

8、疲劳等腐蚀、疲劳等使用中产生缺使用中产生缺陷引起失效陷引起失效设计选材不当、设计选材不当、结构不合理、焊结构不合理、焊接缺陷引起失效接缺陷引起失效各种腐蚀各种腐蚀焊接缺陷焊接缺陷高温损伤高温损伤疲劳疲劳八十年代末期前投用八十年代末期前投用 九十年代中期后投用九十年代中期后投用不同时期的压力容器失效的不同原因不同时期的压力容器失效的不同原因19802004年部分国内固定式容器爆炸事故的统计情年部分国内固定式容器爆炸事故的统计情况况19902004年部分国内压力管道失效事故的统计情况年部分国内压力管道失效事故的统计情况q有利于针对突出问题有利于针对突出问题15q满足经济社会发展需求满足经济社会发展

9、需求 企业发展的需求：企业发展的需求：用先进的风险工程学理念，处理安全与经济的关系；用先进的风险工程学理念，处理安全与经济的关系；在在WTO框架内框架内 提高企业国际竞争力。提高企业国际竞争力。企业管理的需求：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。严格有效的风险应对计划来降低风险带来的影响。设备管理的需求：设备管理的需求：执行执行RBI项目实际上同时将工厂设备的信息进行了全面的整理归纳，项目实际上同时将工厂设备的信息进行了全面的整理归纳，形成了一套信息库，这

10、对于设备管理部门来说是非常有帮助的。同时在执形成了一套信息库，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。知识核心小组，改变了以往各个部门间知识不流通的状况。经济效益的需求：经济效益的需求：确保安全确保安全 最根本的效益保证最根本的效益保证国外：降低成本国外：降低成本国内：短期成本可能会上升，长期降低成本国内：短期成本可能会上升，长期降低成本16vv 广义的风险评价广义的风险评价1930s 保险业保险业二战后，化学工

11、业发展二战后，化学工业发展生产过程火灾爆炸、泄漏事故生产过程火灾爆炸、泄漏事故 安全评价、风险预测安全评价、风险预测1960s 英国英国 故障数据库故障数据库美国美国 DOW化学公司化学公司 化工生产危险度量安全评价化工生产危险度量安全评价 方法方法1974美国美国 AEC核电站危险状况的评价核电站危险状况的评价英国英国 ICI化学公司火灾、爆炸、毒性指数评价方法化学公司火灾、爆炸、毒性指数评价方法 1984美国在印度的农药厂毒气泄漏，造成美国在印度的农药厂毒气泄漏，造成2500人死亡，人死亡，125000人中毒人中毒1986美国挑战者号航天飞机爆炸美国挑战者号航天飞机爆炸前苏联切尔诺贝利核电

12、站爆炸事故前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事故1.3 RBI在国外在国外17l美国人上个世纪九十年代初开始此项工作美国人上个世纪九十年代初开始此项工作 30年以来，年以来，100件重大损失事故统计表明风险因素复杂件重大损失事故统计表明风险因素复杂 增加检测力度来看，花费巨大，事故仍然发生增加检测力度来看，花费巨大，事故仍然发生 美国人美国人W.Kent Muhlbauer 1992年提出了输油与输气长输管道的风险年提出了输油与输气长输管道的风险评估方法评估方法原因分析原因分析(第三方破坏与最小埋深、腐蚀、设计、操作第三方破坏与最小埋深、腐蚀、设计、操作)介质危险性评定：泄漏指数、相对风险程度介质危险

13、性评定：泄漏指数、相对风险程度设备故障设备故障 操作失误操作失误流程异常流程异常 自然灾害自然灾害 设计结构设计结构 人为破坏人为破坏 不明原因不明原因43%21%11%5%5%1%14%vv 狭义的风险评价狭义的风险评价(在石化行业应用在石化行业应用)18vv API RBI赞助委员会成员单位赞助委员会成员单位AmocoDNO Heather PennzoilAramcoDowPetro CanadaArcoDSMPhillipsAshlandExxonShellBPFinaSunChevronKochTexaco/StarCitgoMarathonUnocalConocoMobil API

14、23家石化公司赞助研究家石化公司赞助研究RBI：1996年出台年出台API 581的草案的草案2000年年5月正式出台月正式出台RBI执行文件执行文件API BRD 581 2002年年5月公布月公布RBI标准标准API RP 58019vv API RP 580 推荐了一种做法推荐了一种做法（Recommended Practice），描述），描述了在实施了在实施RBI项目中所涉及的重要项目中所涉及的重要内容和要求。内容和要求。vv API BRD 581 是一个资源文是一个资源文件（件（Base Resource Document），），描述了适用于炼油和化工工业的描述了适用于炼油和化工工

15、业的RBI方法。方法。20ASME“ASME RBI Guidance Document，Vol.1”，1991“ASME RBI for nuclear plant,Vol.2”，1992“ASME RBI for power plant Vol.3”1994“RBI guidelines for pressure systems”，1999API与与ASME总体思路一致总体思路一致ASME针对电力行业，关注高温与强度失效针对电力行业，关注高温与强度失效API针对石化，尤其是炼油厂，关注腐蚀针对石化，尤其是炼油厂，关注腐蚀欧洲欧洲欧洲工业基于风险的检验和维护规程欧洲工业基于风险的检验和维护规

16、程(RBIMAP)(正在制订正在制订)RBI、RCM、SIL共享机制共享机制 21vv 政府认可政府认可l法令法令/政府要求：政府要求：California Risk Management and Prevention Program(RMPP)EPA40 CFR Part 68，Risk Management Programs for Chemical Accident Release Prevention(美国环保署美国环保署)l工程规范：工程规范：API 581，IEC1508，ANSI S84.01 UFIP Guidelines(France)，UIC Guidelines(Fran

