基于风险的检验(RBI)在苯乙烯装置的应用

基于风险的检验（RBI）在苯乙烯装置的应用
侯成宝，梁建活，武法光，纪艳达，王晨光，种道听
（中国特种设备检测研究院， 北京 100029）
[摘 要] 通过对某化工厂苯乙烯装置基于风险的检验（RBI）分析，根据RBI评估提供的检验策略对该装置的压力容器、压力管道实施了检验。

为解决承压设备依据风险水平实施检验、管理与维护的问题，对该装置进行RBI再评估，根据现场检验结果对装置风险水平进行修正，验证检验的有效性，实现装置的长周期安全运行目标。

[关键词] 苯乙烯装置；RBI；风险分析
作者简介：侯成宝（1988—），男，山东人，学士，主要从事
特种设备检验检测工作。

表1 装置设备和管道主要潜在的损伤机理分布表
某化工厂苯乙烯装置于2018年4月进行了RBI 评估，根据风险水平制定优化的RBI 检验策略，并于2018年10-12月根据RBI 评估提供的检验策略对该装置的压力容器、压力管道实施了检验，通过检验结果，结合装置的工艺、物流、腐蚀性介质及运行工况，验证压力容器及压力管道潜在的失效机理。

2019年2月对该装置进行RBI 再评估；根据潜在的失效机理与风险再评估结果验证设备风险水平是否在可接受准则之下，对风险水平较高的单元提出在线降风险策略，实现承压设备依据风险水平实施检验、管理与维护的问题[1-4]。

同时根据现场检验结果对装置风险水平进行修正，验证检验的有效性，实现装置的长周期安全运行目标。

1 首次风险评估（RBI ）分析1.1 设备基本状况
首次评估所涉及的特种设备压力容器共107台，压力管道共2749条，其中容器划分为257个评估单元，管道划分为2749个评估单元。

1.2 损伤机理分析
根据物流种类及腐蚀流分析，同时考虑设备及管道的操作工况、材质的腐蚀敏感性，综合分析苯乙烯装置承压设备存在以下损伤模式[5]：腐蚀减薄、环境开裂、机械损伤及其他损伤。

每一类损伤模式都存在多种损伤机理，苯乙烯装置中各损伤模式下对应的损伤机理见表1。

1.3 风险分析结果
1.3.1 定期检验时间点的风险
装置名称
失效模式
损伤机理
苯乙烯装置
腐蚀减薄
酸性水腐蚀（酸式酸性水）
二氧化碳腐蚀
锅炉冷凝水腐蚀冷却水腐蚀大气腐蚀（无隔热层）大气腐蚀（有隔热层）环境开裂氯化物应力腐蚀开裂
机械损伤蠕变冲刷其他损伤
冲蚀
图1给出苯乙烯装置承压设备2018年10月31日安全风险评估结果，图中红色部位为高风险，橘黄色部位为中高风险，黄色部位为中风险，绿色部位为低风险。

由图1可见，装置3006个评估单元中无高风险评估单元，中高风险评估单元有78个，中风险评估单元1182个，低风险评估单元1746个。

失效可能性等级为4的评估单元有171个，失效可能性等级为3的评估单元有86个，失效可能性等级为2的评估单元有178个，其余评估单元的失效可能性等级为1。

苯乙烯装置下次计划定期检验安排在2023年10月31日，在不检验的情况下，到2023年10月31日苯乙烯装置的风险水平见图2。

由图2可见，在不检验的前提下，到2023年10
图1 装置承压设备2018年10月31日安全风险评估结果
月31日，装置3006个评估单元中高风险评估单元有16个，中高风险评估单元有545个，中风险评估单元1172个，低风险评估单元1273个。

随着服役时间的延长，装置中评估单元的失效可能性等级有所提高，到2023年10月31日，装置中失效可能
性等级为5的评估单元有160个，失效可能性等级为4的评估单元有823个，失效可能性等级为3的评估单元有302个，失效可能性等级为2的评估单元有351个，其余评估单元的失效可能性等级为1。

图2 装置承压设备2023年10月31日安全风险评估结果
2 检验情况及发现的问题
在首次RBI 评估中，苯乙烯装置承压设备包括压力容器107台，压力管道2749条，2018年10-12月根据检验策略实施了检验，在检验过程中通过核实，最终确定压力容器台数不变，压力管道数量为2750条。

压力容器主要检验项目为宏观检验、壁厚测
定、表面缺陷检测、埋藏缺陷检测、安全附件检验为主，脱氢反应器进行金相检测等；压力管道主要检验项目为宏观检验、壁厚测定、安全附件检验为主，过热蒸汽管道部分进行金相检测等。

