RBI风险评估在炼油装置腐蚀调查中的应用

王 静，刘忠友

(中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司，北京 102500)

RBI风险评估在炼油装置腐蚀调查中的应用

王 静，刘忠友

(中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司，北京 102500)

基于风险的检测(risk-based inspection，RBI)是基于风险管理思想的设备管理新技术。腐蚀调查是全面掌握装置腐蚀信息，评价装置腐蚀状态的有效手段，目前在各石化装置停工检修期间得到广泛应用。介绍了燕山石化炼油装置腐蚀调查及RBI风险评估工作的开展状况;以四蒸馏装置为例，对其评估结果进行了详细的讨论;在此基础上提出了“基于装置腐蚀调查的RBI风险评估”理念和设想，并围绕这一理念对此项工作的开展提出了相关的建议和展望，即将两项工作的开展结合起来，使其结果互为应用、佐证和指导，提高风险评估结果的有效性和实用性，为装置腐蚀防护工作的有效开展提供指导。

RBI风险评估 腐蚀调查 失效 腐蚀数据库

RBI是基于风险管理思想的设备管理新技术，自20世纪90年代以来，在世界上已经得到了广泛的应用［1］。该技术的有效应用依赖于设备服役条件下的破坏机理、失效模式、后果分析等完整的数据支持［2，3］，在此方面，国内目前尚未建立起较为完善的基础数据库，这直接影响了RBI技术的实际应用效果［4］。

腐蚀调查是在装置停工期间，通过深入装置现场，进入设备内部，检查本运行周期内设备腐蚀状况，评价腐蚀状态，发现腐蚀隐患，全面掌握装置腐蚀信息。对装置设备发生的腐蚀类型、腐蚀部位、腐蚀材料、腐蚀特征、腐蚀影响因素等做出归纳，经过长期的数据积累及分析，可总结出装置腐蚀发生的判断原则，并形成腐蚀数据库。如将这一工作获得和积累的数据及经验引入RBI风险评估系统，开展基于装置腐蚀调查的风险评估工作，使两个环节的结果及数据互为应用、指导和佐证，势必会提高对设备失效模式及后果的准确把握，从而提高评估结果的可靠性和实用性，为装置防腐工作的开展提供有效的指导。

1 腐蚀调查在公司炼油装置的应用

公司炼油装置2008年共进行了烷基化、二蒸馏、中压加氢、连续重等10套检修装置的腐蚀调查。

在腐蚀调查过程中多次发现设备重大腐蚀隐患，包括糠醛加热炉弯头一处腐蚀穿孔，9处严重减薄;二蒸馏减顶挥发线腐蚀穿孔;石蜡加氢换热器E201B封头出现氢鼓包;中压加氢加热炉炉管腐蚀减薄严重等重要腐蚀问题。同时发现各装置水冷器管程出入口泥垢、杂物多，牺牲阳极块消耗大，部分换热器管程堵管率高等问题。通过调查，对这些腐蚀问题作了分析并给出了相应的处理意见。

2 RBI风险评估在炼油装置的开展状况

公司炼油装置中，连续重整、中压加氢、新区蒸馏、延迟焦化、一蒸馏、三催化裂化6套炼油装置先后应用RBI技术做了风险评估，其中，连续重整、中压加氢装置完成了验证检验。评估结果对装置运行的风险管理及检验计划的制定都给出了较为详细的建议，但对于评估结果的验证和应用工作还有很大的提高空间。以新区蒸馏的RBI评估为例，对RBI评估过程中存在的问题进行探讨。

2.1 新区蒸馏装置RBI评估结果

新区蒸馏装置2008年10月完成了RBI风险评估，此次评估包括131台压力容器及235条压力管道，评估结果总风险分布见图1，安全风险分布见图2。评估结果表明，该装置塔设备和储罐等设备的失效可能性相对较低，换热器的换热管失效可能性均较高。失效可能性≥4的单元共有30个(设备17个，管道13个)，分别如表1、表2所示。失效可能性高的单元主要在换热区，疲劳失效可能性较高的管线单元有10个。

图1 2008年新区蒸馏装置各单元总风险矩阵Fig.1 The total risk matrix of distillation unit in liberated area,2008

图2 2008年新区蒸馏装置各单元安全风险矩阵Fig.2 The security and risk matrix of distillation unit in liberated area,2008

表1 可能性等级大于等于4的压力容器Table 1 The grade of possibility of pressure vessels which are equal or greater than 4