17、ce)等等l团体组织：团体组织：AIChE(美国化学工程师协会美国化学工程师协会)/CCPSGuidelines for Chemical Process Quantitative Risk Analysis波音公司波音公司 Reliability Centered Maintenance，RCMl美国、澳大利亚、新西兰、英国、挪威、芬兰、荷兰、新加坡等美国、澳大利亚、新西兰、英国、挪威、芬兰、荷兰、新加坡等国政府均已批准企业采用国政府均已批准企业采用RBI技术确定检验策略技术确定检验策略 22法令法令No.99-1046(1999.12.13)规定承压设备检验的相关要求规定承压设备检验的相关

18、要求2000.3.15针对在役承压设备，对针对在役承压设备，对No.99-1046作了补充作了补充其中第三款其中第三款(定期检验定期检验)第十条第第十条第4部分规定：部分规定：由被认可的检验部门来执行的检验，其检验计划，包括检验手段和由被认可的检验部门来执行的检验，其检验计划，包括检验手段和周期，要按照由专业协会提出并被工业部和承压设备委员会批准的导则周期，要按照由专业协会提出并被工业部和承压设备委员会批准的导则来制定。来制定。法国石油工业协会法国石油工业协会(UFIP)颁发的颁发的“针对炼油厂基于风险分析改变停针对炼油厂基于风险分析改变停产大修周期与耐压试验周期制定的检验计划的导则产大修周期

19、与耐压试验周期制定的检验计划的导则”已获得批准。已获得批准。l德国采用一事一批的方式德国采用一事一批的方式发达国家大部分接受发达国家大部分接受l法国政府法国政府23已经采用已经采用RBI正在推行正在推行RBI还没有采用还没有采用RBIvv RBI在欧洲的情况和趋势在欧洲的情况和趋势(截止至截止至2000年年)24已经采用已经采用RBI正在推行正在推行RBI还没有采用还没有采用RBIvv RBI在欧洲的情况和趋势在欧洲的情况和趋势(2005年度年度)25欧洲各国现行关于承压设备检验的一些规定欧洲各国现行关于承压设备检验的一些规定26271.4国内国内RBI技术发展现状技术发展现状q 上世纪九十年

20、代末上世纪九十年代末q 政府介入与关注政府介入与关注q 国外技术机构乘虚而入国外技术机构乘虚而入与国内联合与国内联合大学、研究机构已逐步引入概念大学、研究机构已逐步引入概念基础性工作基础性工作定性与半定量工作定性与半定量工作国家科技部立项国家科技部立项特种设备局特种设备局“十五十五”攻关攻关社会公益社会公益国际合作重点国际合作重点法国法国BV挪威挪威DNV英国英国TISCHUK 英国英国TWI韩国韩国SK瑞典瑞典SKF特检中心、特检中心、GMRI、南化、南化、华化、青岛安工院、北航华化、青岛安工院、北航提出安全与经济性的关系提出安全与经济性的关系安全技术委员会的关注安全技术委员会的关注对茂名对

21、茂名RBI项目关注项目关注 GMRI 南化、华化南化、华化 青岛安工院青岛安工院 特检中心特检中心28qBV、GMRI、北京化工大学的合作、北京化工大学的合作2003年以茂名石化乙烯裂解、加氢裂化装置开始，在国内石化企业年以茂名石化乙烯裂解、加氢裂化装置开始，在国内石化企业开展开展RBI工作工作法国国际检验局法国国际检验局(Bureau Veritas，以下简称，以下简称BV)是一家拥有一百七是一家拥有一百七十多年历史的全球性检验、监理、质量管理和咨询机构，在质量、安十多年历史的全球性检验、监理、质量管理和咨询机构，在质量、安全、环境和健康的专业领域内具有国际品牌信誉度。其全、环境和健康的专业

22、领域内具有国际品牌信誉度。其RBI技术是基于技术是基于该公司长期以来在全球石油化工领域服务的成功经验的积累，在该公司长期以来在全球石油化工领域服务的成功经验的积累，在RBI和和资产完整性管理资产完整性管理(AIM)等方面进行了大量研究工作，开发了等方面进行了大量研究工作，开发了RBI软件软件RB-eye，并已在，并已在EXXON、SHELL等大型石油化工企业的石化装置中推广应等大型石油化工企业的石化装置中推广应用，在用，在RBI领域具有领先的技术优势。领域具有领先的技术优势。北京化工大学安全科学与监控工程中心是由北京化工大学机电学北京化工大学安全科学与监控工程中心是由北京化工大学机电学院、材料

23、学院、信息学院、理学院和化工学院中专业若干从事安全技院、材料学院、信息学院、理学院和化工学院中专业若干从事安全技术研发的学术团队组成的校级科研机构，中心成立于术研发的学术团队组成的校级科研机构，中心成立于2005年年1月，中心月，中心主任为高金吉院士。主任为高金吉院士。29q国家质量监督检验检疫总局国家质量监督检验检疫总局“关于开展基于风险的检验关于开展基于风险的检验(RBI)技术试点应用工作的通知技术试点应用工作的通知”国质检特国质检特2006198号，号，2006.5 基本肯定积极作用基本肯定积极作用 规定试点基本程序规定试点基本程序范围范围承担单位责任承担单位责任程序程序 提出要求提出要

