RBI检测技术在长北天然气处理厂的应用

摘 要：目前，长北天然气处理厂已经投运5年，部分压力容器、压力管道、常压储罐已经出现了不同程度的锈蚀，亟需开展相关检测评价工作。为避免以往检测的盲目性、无序性、投入大、准确性低等弊端，我们提出了建立在风险分析基础之上的管道检测（RBI）与评价方法。基于风险的检测技术方法（risk-based inspection），RBI是近十年来国内引进的一门新兴学科，是针对设备的风险提出以优化设备检验和管理的一种系统方法.我们引入国内外管道无损检测的最新技术，对厂内设备、容器、管道的腐蚀情况实施精确检测和定量分析，做到对危险设备重点监控，从而提高设备运行的安全性。

关键词：基于风险的检测技术 风险分析 腐蚀机理 检验计划

一、RBI 技术简介

基于风险的检验（Risk Base Inspection，简称RBI）是以风险分析为基础，通过对系统中固有的或潜在的危险及其后果进行定性或定量的分析、评估，发现主要问题和薄弱环节，确定设备风险等级，从安全性与经济性相统一的角度，对检验频率、检验程度进行优化，使检验和管理行为更加经济、安全、有效。通过RBI技术的实施，可以有效地节约检验、检修成本，降低设备运行风险，为生产装置长周期安全运行提供可靠的技术保障。

二、RBI检测技术与传统检测技术的比较

传统的设备检验则是基于保守的安全考虑，按照相关法律法规的要求，刚性的设定一个相对固定的检验周期，造成检验频率、检验程度与设备风险的不对称，忽视了安全性与经济性的统一、协调。传统的检验系统性、全面性较好，但是相对而言校验的针对性不足，存在以下两个缺点：1、基本上是一次性全部检验，重点不突出，检验工作量大，造成了较大的经济浪费；2、由于检验工作中存在相当多的高危作业，从而增加了检验工作的风险系数，不利于安全生产。

风险管理理念引入到设备检验之中，其检验行为是基于风险之上的。因此，RBI技术是全面考虑安全性、经济性及潜在失效风险的优化检验策略，同时也是科学的决策支持工具和安全管理手段。

RBI对在役设备不采用常规的检验方法，而是将设备发生事故的可能性（几率）和事故造成的危害程度（经济损失）进行综合考虑，将设备划分成不同的风险等级，在保障安全生产、控制风险的前提下，对高风险设备增加控制投入，进行重点检验，对低风险设备减少控制投入，这是提高资源配置合理性的有效途径。RBI是一种系统和动态的检验方法。一方面RBI充分考虑设备早期的检验结果和经验、服役时间、设备损伤水平和风险等级来确定检验周期。另一方面RBI提供了合理分配检验和维修力量的基础，它能够保证对高风险设备有较多的重视，同时对底风险的设备进行适当的评估，允许操作者将精力集中于高风险的设备上，应用有效的检验技术加以检测，在降低成本的同时提高设备的安全性和可靠性。

通过RBI技术，采取有效的检验方式，带来的不仅仅是检测费用上的节省，更重的是通过显著降低设备运转的风险，带来巨大的间接利益。

三、RBI 检测技术在长北天然气处理厂的应用

本次检测对CPF处理厂内设备实施风险评估和风险管理的过程，主要确保以下两个方面：1、确定介质腐蚀产生的容器壁厚减薄对压力容器的安全运行造成的风险值，并通过风险值的定量计算确保设备运行的安全隐患点。2、通过对本次检测的结果分析制定相应的检验计划；探究设备失效的机理，采取相应的应对措施。

风险的构成要素：风险=失效发生的可能性（L o F）×失效后果的严重性（C o F）

风险（设备项）=∑风险（i）

式中（i） 代表一种事故情况，风险（设备项）代表每台设备的风险。风险的单位取决于所考虑的后果，对可燃性和毒性后果为一定时间内的影响面积（平米/年），对环境或营业中断为一定时期内的损失费用（元/年）。

对于后果计算，应考虑失效时应考虑容器、管道内盛装的毒性、易燃、易爆等物料泄露所引起的对人身安全、设备装置损坏、环境污染及停产造成的影响。在RBI计算中，一般将这些计算为经济损失，即折算为人员伤亡费用、设备维修费用、环境清理费用、停产损失费用，最后累加得到总的经济损失费用。