苯乙烯装置压力容器和压力管道现场检验共发现22处超标缺陷，表2是其中发现的几例典型问题。

序号设备编号检验发现问题
原因分析
1
50-P-1120331
规格DN50×3.9，表面PT检测一焊口发现3处裂纹
缺陷，最长约4mm
回路11-6，脱氢组分塔塔顶成分介质中含有
氯离子，管道材质为不锈钢，主要损伤机理
为氯化物应力腐蚀开裂
表2 苯乙烯装置检验发现的几例典型问题
表3 苯乙烯装置损伤机理验证
2
1050-P-1130325规格DN1050×23.81，材质800HT，金相检测发现大小头母材/大小头热影响区金相检测位置均发
现有蠕变损伤腐蚀孔洞及龟裂状沿晶裂纹，直管
母材发现有蠕变损伤腐蚀孔洞，直管热影响区及焊缝均发现有龟裂状沿晶裂纹
回路11-16，过热蒸汽，主要损伤机理为高温蠕变
3
200-HC-1120301规格DN200×8.2管壁减薄，测厚最小值3.0mm，
弯头根据管检规3年不通过，如满足检验周期3年
（按原参数继续使用）需更换5处弯头
回路11-51，高压凝液，主要损伤机理为冲刷、锅炉冷凝水腐蚀
4
150-PC-1130008
规格DN150×7.1管壁减薄，测厚最小值3.1mm，弯头、直管根据管检规3年不通过，如满足检验
周期3年（按原参数继续使用）需更换6处弯头和5处直管回路11-58，工艺凝液，主要损伤机理为冲刷、酸性水腐蚀
5
11-E-2003
管程内部严重腐蚀，发现2处宏观裂纹最长约
L=55mm，壁厚实测最小值4.0mm
脱氢组分塔塔顶成分含有酸性介质和氯离
子，损伤机理为酸性水腐蚀、氯化物应力腐
蚀开裂
3 评估结果验证
依据停机定期检验的情况，对评估结果进行验证。

工段
单元
流程说明
腐蚀性介质
损伤机理
乙苯
脱氢组分塔塔顶及冷凝系统
原料、填料携带的硫化物、Cl离子等腐蚀性介
质通过烃化反应后在苯塔分离，在脱氢组分塔
塔顶汇集，塔顶回流罐及相连管道中存在液态水，导致设备腐蚀
硫化物、氯
离子等
酸性水腐蚀（酸式酸性
水）、氯化物应力腐蚀开
裂苯乙烯
粗苯乙烯沉降
脱氢产物经冷凝后在EB/SM分离塔分离，粗苯乙
烯到苯乙烯塔精制脱除高沸物、阻聚剂等。

C O 2、硫化物、无机酸CO 2腐蚀、酸性水腐蚀（酸式酸性水）
尾气及冷凝系统
脱氢反应产物中含有大量CO 2，经E3008A/B冷凝
到53℃，液态水的存在加速设备的腐蚀CO 2CO 2腐蚀脱氢反应
脱氢反应需要将蒸汽加热到913℃，过热蒸汽管
道在长时间服役过程中，材质产生劣化
—蠕变蒸汽凝液系统中压蒸汽凝液、高压蒸汽凝液水
锅炉冷凝水腐蚀
3.1 损伤机理验证
在停车检修期间，通过定期检验，发现了在风险评估中提到的损伤机理，证明了评估结果和现场检验情况是一致的，详见表3。

3.2 损伤速率验证3.2.1 腐蚀速率的验证
首次评估时，容器和管道的腐蚀速率均取往年测厚数据和专家腐蚀速率，定期检验完毕后，对设备的腐蚀速率进行了计算，并与初评的腐蚀速率进行比较：
（1）通过查阅2014年及2018年定期检验报告，整理相关测厚数据，可知压力容器不存在明显腐蚀减薄，在再评估中降低容器的专家腐蚀速率。

（2）压力管道，综合实测数据，计算其实测腐蚀速率，经过和专家腐蚀速率比较之后发现：大部分管道的腐蚀速率差都在绝对值0.2mm/y 之内，表现出了RBI 专家腐蚀速率与定检测厚腐蚀速
率吻合良好，通过不断检测，不断对比，RBI 计算采用的腐蚀速率会越来越接近管道真实的腐蚀速率，从而得到的管道的风险值越来越接近管道的真实风险值。

3.2.2 开裂敏感性验证
在定期检验中，回路11-16经PT 检测发现多条管道存在裂纹，验证其存在蠕变损伤，在后续维护中应多关注。

装置中11-E-2003经宏观检验发现裂纹，回路11-6中304材质管道PT 检测一焊口发现3处裂纹缺陷，验证其存在氯化物应力腐蚀开裂。

4 风险再评估（RBI ）分析
再评估压力容器共107台，压力管道共2750条；容器划分为257个评估单元，管道划分为2750个评估单元。

图4 装置2023年10月31日安全风险评估结果
图3 装置2019年2月1日安全风险评估结果
4.1 再评估时间点的风险
图3给出苯乙烯装置2019年2月1日安全风险评估结果，图中红色部位为高风险，橘黄色部位为中高风险，黄色部位为中风险，白色部位为低风险。