24、求基本要求基本要求结论处理结论处理30q执行情况执行情况单位单位已完成已完成(套套)正在进行正在进行(套套)GMRI2813特检中心特检中心13南京化工大学南京化工大学10青岛安工院青岛安工院31华东理工大学华东理工大学10312.API 581简介简介API 581 于于2000年年5月出版，文件由正文和附录组成月出版，文件由正文和附录组成正文的主要内容介绍正文的主要内容介绍RBI的基本概念的基本概念风险分析风险分析重要度风险重要度风险可靠性分析可靠性分析检测程序检测程序工厂基础标准数据表等工厂基础标准数据表等32附录的主要内容附录的主要内容:l附录附录A RBI定性分析工作手册定性分析工作

25、手册l附录附录B RBI半定量分析工作手册半定量分析工作手册l附录附录C RBI定量分析工作手册定量分析工作手册l附录附录D 管理系统评价工作手册管理系统评价工作手册l附录附录E OSHA1910和和EPA危险化学品表危险化学品表l附录附录F API和和ASTM的的RBI比较比较33l附录附录G腐蚀减薄模式腐蚀减薄模式(其中包括其中包括HCL，高温硫和，高温硫和 环环烷酸，高温烷酸，高温H2S/H2，H2SO4，HF，酸性水，胺，高温氧，酸性水，胺，高温氧的各种腐蚀数据和判据的各种腐蚀数据和判据)l附录附录H应力腐蚀裂纹模式应力腐蚀裂纹模式(其中包括以下应力腐蚀裂其中包括以下应力腐蚀裂纹的数据

26、表和判据：碱，胺，硫化物，纹的数据表和判据：碱，胺，硫化物，HIC/SOHIC-H2S，炭酸，连多硫酸，炭酸，连多硫酸，HSC-HF，HIC/SOHIC-HFl附录附录I高温氢腐蚀模式高温氢腐蚀模式l附录附录J 炉管模式炉管模式l附录附录K 材料疲劳材料疲劳(仅管线仅管线)模式模式l附录附录L脆断模式脆断模式l附录附录M 设备衬里模式设备衬里模式 l附录附录N外部损坏模式外部损坏模式342.1API 581与其它规范的关系与其它规范的关系q API 581 提供基于风险分析检测计划程序，有关检测的实施仍需参照提供基于风险分析检测计划程序，有关检测的实施仍需参照其它的其它的API规范，例如：规范

27、，例如：API 750过程危害性管理过程危害性管理API 510压力容器检测、评级、修理和变更规范压力容器检测、评级、修理和变更规范API 570在役压力管道检测、修理、变更和维护规范在役压力管道检测、修理、变更和维护规范API 653储罐检测、修理、变更与重建规范储罐检测、修理、变更与重建规范API 530石化炼油厂计算热交换管壁厚的实例石化炼油厂计算热交换管壁厚的实例q API 581 分为定性分析、半定量与定量分析分为定性分析、半定量与定量分析q 定性分析主要适用于较大范围的评估，如工厂、装置区。定性分析主要适用于较大范围的评估，如工厂、装置区。q 定量分析主要适用于特定设备的评估，主要

28、项目包含有塔器、储罐、定量分析主要适用于特定设备的评估，主要项目包含有塔器、储罐、转动机械与管线。转动机械与管线。q API 581 注重注重评估因评估因腐蚀所造成穿透泄漏腐蚀所造成穿透泄漏等等危害风险。危害风险。35API 750API 510API 570API 653评估损坏的危险评估损坏的危险性和剩余寿命性和剩余寿命执行的文件执行的文件供研究参考文件供研究参考文件API-BRD 581RISK BASEDINSPECTION执行的文件执行的文件MPCFITNESS FORSERVICERBI 文件文件API RP 579API RP 580目前目前362.2RBI分析层次分析层次定性定

29、性 半定量半定量定量定量高高详细技术详细技术分析程度分析程度低低数据资料数据资料收集收集失效后果失效后果失效可能性失效可能性减低风险减低风险检验计划检验计划制订制订风险等级风险等级确定确定重新评估重新评估风险评估风险评估 RBI计划编制方法计划编制方法 37Level范围范围评估对象评估对象评估方法评估方法用途用途1全厂全厂过程单元或系统过程单元或系统定性定性系统排序系统排序2单单元元/系统系统设备设备/子系统子系统定性定性/半定量半定量检测计划检测计划3单单元元设备设备/子系统子系统定量定量详细检验计划详细检验计划382.3风险评估的执行步骤风险评估的执行步骤 分类工艺设备分类工艺设备定性分

30、析定性分析定量分析定量分析设备类型设备类型可靠度可靠度Plot Plans PFD/P&ID失效概率失效概率 损坏损坏后果等级后果等级 失效概率失效概率 健康后果等级健康后果等级 可燃性风险可燃性风险毒性泄放风险毒性泄放风险环境污染风险环境污染风险生产中断风险生产中断风险(两者中最坏情况两者中最坏情况)半半定量分析定量分析或或火灾爆炸风险火灾爆炸风险毒性外泄风险毒性外泄风险392.4定性定性RBI分析分析依据依据API RP 580 Risk-Based Inspection风险的意义：风险的意义：Risk Frequency Consequence 风险风险 (概率概率)(后果后果)概率分析

31、概率分析(六项系数六项系数)设备系数设备系数损坏系数损坏系数检测系数检测系数维修状况系数维修状况系数工艺系数工艺系数机械设计系数机械设计系数后果分析后果分析损坏后果损坏后果 或或 健康后果健康后果(六项系数六项系数)(四项系数四项系数)化学物质系数化学物质系数 毒性量系数毒性量系数物质存量系数物质存量系数 扩散性系数扩散性系数状态系数状态系数 保护系数保护系数自燃系数自燃系数 人口系数人口系数 保护系数保护系数压力系数压力系数40q定性定性RBI分析分析失效概率系数构成失效概率系数构成设备系数设备系数Equipment Factor损坏系数损坏系数Damage Factor检测系数检测系数In