表2 失效可能性等级大于等于4的压力管道Table 2 The grade of failure possibility of pressure pipeline which are equal or greater than 4

2.2 对评估结果存在问题的探讨

由于新区蒸馏装置目前没有机会开展该装置停工期间的腐蚀调查，因此结合该装置的实际运行情况及防腐监测的结果对该评估结果进行探讨。

2.2.1 与腐蚀监检测结果的比较验证

四蒸馏装置的监检测体系包括对设备管线的定点超声波测厚及在线监测两部分。定点测厚测点1492点，其中高温布点896点，低温布点596点;在线监测包括电杆探针10个，pH探针3个。统计2008年6月到2009年6月该装置周腐蚀速率报警的情况(周腐蚀速率大于等于0.25 mm/a)如表3，从表中可以看出减压塔底渣油线、减压过汽化油线腐蚀速率较大，腐蚀趋势明显。后经现场测厚发现，减压过汽化油线P-1017/1出口弯头严重减薄，最小厚度仅有3.9 mm，而其原规格壁厚为5.5 mm。因此，综合监检测结果，认为过汽化油线失效可能性应该较大，而在此次RBI评估结果中并没有反应。

表3 在线监测周腐蚀速率报警表Table 3 corrosion rate alarm tables in on line monitoring system

在2009年5月的定点测厚中，检测出该装置部分管线减薄量较大，为掌握减薄管线的运行风险，进行了最小允许壁厚、剩余寿命的计算预测，计算依据为GB 50316-2000中相关公式，计算结果，如表4所示。

表4 四蒸馏装置测厚减薄管线剩余寿命核算结果Table 4 Residual lifetime results of reduced pipeline thickness measuring by the forth distillation unit

由测厚及计算结果可以看出，常顶汽油线减薄严重，失效可能性较大，但由于其工作压力为0.05 MPa，不在压力管道范围内，即不在RBI风险评估的范畴之内。

2.2.2 与装置工艺操作参数的验证

此次评估对装置实际加工原油情况及工艺操作参数缺少足够的考虑。2008年全年该装置加工原料硫含量平均值为1.04%。酸值平均值为0.42 mgKOH/g，且实际生产中连续有一段时间原油酸值到达了0.60 mgKOH/g。理论上讲，高温条件下，酸值增加后，腐蚀速率并非线性关系。石油中的环烷酸是非常复杂的混合物，其分子量差别很大，可在180～700之间，又以300～400之间的居多，其沸点范围大约在177～343℃之间，酸的组分是和它相同沸点的馏分(或物料)油类共存的，因此其在产品中分布并不均匀，这就会造成个别部位腐蚀速率更高。当原料性质连续的超过装置设防值，对于高温部位设备及管线的腐蚀影响是不容忽视的，尤其在管线的三通、孔板等位置，存在介质流速、流态的影响，评定其安全等级时应该对原料性质及该部位实际的硫含量、酸值加以考虑。

2.2.3 与装置实际运行情况的验证

此次评估结果认为疲劳失效可能性较高的管线单元有10个。但实际运行状况中，蒸馏装置加工负荷只有设计负荷的50-60%，这使得部分机泵在最小流量以下运行，振动较大，增加了相关管线疲劳的可能。

评估结果认为加热炉转油线潜在的失效机理为高温硫腐蚀，失效形式为均匀减薄。实际运行情况中，认为存在冲刷腐蚀和环烷酸的腐蚀，因此其失效形式不仅是均匀减薄。

2.2.4 与装置目前设备隐患的验证

评估结果未能考虑装置目前已暴露的隐患。新区蒸馏装置水冷器E-1512和E-1515多次发生换热管因腐蚀而造成内漏现象，且泄露情况较为频繁。其中，E-1512累计堵管率已达20%，E-1515累计堵管54根。此次评估中并没有将其列入失效可能性大于4的设备之中。

2.3 对RBI软件本身的探讨

RBI软件的应用本身尚存在需要完善的方面。目前我们引进应用的计算软件多为国外开发的，其内置的数据库所包含的信息与国内的实际状况也有一定出入，在分析时不能全面考虑我国材料制造水平、检验水平及设备安装水平。此外，在对泄漏穿孔的概率分析时，该软件对整体(大面积)减薄与局部减薄如何区分没有很好的分析，而且不能与现有的实测厚度的数据很好的关联起来［1］。