由图3可见，装置中3007个评估单元中无高风险评
估单元，中高风险评估单元20个，中风险评估单元1209个，低风险评估单元1778个。

失效可能性等级为4的评估单元有92个，失效可能性等级为3的评估单元有72个，失效可能性等级为2的评估单元有114个，其余评估单元的失效可能性等级为1。

4.2下次计划定期检验时间点的风险
苯乙烯装置下次计划定期检验安排在2023年10月31日，在经过实施检验后，到2023年10月31日苯乙烯装置的风险水平见图4。

由图4可见，经过2018年10月现场实施检验后，到2023年10月31日，装置中3007个评估单元中无高风险评估单元，中高风险评估单元有97
个，中风险评估单元1286个，低风险评估单元1624个。

随着服役时间的延长，装置中评估单元的失效可能性等级有所提高，到2023年10月31日，装置中失效可能性等级为5的评估单元有23个，失效可能性等级为4的评估单元有277个，失效可能性等级为3的评估单元有96个，失效可能性等级为2的评估单元有385个，其余评估单元的失效可能性等级为1。

4.3 风险分析对比
根据R B I 评估报告，在检验实施前时间点（2018年10月31日）和不检验的情况下下次计划检验时间点（2023年10月31日）与检验实施后时
间点（2019年2月1日）和下次计划检验时间点（2023年10月31日）各风险水平所占比例对比见表4。

◆参考文献
[1] GB/T 26610.1-2011，承压设备系统基于风险的检验实施导则 第1部分：基本要求和实施程序[S].
[2] GB/T 26610.2-2014，承压设备系统基于风险的检验实施导则 第2部分：基于风险的检验策略[S].
[3] 康强利. 苯乙烯装置腐蚀分析及腐蚀监测设置[J].石油化工设备，2017，46(4)：39-45.
[4] 孙新文. 风险评估（RBI ）在石化特种设备管理中的应用展望[J].石油化工设备技术，2006，27(3)：33-35[5] GB/T 30579-2014，承压设备损伤模式识别[S]. 收稿日期：2020-06-22；修回日期：2020-09-11
表4 装置检验前后各风险占比对比
种类评估时间点各风险占比
单元数合计高风险中高风险中风险低风险检验前2018.10.310 2.59%39.32%58.08%30062023.10.310.53%18.13%38.99%42.35%3006检验后
2019.2.100.67%40.21%59.13%30072023.10.31
3.23%
42.77%
54.01%
3007
检验检测可以提高预测损伤机理、损伤速率的能力，降低失效发生的不确定度，同时对发现存在的超标缺陷进行更换或实施减缓措施，可直接降低失效的概率。

由表4可知，经过现场实施检验检测，到下次计划检验时间点，装置高风险单元占比由0.53%下降到0，中高风险单元占比由18.13%下降到3.23%。

5 结论
（1）依据检验策略对装置进行检验，将检验结果与评估结果、损伤机理分析进行相互验证，可为装置腐蚀检测和设备维护提供合理建议。

（2）对比检验前后风险水平情况，经现场实施检验检测后，到下次计划检验时间点，装置高风险单元占比由0.53%下降到0，中高风险单元占比由18.13%下降到3.23%；由此可见，通过检验检测，有效地降低了设备的运行风险。

（3）通过对比检验情况与风险评估结果，发现装置检出的问题情况与风险评估的损伤机理基本吻合，建议装置管理人员根据风险评估结果和全面检验情况对装置中的中高风险以上设备重点管理，落实降险措施，做好日常巡检等工作，从而实现装置的长周期安全运行目标。

《石油和化工设备》列入国家新闻出版广电总局
首批学术期刊认定名单
2015年10月20日，我刊收到国家新闻出版广电总局新出报刊[2015]625号文件，正式通知《石油和化工设备》为中国石油和化学工业联合会主管的首批学术期刊。

2014年12月9日，国家新闻出版广电总局在其官方网站上正式公布了首批学术期刊认定名单，其中《石油和化工设备》列1217#（排名不分先后）。

此前，为严格学术期刊出版资质，优化学术期刊出版环境，促进学术期刊健康发展，新闻出版广电总局于2014年4月先后发布《关于规范学术期刊出版秩序 促进学术期刊健康发展的通知》《关于开展学术期刊认定及清理工作的通知》，经各省、区、市新闻出版广电局、中央期刊主管单位初审上报，新闻出版广电总局组织有关专家严格审定，确定了首批学术期刊认定名单，2014年11月18日至24日在总局网站进行了公示（共5756种），2014年12月9日公布正式名单（共5737种）。

（本刊编辑部）。