32、spection Factor+维修维修状况系数状况系数Condition Factor工艺工艺系数系数Process Factor机械设计系数机械设计系数Mechanical Design Factor+41q定性定性RBI分析分析损坏后果系数构成损坏后果系数构成化学物质系数化学物质系数Chemical Factor物质存量系数物质存量系数Quantity Factor状态系数状态系数State Factor+自燃自燃系数系数Auto-Ignition Factor压力压力系数系数Pressure Factor保护系数保护系数Credit Factor+42q定性定性RBI分析分析健康后果系

33、数构成健康后果系数构成毒性量系数毒性量系数Toxic Quantity Factor+保护系数保护系数Credit Factor+扩散性系数扩散性系数Dispersibility Factor人口系数人口系数Population Factor43q定性定性RBI分析分析失效概率等级划失效概率等级划分分失效概率系数构成：失效概率系数构成：设备系数损坏系数检测系数维修状况系数工艺系数机械设计系数设备系数损坏系数检测系数维修状况系数工艺系数机械设计系数失效概率等级失效概率等级失效概率系数失效概率系数失效概率等级失效概率等级0 15116 25226 35336 50451 75544q定性定性RBI

34、分析分析后果等级划分后果等级划分后果后果等级由损坏后果等级和健康后果等级较高的确定等级由损坏后果等级和健康后果等级较高的确定损坏后果系数构成：损坏后果系数构成：化学物质系数物质存量系数状态系数自燃系数保护系数压力系数损坏可能系数化学物质系数物质存量系数状态系数自燃系数保护系数压力系数损坏可能系数健康后果系数构成：健康后果系数构成：毒性量系数毒性量系数扩散性系数保护系数人口系数扩散性系数保护系数人口系数健康后果等级健康后果等级损坏后果等级损坏后果等级健康后果系数健康后果系数健康后果等级健康后果等级 10A10 19B20 29C30 39D 40E损坏后果系数损坏后果系数损坏后果等级损坏后果等级

35、0 19A20 34B35 49C50 70D 70E45q定性定性RBI分析分析风险矩阵风险矩阵ABCDE12345失失效效慨慨率率 失效后果失效后果46RBI定性分析定性分析装置单元装置单元设设备备系系数数损损坏坏系系数数检检测测系系数数维维修修状状况况系系数数工工艺艺系系数数机机械械设设计计系系数数失失效效可可能能性性系系数数化化学学物物质质系系数数物物质质存存量量系系数数状状态态系系数数自自燃燃系系数数压压力力系系数数保保护护系系数数失失效效后后果果系系数数1.裂解与聚冷裂解与聚冷57-6667251337-3-10-10-7202.裂解气体压缩与冷凝液汽提裂解气体压缩与冷凝液汽提00

36、-6602213318-10-10-7253.酸性气体去除酸性气体去除02-6602413318-10-10-8244.裂解气体干燥与激冷裂解气体干燥与激冷00-6602213348-10-10-8275.去甲烷系统去甲烷系统00-6602213378-10-10-7316.去乙烷乙炔氢化乙烯精馏系统去乙烷乙炔氢化乙烯精馏系统00-6602215346-10-10-7287.去丙烷、去丁烷系统去丙烷、去丁烷系统00-6632515286-10-10-7228.丙二烯丙二烯/甲基乙炔氢化丙烯精馏甲基乙炔氢化丙烯精馏00-6602213376-10-10-7299.丙烯冷冻丙烯冷冻02-66226

37、13346-10-10-72610.乙烯冷冻乙烯冷冻02-6612515288-10-10-72411.乙炔回收乙炔回收02-6612520288-10-10-72912.乙烯储存乙烯储存00-6602215378-10-10-832乙烯裂解装置乙烯裂解装置RBI定性分析结果定性分析结果47失失效效概概率率54321.12.12.ABCDE失效后果失效后果RBI风险矩阵风险矩阵482.5定量定量RBI分析分析工艺条工艺条件件PHA结果结果保养保养/检测记录检测记录PSM系统评估系统评估结果结果设备资料档案设备资料档案后果严重性分析后果严重性分析失效概率分析失效概率分析危害风险评估危害风险评估其

38、它降低其它降低风险措施风险措施检测计划变更检测计划变更q定量定量RBI分析流程图分析流程图49q定量定量RBI分析涉及资料内容分析涉及资料内容平面布置图平面布置图工艺仪表流程图工艺仪表流程图(P&ID)工艺流程图工艺流程图(PFD)工艺介质数据工艺介质数据各类设备设计、制造、采购、安装、竣工验收资料各类设备设计、制造、采购、安装、竣工验收资料安全保护装置资料安全保护装置资料操作与维护手册操作与维护手册历次检验维修记录历次检验维修记录50q定量定量RBI分析失效可能性的计算分析失效可能性的计算国内外同类设备国内外同类设备失效可能性失效可能性基于安全管理基于安全管理系统评估修正系统评估修正个别设备

39、设计条件个别设备设计条件数据和检验计划数据和检验计划失效可能性失效可能性=平均失效可能性平均失效可能性G个别设备修正因子个别设备修正因子E管理因素修正因子管理因素修正因子MXX51q同类设备同类设备失效的可能性失效的可能性设备类型设备类型泄漏频率泄漏频率(4个孔尺寸个孔尺寸/年年)in 1in 4in 破裂破裂单密封离心泵单密封离心泵610-2510-4110-4双密封离心泵双密封离心泵610-3510-4110-4塔器塔器810-5210-4210-5610-6离心压缩机离心压缩机110-3110-4往复式压缩机往复式压缩机610-3610-4过滤器过滤器910-4110-4510-5110

