基于风险检验程序

1基于风险的检验程序国家压力容器与管道安全工程技术研究中心（合肥通用机械研究院）顾望平22一，，RBI的发展3每个国家压力容器管理都经历过痛苦的时期4传统的设备管理投入不能解决深层次的问题5石化设备的失效率统计有一定的规律性管道30%罐16%其它/不明原因19%反应器12%泵/压缩机6%槽7%换流器4%塔4%加热器/锅炉2%6引起设备失效的原因统计设备失效（由于腐蚀、疲劳等原因）41%不明原因18%操作错误20%工艺扰动8%自然灾害6%人为破坏/纵火3%设计错误4%71992年美国OSHA（美国职业安全卫生总署）颁布了过程安全管理办法(29CFR1910.119ProcessSafetyManagementforHighlyHazardousChemicals):分析了20000多台设备,调查世界范围内约25家石油化工厂，与政府和检测机构充分交流；其中心是:“避免灾难性事故的发生”;8其中第8条款是关于设备完整性的要求；与传统的设备管理1,事后维修((BM)2,定期维修((TBM)3,状态维修(CBM)相比更强调安全、效率、效益、环保。企业需要担负更多的HSE的责任。具有整体性全过程的；动态的；需要持续改进；9设备完整性•设备完整性(MechanicalIntegrity)一词源自于美国职业安全卫生总署(OccupationalSafetyandHealthAdministration,OSHA)所制定的29CFR1910,119法規•针对处理高危害性物质的设备（压力容器及储罐、管线系统、释放及排放系統、控制系統、紧急停机系统及机泵等）•目的在于工厂对生产作业性质建立一套善的维修保养制度，降低因设备故障损坏导致的风险。10主要内容：•程序化文件建立•培训•监测与检验•修理•性能保证11风险降低措施一，避免事故发生1，安全评估预测潜在的风险PHA（ProcessHazardAnalysis）过程风险分析HAZOP(HazardandOperabilityStudy)操作危害分析FTA(FaultTreeAnalysis)故障树分析FMEA(FailureModesandEffectsAnalysis)失效模式与影响分析RBI（Risk-Basedinspecting)基于风险的检验RCM（ReliablityCenteredMaintenance)以可靠性为主的维护SIL（SafetyIntegrityLevel）安全完整性等级评估2,设计、建设、操作、维护的改善12二，监测与控制三，最小损失的防护措施13•定性风险评估•定量风险评估•HAZID危险源识别•HAZIP危险源与可操作性研究•PHA工艺危险源分析•FMEA失效模式与影响后果分析•RCM以可靠性为中心的维护•RBI基于风险的检验•SIL安全完整性等级评估•RAM可靠性、可用性和可维护性•PRM项目风险管理•基于风险的验证/入级新型风险评估应用传统风险评估14RBM基于风险的管理设备数据库综合经验风险水平低风险失效评估腐蚀维护高风险保护壳保护措施RBISILRCMRBMYYNN输入数据15RBI是HSE家族的一部分RBIHSE完整性管理1617RBI的发展：ASME1991出版了RBI指导文件(ASMERBIGuidanceDocument,Vol.l);1992出版了应用于核电厂的RBI技术(ASMERBIfornuclearplantVo1:2;1992)1994出版了应用于发电厂的RBI技术指导文件(ASMERBIforpowerplant,Vo1.3,1994)1999起草了压力系统的RBI指导方针(RBIguidelinesforpressuresystems):2001出版了长输管道RBI标准（ASMEB31.8S)2005出版了核电厂的RBI标准与规范（STP/NV-001)18RBI的发展：API2000年APIBRD581正式出版;2002年APIRP580出版;98年版的规范已明确RBI技术：API510－98(压力容器检查规范）API570-98(压力管道检验)API653-98(储罐检测)19API570-98(压力管道检验)如果业主/用户选择使用RBI评估方法，这种方法必须包括失效的可能性和相关的失效后果；可能性的损伤包括：减薄、裂纹、材料劣化和机械损坏；后果评估包括：爆炸、着火、有毒物质泄漏、环境影响等；20ASME与API关系研究历史：ASME早于API技术方向：ASME侧重高层次的技术开发为未来RBI设定了高标准；API开发以石油化工厂装置检验目的易于理解的实用工具和方法学；主要失效：ASME-结构可靠性API-腐蚀适用范围：ASME-核电、发电厂、长输管线API—烃加工厂和化工厂21法国政府•法令No.99-1046(1999.12.13)规定承压设备检验的相关要求2000.3.15针对在役承压设备，对No.99-1046作了补充其中第三款(定期检验)第十条第4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。法国石油工业协会(UFIP)颁发的“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”已获得批准。22RBI在欧洲的情况和趋势(截止至2000年)已经采用正在推行还没有采用23RBI在欧洲的情况和趋势(截止至2004年)已经采用正在推行还没有采用24我国RBI进展•02年天津石化芳烃预加氢部分进行探讨性评估•03年茂名乙烯裂解装置和加氢裂化装置进行RBI评估•到今年6月止已有29套装置完成RBI，正在进行的13套，所有RBI活动合肥通用机械研究院占了90％比例；•主要采用的软件是法国的RBeye和挪威DNV25我国RBI进展国质检特（2006)198号“关于开展基于风险的检验（RBI）技术试点应用工作的通知”•中石化和中石油两集团公司试点•中石化14个分公司•炼油装置6种类型,化工装置8种类型；•评估单位：中国特种设备检测研究中心合肥通用机械研究院•要求：在目前法规框架内，探索新的方法；风险低的装置检验周期可48-72个月；26应用RBI的目的•用户评估：设备风险排序、风险管理、设备选材、寿命风险、检验计划制定；•检验单位评估：检验方案制定；•有评估资格检验单位评估：在线检验、低风险/中低风险设备申报延长检验周期；27我国RBI进展推行RBI带来的影响1.