定量风险评价技术(RBI)在天然气站场的应用

【摘要】定量风险评估（RBI）是近年来迅速发展起来的完整性管理技术，RBI技术能够有效地评估设备的风险，优化检验策略，使检测更具针对性，节省了大量的检测时间和维护资源，延长了装置运行周期，提高了企业的经济利益。

【关键词】定量，风险，评价，天然气站场

一、定量风险评价技术（RBI）的计算原理

RBI就是基于风险的检验，即以设备破坏而导致的介质泄漏为分析对象，以设备检验为主要手段的风险评估和管理过程。它主要关注因为材料劣化而引起的设备破坏，主要通过检验来控制设备的风险。风险就是对不希望发生的事物的危险性的量度，其基本要素为：事故的可能性和事故的后果两个方面。各方面证据表明，风险在各设备中不是均匀分布的，几乎所有的设备风险（约为设备总风险的80%）由少量设备（不足设备数量的20%）承担。而RBI技术通过对设备失效机理的判断，合理的配置检验资源，可以把检验和管理的重点集中于少量的高风险的设备，从整体上减少了检验和维护成本，提高了设备的安全性和可靠性，真正降低了设备的潜在风险。

1、编制RBI 项目数据库。大量可靠的资料是做好RBI工作的基础。这些资料包括：设计资料、工艺流程图（PFD）、管道与仪表流程图（PID）、设备的结构与材料、工艺操作资料、流程物料的量与组成、装置更换费用、周边环境受破坏后恢复所需费用等。这些资料还需认真核对，改正其不正确部分，然后整理成为进行RBI工作的专用数据库。

2、确定损伤机理与腐蚀回路。此处要确定的是，在使用期内会使受压部件逐渐受到损伤直到引起设备失效的主要损伤机理。天然气站场所确定的损伤机理包括内部腐蚀减薄和外部损伤（包括保温层下腐蚀、大气腐蚀和埋地管线的土壤腐蚀）。这些损伤机理是根据站场里所提供的资料，对天然气管道输送天然气站场工艺与腐蚀情况的了解、API581所提供的资料与数据、参考同类装置的失效分析资料并听取DNV材料与腐蚀专家的意见，经综合分析后确定。因此，本次RBI分析中对损伤机理与损伤速率的确定，从总体而言，充分考虑了各种可能不利因素，待以后经过测量与检验取得实际数据，再进行调整。

3、失效可能性的计算。设备或管道的失效可能性是其失效机理的性质和速率的函数，失效的可能性一般用极限状态分析与可靠性指数法求得。计算的步骤如下：

（1）识别损伤机理

（2）预计退化的速率

（3）评估检验历史，根据过去所采用检验方法对检出各种不同形式损伤与损伤速率的有效性来确定置信度。在评估失效可能性时，在ORBITTM Onshore软件中除计算预计腐蚀率时的失效概率外，还要计算2倍与4倍的预计腐蚀率时的失效概率，将此三个失效概率加权后相加作为腐蚀减薄的失效概率。同时，它还要根据过去所采用检验方法对检出各种不同形式损伤与损伤速率的有效性来确定置信度。对每种损伤机理的失效可能性，由软件综合上述因素得出可能性系数。

4、物流回路划分和失效后果的计算。在失效后果计算前，根据PFD和PID以及和安全和工艺工程师的讨论，将天然气站场内主要工艺系统按照PID图与PFD图分成若干个流程物流回路，划分流程物料回路的原则是当该段中任一设备或管道失效时，只有此回路中的物料会泄出，而其它隔离段中物料不可能泄出，因此该隔离段中设备与管道发生失效时其失效后果即按此隔离段内的泄出物料进行计算。失效后果按照泄出流体物料的性质与量进行计算，物料泄出量与泄出速率的主要影响因素有泄漏孔径的大小、流体粘度与密度以及操作压力。高压大直径管道或容器发生断裂的后果肯定要比低压小直径管道发生孔蚀泄漏的后果要严重得多。物料性质对后果的影响主要是毒性、易燃性与化学活性等因素，这些因素影响到后果危害的区域大小与损伤程度。

5、风险计算。在计算得到失效可能性与失效后果后，即可按下式计算风险：风险=失效可能性×失效后果一个高风险的设备可以是高的失效可能性与低的失效后果，也可以是高的失效后果与低的失效可能性。设备的检验方法仅对失效可能性有影响。而对失效后果没有影响。

二、RBI在天然气站场的应用

根据基本设计数据，将数据输入ORBIT软件后，计算了站场所有数据齐全的每台设备与每根管道的风险。将风险计算结果对设备/管道按失效可能性与失效后果分类后作出的5x5矩阵图，由矩阵图可清楚地看出现在与未来不同风险级别设备所占的数目及比例。本次对天然气站场的设备21项，压力管道244项，共计265个设备项进行了评估。通过计算天然气站场连续运行5年后，即在2015年6月时的系统风险，确定出在此期间内其风险超出可接受准则的设备及管道，以辅助未来整个装置的安全运行。

1、风险分布。2010年6月，管道平均风险为4，500 RMB/年，而压力容器的平均风险值较低。在总风险中，管道的累积风险较高，为1，100，000 RMB/年。在总风险中管道的风险占较高的百分比，主要是由于管道的数量较多及高的平均风险引起的。

2、损伤机理。在天然气站场主要工艺系统中，设备与管道存在的损伤机理主要是腐蚀减薄与外部损伤，并相应算出不同损伤机理使之失效的可能性系数>10的设备与管道的百分率。至2010年6月，由于装置投用不久，且内部介质较洁净，计算出所有设备的失效可能性系数均小于10。

3、风险影响。如采用按RBI分析后所建议的方法进行检验，到2015年6月，根据设定的可接受的风险准则，13%的设备与管道的风险无变化，有87%的风险会增高。风险增高项是因为低损伤系数和低于风险准则及检验准则而不要求进行检验的低风险项。如不进行RBI 检验， 装置中设备与管道的总风险到2015 年6 月将增加到24，685，974RMB，而如采用RBI方法进行检验，风险可降低84%，总风险可降低到3，886，660RMB。

参考文献：

[1]黄贤滨，李延渊，兰正贵。新一代设备管理技术——基于风险的检验。石油和化工设备，2004年

[2]陈学东。基于风险的检测（RBI）在实践中若干问题讨论。压力容器，2005年

[3]吴庆洋，基于风险的检验（RBI）在镇海炼化的应用级体会。石油化工安全环保技术，2008