40、-5翅片翅片/风扇冷却器风扇冷却器210-3310-4510-8210-8换热器，壳程换热器，壳程410-5110-4110-5610-6换热器，管程换热器，管程410-5110-4110-5610-6管子，管子，0.75in.直径，直径，/ft110-5310-7管子，管子，1in.直径，直径，/ft510-6510-7管子，管子，2in.直径，直径，/ft310-6610-2管子，管子，4in.直径，直径，/ft910-7610-7710-8管子，管子，6in.直径，直径，/ft410-7410-7710-8管子，管子，8in.直径，直径，/ft310-7310-7810-8210-8管子

41、，管子，10in.直径，直径，/ft210-7310-7810-8210-8管子，管子，12in.直径，直径，/ft110-7310-7310-8210-8管子，管子，16in.直径，直径，/ft110-7210-7210-8210-8管子，管子，16in.直径，直径，/ft610-8210-7210-8110-8压力容器压力容器410-5110-4110-5610-6反应器反应器110-4310-4310-5210-6往复泵往复泵0.70.010.0010.001常压储罐常压储罐410-5110-4110-5210-552q设备设备修正因子修正因子53q换算的设备修正系数换算的设备修正系数设

42、备设备修正因子的最终值修正因子的最终值FE-1.0该值绝对值的倒数该值绝对值的倒数-1.01.01.01.0等于该数值等于该数值54q管理修正因子管理修正因子管理系统现状审核管理系统现状审核 API 581 附录附录D,101 questions,1000 scores管理系统评估分数管理系统评估分数项目项目主题主题问题数问题数分值分值 1领导和管理领导和管理6702工艺安全信息工艺安全信息10803工艺危害性分析工艺危害性分析91004变更管理变更管理6805操作规程操作规程6806安全作业安全作业7857培训培训81008机械完整性机械完整性201209开工前安全审查开工前安全审查5601

43、0应急措施应急措施66511事故调查事故调查97512承包商承包商54513安全生产管理系统评估安全生产管理系统评估440合计合计1011000a.管理管理b.操作操作c.维护维护d.安全安全e.检验检验f.培训培训g.工程工程 5501020304050607080901000.1110100修正系数分值（）50X1M10F 管理系统评估分值与管理修正系数的关系管理系统评估分值与管理修正系数的关系56q定量定量RBI分析后果分析流程分析后果分析流程确定泄放类型确定泄放类型在设备和环境在设备和环境中流体的性质中流体的性质泄漏率泄漏率泄漏孔径范围泄漏孔径范围0.25”,1”,4”,破裂破裂持续泄

44、放流量持续泄放流量瞬时泄放流量瞬时泄放流量确定最后相确定最后相确定最后相确定最后相持续持续/气体气体持续持续/液体液体瞬时瞬时/气体气体瞬时瞬时/液体液体泄放总质量泄放总质量有毒后果有毒后果可燃后果可燃后果减减缓缓环境后果环境后果停产后果停产后果57q风险图风险图 1 2 6 5 7 3 4 10 9 8 失效后果失效后果失失效效可可能能性性风险线风险线582.6 API 581考虑的损伤类型考虑的损伤类型(失效模式失效模式)1)减薄减薄(包括整体、局部、点包括整体、局部、点)(Thinning)2)焊缝表焊缝表面开裂面开裂(Surface connected cracking)3)近近表面开

45、裂表面开裂(Subsurface cracking)4)微裂缝微裂缝/微空隙形成微空隙形成(Microfissuring/microvoid formation)5)金相组织金相组织改变改变(Metallurgical changes)6)尺寸变化尺寸变化(Dimensional changes)7)鼓鼓泡泡(Blistering)8)材料特性改变材料特性改变(Material properties changes)9)机械损伤机械损伤(Mechanism damage)592.7损伤机理与部位损伤机理与部位1)减薄机制减薄机制失效机理失效机理形态形态部位部位盐酸盐酸局部局部 常压塔顶、重整装

46、置的加氢、重整后和再生常压塔顶、重整装置的加氢、重整后和再生部分部分电化学腐蚀电化学腐蚀局部局部 海水和冷却水系统海水和冷却水系统硫化物硫化物局部局部 加氢装置、焦化装置、加氢装置、焦化装置、FCC、胺处理装置、胺处理装置、酸性水处理装置和气体分离装置等酸性水处理装置和气体分离装置等二氧化碳二氧化碳局部局部 蒸汽冷凝系统、蒸汽冷凝系统、FCC、硫酸硫酸局部局部 硫酸烷基化装置、水处理系统硫酸烷基化装置、水处理系统氢氟酸氢氟酸局部局部 氢氟酸烷基化装置氢氟酸烷基化装置磷酸磷酸局部局部 水处理系统水处理系统苯酚苯酚局部局部 重油和脱蜡装置重油和脱蜡装置60失效机理失效机理形态形态部位部位胺胺局部局