长北天然气处理厂的主要装置包括：

天然气预处理装置：主要设备为2具入口分离器。

天然气脱水脱烃装置：主要设备为4具原料气预冷器、2套低温分离器、2套满液蒸发器、2套气液分离器、2套凝析油换热器、2套导热油加热器。

丙烷制冷装置：主要设备为3具油分离器、3具油冷却器、3套经济器、2套蒸发式冷凝器、2套虹吸筒、2套储液罐

甲醇再生装置一套； 主要设备为4具过滤器、一套醇烃液—废水换热器、一套导热油加热器、一具甲醇再生塔、一具重沸器、一具塔顶回流罐、一具缓冲罐。

凝析油稳定装置一套； 一具进料分离缓冲罐、一具重沸器、一具再生塔

外输计量装置一套，主要设备为3套计量撬。

1.检测目的

本次检测主要从材料及腐蚀检测、工艺、操作、HSE四个方面进行，检测的主要目的如下：

1.1进一步完善厂内设备的操作工艺指标。

1.2验证和细化RBI评估中使用的数据。

1.3通过RBI项目的评估结果确定厂内设备存在的风险在经济和财政方面的影响。

1.4通过RBI项目评估和量化厂内设备存在的风险在健康、安全、环境方面的影响。

1.5回顾并优化RBI项目采用的检测技术、基于对设备风险的等级划分确定下次检测计划。

2.检测内容

本次检测范围：

2.1厂内所有压力管道和不带压管道。2、压力容器和常压储罐。

具体内容分解：

腐蚀循环（21项），静设备111项，管线标签1690项，冷却器（4）过滤器（27个）换热器（29），压力容器（49）管道分组（113）

重点检测设备：

南北干线收球筒（2R-2900，1R-2900）

入口分离器（1V2000，2V2000）

低温分离器（1V2201，2V2201）

三相分离器（1V2202，2V2202）

凝析油稳定塔（C2301）

甲醇再生塔（C2501）

凝析油和甲醇储罐（T0601 T0603）

外输计量管线

丙烷制冷装置（1SK-2203A/B，2SK-2203A/B）

3.RBI检测技术手段和实施流程：

RBI项目实施的目的：建立一个基于对失效发生的可能性和对设备造成的危害的充分理解之上的腐蚀管理项目，并对之实行卓尔有效的管理。通过对检测对象的数据进行临界分析计算了解腐蚀速率，并对失效机理进行分析，允许我们对选择的对象做出最乐观的估计。项目实施的主要步骤如下表。

本次检测我们首先对监测对象进行宏观检查，然后针对不同的设备采用了超声波A-scsn扫描、C-scan扫描、远场红外检测。

该管线走势如上图所示，管线材质为20#钢，我们针对该段管线采用检测精度较高的A-SCAN扫描技术进行壁厚测量分析，具体数据见下表。

1S检测点L0（0点钟）方位平均厚度为4.14mm， L3（3点钟）方位平均厚度4.59mm， L6（6点钟）方位平均厚度4.61mm。统计结果表明，污水管线腐蚀严重点在管线顶部。我们使用 Criticality Matrix 软件对数据进行分析，结果显示该条管线使用风险值为H，即该段管线使用风险级别为高。

四、 效果分析及采取的相应对策

1.RBI检测风险分析结果：

我们对全厂重点设备（包括压力管道）的检测结果如下，有8个被检测对象具有级别为“高”的风险，有39个被检对象具有级别为“较高”的风险。具有“高”风险的被检对象主要为：天然气管线、湿气管线、污水管线。风险级别为“较高”的被检对象主要为：干气管线、凝析油管线、外输管线。

重点检测对象检测结果如下：

1.1南干线管线处于较低的腐蚀速率下，管线运行的风险值满足我们的目的。

1.2北干线的UT检测结果表明：在去年智能清管发现的点蚀部位（局部壁厚减薄20%-28%）没有出现显著的壁厚减薄现象，计算获得实际腐蚀速率为0.1mm/y，表明我们的腐蚀管理取得了效果。

1.3厂内入口分离器污水管线由于风险级别最高，已经更换了该段管线。

2.失效机理分析

CPF厂内管线和压力容器主要的潜在失效机理有：内部腐蚀减薄（包括均匀腐蚀减薄和局部腐蚀减薄）、应力腐蚀开裂、外部腐蚀三种情况。

2.1二氧化碳气体腐蚀：当二氧化碳输送过程中因温度变化产生冷凝液时，二氧化碳会与凝结水结合生成腐蚀性的碳酸，碳酸会对碳钢钢管和低合金钢造成腐蚀。

2.2由于污水管线中含有微量硫化氢，湿硫化氢会与二氧化碳联合作用形成较严重的局部腐蚀。管线中产生硫化氢应力腐蚀开裂主要是有两个因素，污水的PH值和水中的硫化氢含量，管线的腐蚀速率和污水的酸性与硫化氢含量正相关。

2.3外部腐蚀：主要指保温材料下的层下腐蚀，主要由于保温材料与金属表面的水的聚集形成的，一般会形成局部点蚀造成管线薄厚减薄，对于碳钢和低合金钢表现为腐蚀减薄，对奥氏体不锈钢表现为产生应力腐蚀裂纹。厂内检测表明仅有个别管线出现外部腐蚀，并且度很低。

3.建议及下一步计划

3.1本次检测发现腐蚀最严重的地方为污水管线，由于技术手段原因，本次检测我们对于换热器只检测了壳程表面，内部管束实际上由于两侧均有介质流动，才是腐蚀最严重的部位。因此，下次检测计划将换热器管束的检测包括在内，检测重点为原料气预冷器，凝析油换热器、导热油加热器。

3.2对本次检测分析风险级别为“高”“较高”的设备缩短PM工单维护周期，明年检修期间继续实施无损检测，充分了解设备的安全等级。

3.3南北干线延迟清管周期，操作清管周期由每年5次延迟为每年2次，定于5月份和十月份各一次。

3.4 2010年9月份智能清管发现的5个壁厚减薄点计划在本次检测6个月后（2012.2）再次检测。

3.5停止以前的管线壁厚测量，在SAP系统建立基于本次检测确认的监测体系。

参考文献

[1]《基于风险的检验在我国石化企业中的应用研究》——杨旻学 《北京化工大学2007》P12-26

[2]《基于风险检测的技术方法介绍》——姜春明 李奇 兰正贵《石油化工腐蚀与防护2005.1》P33-34

[3]《基于风险的检测技术方法RBI在燕山石化裂解乙烯装置中的应用与研究》——解进《大连理工大学专业硕士学位论文2009.1》P7-8

作者简介：雷普瑾（1984-）男，汉，甘肃庆阳人，助理工程师，主要从事天然气处理厂设备管理工作。

姚呈祥（1979-）男，汉，甘肃庆阳人，助理工程师，主要从事天然气生产运行工作。

钱俊峰（1986-）男，汉，江苏盐城人，助理工程师，主要从事天然气生产运行工作。