解决安全与效益的矛盾；2.压力容器检验法规可能的变化•检验周期延长•在线检验部分取代开放是检验•对检验队伍提出更高要求3.企业设备管理以风险为平台，推行深化的风险管理：RBI、RCM、SIL;28检验计划风险评估ABCDE12435风险矩阵RBI过程示意29定性半定量定量高详细技术分析程度低数据资料收集失效后果失效可能性减低风险检验计划制订风险等级确定重新评估风险评估RBI计划编制方法30API581与其它规范的关系APAPI581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API规范，例如：API750过程危害性管理API510压力容器检测、评级、修理和变更规范API570在役压力管道检测、修理、变更和维护规范API653储罐检测、修理、变更与重建规范API530石化炼油厂计算热交换管壁厚的实例API581分为定性分析、半定量与定量分析定性分析主要适用于较大范围的评估，如工厂、装置区。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。API581注重评估因腐蚀所造成穿透泄漏等危害风险。31API750API510API570API653评估损坏的危险性和残余寿命新文件供研究参考文件API-BRDRP581RISKBASEDINSPECTION可使用文件MPCPITNESSFORSERVICERBI与FFS文件FFSRP579RBI580目前API文件之间的关系32API风险有关文件与国内标准对比•APIRP580基于风险的检测（国内无）•API581基于风险的检验--基础文件（国内无）•API750石油炼制厂典型风险管理计划导则（国内无）•API510压力容器检测规范（压力容器安全技术监察规程）•API570压力管道检测规范（压力管道安全与监察规定）•API653储罐检测规范（制定中）•APIFFSRP579推荐用于合乎使用的实施方法研究和参考文件（GB/T19624-2004”在用含缺陷压力容器安全评定“）332.API581简介与传统方法的区别传统检测计划RBI检测计划检测活动进行的程度潜在的危害风险不可检测出的风险采用RBI进行风险管理•人为错误•自然灾害•外部事件•人为破坏•检测能力限制•设计错误•物料本身风险342.风险演化寿命风险如果进行风险管理浴盆曲线352二，定性RBI分析362定性RBI分析－依据APIRP580Risk-BasedInspection－风险的意义：Risk＝Frequency×Consequence风险＝(概率)×(后果)概率分析(六项系数)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后果分析损坏后果或健康后果(六项系数)(四项系数)化学物质系数毒性量系数物质存量系数扩散性系数状态系数保护系数自燃系数人口系数保护系数压力系数372定性RBI分析——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+++38定性RBI分析——损坏后果系数构成化学物质系数物质存量系数状态系数++自燃系数压力系数保护系数+++392定性RBI分析——健康后果系数构成毒性量系数++保护系数+扩散性系数人口系数402定性RBI分析——失效概率等级划分失效概率系数构成：设备系数＋损坏系数＋检测系数＋维修状况系数＋工艺系数＋机械设计系数失效概率等级失效概率系数失效概率等级0～15116～25226～35336～50451～75541定性RBI分析——后果等级划分──后果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：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：毒性量系数＋扩散性系数＋保护系数＋人口系数健康后果等级损坏后果等级健康后果系数健康后果等级＜10A10～19B20～29C30～39D40E损坏后果系数损坏后果等级0～19A20～34B35～49C50～70D70E42定性RBI分析——风险矩阵ABCDE12345失效慨率失效后果43三,定量RBI分析44定量RBI分析四个组成部分PARTA泄漏速率计算PARTB可能性分析PARTC后果分析C.1可燃性后果计算C.2毒性后果计算C.3环境后果计算C.4商业生产损失计算PARTD风险分析45代表性流体适用物质举例C1-C2甲烷、乙烷、乙烯、天然气C3-C4丙烷、丁烷、异丁烷、LPGC5正戊烷C6-C8汽油、石脑油、轻质直馏油、庚烷C9-C12柴油、煤油C13-C16航煤、煤油、C17-25粗柴油、典型粗焦油C25+渣油、重质石油H2仅氢气H2S仅硫化氢HF氟化氢水水蒸汽蒸汽酸（低）碱性的低压酸酸（中）碱性的低压酸酸（高）碱性的低压酸芳族苯、甲苯苯乙烯苯乙烯后果计算的模拟物质，只要分子量相似后果计算影响不大，芳族除外泄漏速率计算代表性流体462泄漏速率计算泄漏孔尺寸选择孔尺寸范围代表值小0~英尺¼英寸中～2英尺1英寸大2-6英尺4英寸破裂6英尺部件整个尺寸，最大16英寸472泄漏速率计算设备内存量假设设备相体积百分数液体/液体塔每种物质的50%塔盘（视为两件）上半部下半部50%蒸汽50%液体分离罐与干燥器10％液体储压器与汽包50%液体分液器每一种物质相的50%（体积）泵忽略不计换热器50%壳侧，25%管侧炉管中50%液体/50％蒸汽管道完全100％482泄漏速率计算可泄放流体总量估计以下取较小值：•设备3分钟泄放量（最大破裂8英寸）•两截止阀之间的存量泄放形态模型•瞬时•连续492