47、部 胺处理胺处理大气大气均匀均匀 系统系统保温层下保温层下坑坑装置和系统装置和系统土壤腐蚀土壤腐蚀局部局部 系统系统高温硫化（无氢）高温硫化（无氢）均匀均匀 蒸馏、焦化、蒸馏、焦化、FCC、加氢装置等、加氢装置等高温硫化（有氢）高温硫化（有氢）均匀均匀 加氢装置加氢装置环烷酸环烷酸局部局部 蒸馏装置蒸馏装置高温氧化高温氧化均匀均匀 加热炉加热炉1)减薄机制减薄机制612)应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂失效机理失效机理形态形态部位部位氯化物氯化物穿晶穿晶常压塔、有水的地方常压塔、有水的地方腐蚀开裂腐蚀开裂晶间、穿晶晶间、穿晶 炭钢设备内部、由于残余应力造成炭钢设备内部、由于残余应力造成连多硫酸连多硫酸

48、晶间晶间FCC、加氢装置、燃气系统、加氢装置、燃气系统胺开裂胺开裂晶间晶间胺处理装置胺处理装置氨开裂氨开裂晶间晶间氨工厂、中和剂浓缩氨工厂、中和剂浓缩HICSOHIC穿晶、鼓泡、穿晶、鼓泡、平面平面湿硫化氢环境、蒸馏、湿硫化氢环境、蒸馏、FCC、加氢装置、加氢装置、焦化装置、气体回收等，焦化装置、气体回收等，焊缝与母材焊缝与母材硫化物硫化物穿晶穿晶同上同上氢鼓泡氢鼓泡平面平面同上同上氰化氢氰化氢平面、穿晶平面、穿晶 FCC623)金相组织改变和环境失效金相组织改变和环境失效失效机理失效机理形态形态部位部位高温氢高温氢晶间、脱炭晶间、脱炭 加氢装置、重整装置加氢装置、重整装置晶粒增长晶粒增长局部

49、局部炉管炉管石墨化石墨化局部局部FCC 反应器反应器相脆化相脆化无特点无特点FCC再生器、铸造炉管和管架再生器、铸造炉管和管架475脆断脆断无特点无特点铁素体钢铁素体钢回火脆化回火脆化无特点无特点加氢装置反应器加氢装置反应器液态金属脆化液态金属脆化局部局部原油中的汞在蒸馏装置原油中的汞在蒸馏装置渗炭渗炭局部局部有焦的炉管有焦的炉管脱炭脱炭局部局部高温炉管高温炉管金属粉尘化金属粉尘化局部局部加氢炉、焦化炉、气体涡轮机加氢炉、焦化炉、气体涡轮机选择性浸出选择性浸出局部局部水冷系统的耐酸管道水冷系统的耐酸管道外部腐蚀外部腐蚀局部局部乙烯装置乙烯装置634)机械失效机械失效失效机理失效机理形态形态部位

50、部位机械疲劳机械疲劳局部局部 转动部件、管转动部件、管腐蚀疲劳腐蚀疲劳局部局部 蒸汽炉顶盖、锅炉炉管蒸汽炉顶盖、锅炉炉管气蚀气蚀局部局部 叶轮背面、泵的入口叶轮背面、泵的入口机械损伤机械损伤N/A没有保护的部位没有保护的部位超载超载N/A热膨胀、工艺条件变化热膨胀、工艺条件变化超压超压N/A工艺条件变化、工艺条件变化、脆断脆断局部局部 低温条件、钢材变质低温条件、钢材变质蠕变蠕变局部局部 炉管和炉内件炉管和炉内件应力断裂应力断裂局部局部 炉管炉管热震动热震动局部局部 燃烧中流体变化燃烧中流体变化热疲劳热疲劳局部局部 焦炭塔焦炭塔642.8 检验方法的有效性检验方法的有效性(允许在线检验允许在线

51、检验)检验技术检验技术 减薄减薄 焊缝表焊缝表面开裂面开裂 近近表面开裂表面开裂微裂纹微裂纹/微孔形成微孔形成金相变金相变化化尺寸变尺寸变化化鼓泡鼓泡目视检查目视检查1-32-31-31-3超声纵波超声纵波1-33-3-2-31-2超声横波超声横波1-21-22-3荧光磁粉荧光磁粉1-23-着色渗透着色渗透1-3声发射声发射1-31-33-3-涡流涡流1-21-21-23-漏磁漏磁1-2射线检查射线检查1-33-3-1-2尺寸测量尺寸测量1-31-2金相金相2-32-32-31-21=高度有效高度有效 2=通常有效通常有效 3=适当有效适当有效 =不常用不常用 检验效果分类：检验效果分类：高度

52、有效高度有效、通常有效通常有效、适当有效适当有效、效果差效果差、无效无效 652.9 制定检验计划制定检验计划(确定合理的检验周期确定合理的检验周期)q优化优化检验目的有针对性检验目的有针对性检验部位有针对性检验部位有针对性检验方法十分明确检验方法十分明确q合理确定检验周期合理确定检验周期需要检，一定检需要检，一定检不需要则不检不需要则不检662.10 RBI应用过程示例应用过程示例加氢裂化装置的单元、工段划分表加氢裂化装置的单元、工段划分表 单元单元工段工段工段名称工段名称设备台数设备台数管道条数管道条数100101加氢裂化系统加氢裂化系统18104200201新氢系统新氢系统2798300

53、301脱丁烷脱丁烷/己烷系统己烷系统1559302分馏系统分馏系统21137400401酸性气处理系统酸性气处理系统1745合计合计98443装置分割原则：装置分割原则：以设备和管道的工艺功能为主，兼顾物流及腐蚀流特点以设备和管道的工艺功能为主，兼顾物流及腐蚀流特点q装置分割装置分割67q基础数据采集基础数据采集1)采集数据内容采集数据内容通用数据：通用数据：气候条件、地震系数、工艺稳定性、投用年份、开停车频率等气候条件、地震系数、工艺稳定性、投用年份、开停车频率等设计设计(制造制造)数据：数据：设备类型、温度、压力、材料、设备类型、温度、压力、材料、壁厚、容积等壁厚、容积等工艺数据：工艺数据