2.4 小结

根据RBI风险评估结果，对四蒸馏装置的设备风险分布有了很清楚的认识，通过对腐蚀监检测结果、装置工艺参数、设备运行情况及目前已发生的设备隐患等多方面分析，可以验证风险评估结果的可靠性，并能提高对装置全面风险的认识。如果在装置检修期间进入装置进行腐蚀调查工作，通过设备内部腐蚀形貌、状况的观察、腐蚀垢样的分析及更大量的测厚数据的分析，可以更全面的掌握该装置的腐蚀信息，验证风险评估的有效性及可靠性，从而指导我们正确有效的利用风险评估结果指导装置运行期间的管理及建维修计划的制定。

3 建议及展望

在RBI评估过程中，很重要的一点就是根据设备目前的失效机理来计算未来的设备失效速率，因此对装置失效模式的准确认识和把握是保证RBI评估有效性的重要因素。评估人员对同类装置的认识和经验是不容否定的，但针对具体装置，特定的现场环境和设备，其调查和认识的深度总会有一定的局限性，这势必影响分析结果。因此，全面认识装置的运行状况及腐蚀状况，对装置的RBI风险评估的可靠性是至关重要的，而腐蚀调查正是广泛了解装置设备、管线腐蚀状况，全面积累相关装置腐蚀失效信息，建立完善装置腐蚀数据库的有效手段。因此，开展“基于装置腐蚀调查的RBI风险评估”，可以在风险评估过程中，将腐蚀调查的结果纳入评估分析中，例如对调查中发现的腐蚀严重的设备管线，在评估时提高其失效可能性，对局部减薄的部位、制造有缺陷的设备均可人为的提高其风险;相应的也可以降低腐蚀轻微设备的腐蚀速率，从而提高风险评估结果的有效性和实用性;以有效提高装置运行期间管理方案及检修方案的制定。

针对“基于装置腐蚀调查的RBI风险评估”工作的开展，提出以下建议及展望:

(1)广泛开展装置的腐蚀调查工作，了解各装置腐蚀状况，深刻认识其典型失效模式。记录总结装置设备在运行工况条件下易发生的腐蚀类型、腐蚀部位、腐蚀材料、腐蚀特征、腐蚀影响因素等。

(2)记录总结各装置腐蚀失效案例，结合装置腐蚀调查工作的结果，建立装置腐蚀档案或数据库。

(3)将数据库数据引入并应用到RBI风险评估中，提高评估效果。

(4)搭建一个数据平台，包括RBI评估结果、装置资产完整性管理数据、设备数据、装置腐蚀数据和检测数据等，提高装置的风险管理水平。

(5)建立一个动态循环。风险评估与设备的全过程管理结合起来，用风险评估来指导设备在线检测和定期检验，用腐蚀调查结果及设备检测、检验结果来验证风险评估结果，这样周而复始，建立动态循环。

［1］陈学东，等.基于风险的检测(RBI)在中国石化企业的实践及若干问题讨论［J］.压力容器，2004，8(121):40-41.

［2］邵建雄.RBI在炼化企业的应用与思考［J］.石油化工设备技术，2008 29(3):44.

［3］API581-2000译文:附录 C--定量风险检验分析工作手册［C］.

［4］杨振林.RBI技术在特种设备检验中的应用［J］.中国质量技术监督，2007，12:49.

Application of Risk－based Inspection in Petroleum Refinery Process Unit

Wang Jing，Liu Zhongyou
(SINOPEC Beijing Yanshan Petrochemical Co.，Ltd.，Beijing 102503)

Risk－based inspection is a new equipment management technique which is based on risk management concept.Corrosion investigation，which has been widely applied in petrochemical plants during their turnarounds，is an effective measure to get corrosion information and evaluate the corrosion conditions of equipment.The work activities of corrosion investigation and risk － based inspection of petroleum refinery in Yanshan Petrochemical Co.，Ltd.are introduced.The assessment results of No.4 distillation unit are discussed in detail.The concept and assumption of risk－based inspection of equipment on the basis of corrosion investigation is then proposed，and the corresponding recommendations and prospects are presented.The two kinds of work proceed together firstly，and the results are applied，verified and serve as reference to each other to improve the effectiveness and practicability of risk assessment.All above attempts provide a good guidance for the implementation of work activities of equipment corrosion and protection.

RBI risk assessment，corrosion investigation，failure，corrosion database

X74

B

1007－015X(2012)02－0051－05

2012－02－ 01;修改稿收到日期:2012－02－20。

王静，女，工程师，燕山石化生产运行保障中心防腐监测部从事炼油设备的腐蚀防护工作。E-mail:wangjing03.yssh@sinopec.com

(编辑 王菁辉)