壓力容器基于風險的檢驗

時間：2024-10-19作者：菏澤花王壓力容器股份有限公司瀏覽：366

問題提出
石油化工裝置在停車進行定期檢驗的過程中，要占用較長的生產(chǎn)時間，影響生產(chǎn)效益。在進行壓力容器定期檢驗時清洗、置換、拆裝保溫、卸裝觸媒催化劑及觸媒催化劑的再生等都要花費大量的費用。對于絕大多數(shù)重要壓力容器來說，這些輔助工作所花費的費用要遠大于直接的檢驗費用，而企業(yè)做這些工作的目的往往是單純?yōu)榱藟毫θ萜鞯亩ㄆ跈z驗。這樣就對檢驗單位提出了一系列新的問題，在保證安全的前提下，什么樣的檢驗是必須的？怎樣檢驗才能既保證壓力容器使用安全，同時又能縮短企業(yè)停工時間，節(jié)省企業(yè)的輔助工作費用?
我們知道壓力容器的安全并不是孤立的，它與自身因素、系統(tǒng)因素、使用因素、環(huán)境因素等有著緊密的聯(lián)系。從事故案例來看，壓力容器安全事故中大部分與容器的使用和管理有關。如壓力容器制造質(zhì)量很好，設計條件完全滿足使用條件，這時對安全附件的檢驗就較為重要，我們知道，壓力容器的正常腐蝕減薄是可以預測的，并且容易檢測，而氫脆、應力腐蝕等復雜的失效是要有相應的條件才能發(fā)生的。


壓力容器檢驗的目的就是降低風險，對于一臺壓力容器來說，計劃采用的檢驗程序是不是降低風險所必需的？檢驗程序能否起到降低風險的作用？針對這兩個問題，**上許多機構進行了大量的研究和探索，提出了基于風險的檢驗的概念。這一概念一經(jīng)提出，立即得到了企業(yè)用戶的歡迎。目前已在西方發(fā)達國家得到了廣泛的應用。



基于風險的檢驗
基于風險的檢驗(RBI-Risk Based Inspection)是近年來**上飛速發(fā)展的檢驗理念，目前在西方發(fā)達國家應用非常廣泛，美國石油學會( API)風險檢驗項目于1993年5月由一個工業(yè)資助團體發(fā)起，開展風險檢驗實用方法研究，該資助團體由API組織和管理。2000年美國石油學會巳發(fā)行公開出版物API 581 Risk Based Inspection。它將風險定義為失效可能性與失效后果的乘積，下圖是API 581定義的風險矩陣，其縱軸代表失效可能性，依據(jù)失效可能性的大小，分為1~5級。橫軸圖代表失效后果，依據(jù)后果的大小分為A~E級。
失效后果由失效后可能泄漏的介質(zhì)存量及介質(zhì)的性質(zhì)計算得來，它主要考慮以下4個方面（在API 581中這4個方面被稱為4種情形）；
1.可燃事件（熱輻射和爆炸沖擊波**壓）
2.毒性泄放；
3.環(huán)境污染；
4.營業(yè)中斷。
對于失效可能性，API 581總結了石油化工設備中的失效機理，并將其劃分為以下8個模式。
1.減薄技術模塊(Thinning Technical Module)；
2.應力腐蝕開裂技術模塊(Stress Corrosion Cracking Technical Module)；
3.高溫氫腐蝕(HTHA)技術模塊(High Temperature Hydrogen Technical Module)；
4.爐管技術模塊(Furnace Tube Technical Module)；
5.機械疲勞（僅管道）技術模塊[Mechanical Fatigue(Piping Only) Technical Module]；
6.脆性斷裂技術模塊(Brittle  Fracture Technical Module)；
7.設備襯里技術模塊(Equipment Linings Technical Moduje)；
8.外部損傷技術模塊(External Damage Technical Module)。
每種失效可能性的總和即為總的失效可能性，每種失效情形的后果的總和即為總失效后果，總失效可能性與總失效后果的乘積即為風險。這樣的分析是針對每一篩選的設備項的，在API 581中，設備項可以是一臺設備、一條管道、或者是一臺設備中的一部分（如換熱器中的管程和殼程）。
在檢驗程序中，待檢設備部件根據(jù)其風險進行評級。在每一情形中，一旦風險被識別，就會有降低風險的替代機會。知道了設備風險的組成，就可通過采取相應的檢驗手段包括在線監(jiān)測等方法降低設備項的失效可能性，還可通過設置緩解設施如消防系統(tǒng)、隔離系統(tǒng)等降低失效后果。
壓力容器的檢驗可降低其失效可能性，針對每一失效機理，APl 581將檢驗方法按效果劃分為：高度有效，正常有效，基本有效，效果差，無效5個有效性等級，并針對每一失效機理規(guī)定了每種有效性的內(nèi)容。下表給出了不同檢驗技術的效果，注意對于微孔的破壞類型沒有較高效果，同時也沒有哪種檢驗技術對所有破壞類型都是較高的效果。
但是對于大多數(shù)破壞類型，卻對應多種檢驗技術可以使用，每種都可提高檢驗有效性。例如，在內(nèi)壁腐蝕情況下，如果結合目視檢查，超聲測厚數(shù)據(jù)將較加有效；蠕變、微孔、形變等失效形式用任何一種檢驗手段都不太有效，但是結合超聲波測厚、射線檢測、尺寸測量等方法反復測量則會使數(shù)據(jù)較加有效。
量化了的風險程度結合量化了的檢驗有效性，就可以考查計劃的檢驗程序?qū)档惋L險的貢獻，并優(yōu)化檢驗程序，優(yōu)化的原則如下：
1.如果計劃的檢驗程序不能足夠的降低風險，就提高檢驗有效性級別或縮短檢驗周期；
2.如果使用了檢驗有效性級別高的檢驗程序而不能**風險降低的效果，就降低檢驗有效性，或延長檢驗周期。
有了以上分析結果，就可以考核我們的檢驗方案是否針對了設備項的失效機理，是否真正起到了降低失效可能性的效果。如降低檢驗比例或取消檢驗項目不影響檢驗降低失效可能性的效果，則可減少檢驗比例及項目。這樣可大大地減少企業(yè)的輔助工作量，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。據(jù)國外統(tǒng)計，對于一個單一功能的煉油廠，實行RBI后每年可節(jié)省檢修費用一百萬美元。

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