54、：物流物流(代表性流体、杂质代表性流体、杂质)组份、操作温度、压力等组份、操作温度、压力等检验数据：检验数据：检验年份、历次检验的项目及有效性等检验年份、历次检验的项目及有效性等安全信息：安全信息：安全保护装置设置及维护等安全保护装置设置及维护等682)数据采集方法数据采集方法查阅：查阅：装置原始设计、制造、安装档案资料装置原始设计、制造、安装档案资料历次检验资料历次检验资料工厂相关的管理文件及数据库工厂相关的管理文件及数据库操作记录操作记录装置操作工艺手册装置操作工艺手册现场采样分析：现场采样分析：物流数据物流数据问卷调查：问卷调查：管理系统评估系数管理系统评估系数693)数据录入层次建立数

55、据录入层次建立装置装置单元单元工段工段设备（管道）设备（管道）部件部件设备类型设备类型部部 件件塔器（直立容器）塔器（直立容器）上封头、分段筒体、下封头上封头、分段筒体、下封头反应器反应器上封头、筒体、下封头上封头、筒体、下封头卧式容器卧式容器封头、筒体、集液器封头、筒体、集液器管壳式换热器管壳式换热器壳体、封头、管箱筒节、管箱封头壳体、封头、管箱筒节、管箱封头空气冷却器空气冷却器管箱、管子管箱、管子加热炉加热炉炉体（炉管不考虑）炉体（炉管不考虑）70q分析假设条件分析假设条件 q 设备与管道的设计寿命为设备与管道的设计寿命为30年年q 加氢裂化装置加氢裂化装置3台加氢反应器的重要程度定为台加

56、氢反应器的重要程度定为“极为重要极为重要”(Vital)q 其它设备和管道均定为其它设备和管道均定为“重要重要”(Important)q 下次检验年份：加氢裂化装置为下次检验年份：加氢裂化装置为2006年年q 最小允许壁厚按原设计规范计算确定最小允许壁厚按原设计规范计算确定 q 腐蚀裕量取原设计值腐蚀裕量取原设计值 q 对对API 581中未给出腐蚀机理的材料、介质、温度组合，依据试验数中未给出腐蚀机理的材料、介质、温度组合，依据试验数据和专家经验进行补充，对腐蚀明显轻微的据和专家经验进行补充，对腐蚀明显轻微的(如干燥空气、新鲜水、如干燥空气、新鲜水、成品油等成品油等)情况，人为添加情况，人为

57、添加“未知未知”(Unknown)腐蚀减薄机理，腐蚀腐蚀减薄机理，腐蚀减薄速率设定为减薄速率设定为0.02mm/年年。71q风险排序风险排序加氢裂化装置设备和管道风险分布情况加氢裂化装置设备和管道风险分布情况加氢裂化装置设备风险分布情况图加氢裂化装置设备风险分布情况图72加氢裂化装置管道风险分布情况图加氢裂化装置管道风险分布情况图73R102BE101E102RHU001焦化瓦斯油新鲜进料减压瓦斯油新鲜进料RHU001RHU001去污水管网RHU013RHU001RHU004RHU003RHU003RHU013RHU003RHU003RHU005RHU025凝结水RHU012RHUA101循环

58、油自D-107RHU-3含硫污水RHU004RHU003RHU003RHUD102-BRHU004RHU-2干气去E155RHU012RHU-2去T-101颈部进料RHU-3新氢RHU003RHU001D100K101F101D101F102R101R102AA101D-102E105E104E103C101D103C102加氢裂化系统主要设备部件风险分布图加氢裂化系统主要设备部件风险分布图加氢反应器18.519.8MPa427低压分离器2MPa,60封头、集液器减薄,HIC/SOHIC高压分离器17.5MPa,155原料脱水罐0.35MPa,7074q损伤机理损伤机理加氢裂化装置加氢裂化装置

59、q腐蚀减薄腐蚀减薄酸性水腐蚀、锅炉水腐蚀、冷却水腐蚀、盐酸腐蚀、高温酸性水腐蚀、锅炉水腐蚀、冷却水腐蚀、盐酸腐蚀、高温H2S/H2腐蚀、高温硫及腐蚀、高温硫及环烷酸腐蚀环烷酸腐蚀 q应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂HIC/SOHIC、碳酸盐、碳酸盐SCC、硫化物、硫化物SCC、胺、胺SCC、PTA连多硫酸连多硫酸SCCSCC敏感性为敏感性为“高高”和和“中中”的设备和管道主要集中在的设备和管道主要集中在101工段工段(加氢裂化系统加氢裂化系统)、301(脱丁烷脱丁烷/己烷系统己烷系统)和和401(酸性气处理系统酸性气处理系统)工段工段 q外部腐蚀外部腐蚀大气腐蚀和保温层下腐蚀大气腐蚀和保温层下腐蚀 外

60、部腐蚀比较严重的管道外部腐蚀比较严重的管道 主要集中在主要集中在201工段工段(新氢系统新氢系统)和和302工段工段(分馏系统分馏系统)q高温氢腐蚀高温氢腐蚀 101工段工段(加氢裂化系统加氢裂化系统)中的中的4台换热器和台换热器和3条管道条管道 P-059的氢腐蚀敏感性为的氢腐蚀敏感性为“高高”，表明该管道发生氢腐蚀损伤的可能性相对较大。，表明该管道发生氢腐蚀损伤的可能性相对较大。P-059氢腐蚀敏感性高的主要原因是该管道材质为氢腐蚀敏感性高的主要原因是该管道材质为A-106B，属一般碳素钢，操作条件，属一般碳素钢，操作条件下不能抗氢腐蚀。下不能抗氢腐蚀。75高风险设备的原因分析高风险设备的

61、原因分析 设备位号设备位号设备名称设备名称部件部件主要原因主要原因D-103(3-E)低压分离器低压分离器2MPa,60封头、集液器封头、集液器高高H2S含量、高含量、高HIC/SOHIC敏感性、非抗敏感性、非抗HIC钢钢D-104(4-E)脱丁烷塔回流罐脱丁烷塔回流罐1.8MPa,95集液器集液器高高H2S含量、高含量、高HIC/SOHIC敏感性、未热处理、非抗敏感性、未热处理、非抗HIC钢钢D-105(3-E)脱己烷塔回流罐脱己烷塔回流罐3.5MPa,80封头封头高高H2S含量、高含量、高HIC/SOHIC敏感性、未热处理、非抗敏感性、未热处理、非抗HIC钢钢D-115(3-E)放空罐放空

62、罐0.35MPa,23封头、筒体封头、筒体 高高H2S含量、高含量、高SSCC敏感性、未热处理，非抗敏感性、未热处理，非抗HIC钢钢D-156(3-E)乙醇胺控制罐乙醇胺控制罐0.7MPa,120筒体、上封头筒体、上封头高高MDEA含量、中含量、中HIC/SOHIC敏感性敏感性E-153A(3-E)胺液溶剂换热器胺液溶剂换热器1.6MPa,200管箱管箱高高MDEA和和H2S含量、中含量、中HIC/SOHIC敏感性、未热处理敏感性、未热处理E-153B(3-E)胺液溶剂换热器胺液溶剂换热器1.6MPa,200管箱管箱高高MDEA和和H2S含量、中含量、中HIC/SOHIC敏感性、未热处理敏感性

63、、未热处理T-101(3-E)脱丁烷塔脱丁烷塔1.76MPa,85上封头上封头高高H2S含量、中含量、中HIC/SOHIC敏感性、未热处理敏感性、未热处理T-102(3-E)脱己烷塔脱己烷塔3.55MPa,70上封头上封头高高H2S含量、中含量、中HIC/SOHIC敏感性、未热处理敏感性、未热处理T-151(3-E)液化气脱硫抽提塔液化气脱硫抽提塔1.8MPa,60筒体筒体-2高高MDEA和和H2S含量、中含量、中HIC/SOHIC敏感性、未热处理敏感性、未热处理T-152(3-E)干气脱硫吸收塔干气脱硫吸收塔1.43MPa,65筒体筒体高高MDEA和和H2S含量、中含量、中HIC/SOHIC

64、敏感性、筒体未热处理敏感性、筒体未热处理加氢裂化装置设备加氢裂化装置设备76序号序号管道代号管道代号主要原因主要原因1P-041-8(3-E)高高H2S含量、中含量、中HIC/SOHIC敏感性、未热处理敏感性、未热处理2P-201-10(4-E)高高H2S含量、中含量、中HIC/SOHIC敏感性、未热处理敏感性、未热处理3P-206(3-E)高高H2S含量、中含量、中HIC/SOHIC敏感性、未热处理敏感性、未热处理4P-251-16(3-E)高温硫腐蚀高温硫腐蚀5RSM-503-8(3-E)高高MDEA含量、胺含量、胺SCC6RSM-504-8(3-E)高高MDEA含量、胺含量、胺SCC7S

65、G-504(3-E)高高H2S含量、中含量、中HIC/SOHIC敏感性、未热处理敏感性、未热处理8SG-504-10(3-E)高高H2S含量、中含量、中HIC/SOHIC敏感性、未热处理敏感性、未热处理加氢裂化装置管道加氢裂化装置管道77q检验策略检验策略 l检测效力分类检测效力分类高度有效高度有效(Highly effective)、通常有效、通常有效(Usually effective)一般有效一般有效(Fairly effective)、效果差、效果差(Poorly effective)和无效和无效(Ineffective)l不同的检测方法对各种损伤形式具有不同的检测效力不同的检测方法对

66、各种损伤形式具有不同的检测效力l允许允许“在线在线”检查，调整风险检查，调整风险78l针对减薄失效机理检验策略针对减薄失效机理检验策略 以宏观检验和超声波测厚为主以宏观检验和超声波测厚为主对能进入内部检验的设备应尽可能进入设备内部进行检查对能进入内部检验的设备应尽可能进入设备内部进行检查不能进入内部检验的设备及管道应适当增加检验比例不能进入内部检验的设备及管道应适当增加检验比例l针对应力腐蚀开裂失效机理检验策略针对应力腐蚀开裂失效机理检验策略 检测手段有：宏观检查、超声波测厚、湿荧光磁粉检测手段有：宏观检查、超声波测厚、湿荧光磁粉/PT、UT、RT辅助方法有：金相检查、硬度测试等辅助方法有：金相检查、硬度测试等首选内部湿荧光磁粉首选内部湿荧光磁粉无法进入内部时，应选用无法进入内部时，应选用UT/RT从外部进行从外部进行对应力腐蚀开裂敏感性为对应力腐蚀开裂敏感性为“高高”(High)可进入内部检验的设备可进入内部检验的设备(部件部件)，建议选择建议选择“高度有效高度有效”的检验。的检验。对应力腐蚀开裂敏感性为对应力腐蚀开裂敏感性为“高高”(High)又不能进入设备内部检验的设备又不能进入