摘要 基于風(fēng)險的檢測(risk-based inspection, RBI)是基于風(fēng)險管理思想的設備管理新技術(shù)。在20世紀90年代，API就制定了關(guān)于RBI的推薦性標準AP1580，該技術(shù)目前在世界上已經(jīng)得到了廣泛的應用。本文闡述了RBI技術(shù)中風(fēng)險分析的基本思想，著(zhù)重介紹了RBI危險辨識、RBI風(fēng)險評估和RBI風(fēng)險排序等主要過(guò)程。

　　關(guān)鍵詞 基于風(fēng)險檢測 風(fēng)險評估 失效概率 失效后果 設備失效機理

　　(1)引言

　　20世紀90年代初，美國石油協(xié)會(huì )(API)開(kāi)始在石化設備開(kāi)展基于風(fēng)險的檢驗(risk-based inspection, RBI)，并提出了RBI技術(shù)的規范即API1580。在英國、法國和德國等國家，也制定和發(fā)展了適合本國國情的RBI技術(shù)。在亞洲，韓國和日本也采用了與其相同的一些措施。目前，RBI技術(shù)在世界上已經(jīng)得到了廣泛的應用。

　　RBI在國內作為一個(gè)新生事物，已經(jīng)受到了石油化行業(yè)的高度重視。目前，RBI技術(shù)在世界上已經(jīng)得到了廣泛的應用。

　　RBI在國內作為一個(gè)新生事物，已經(jīng)受到了石油石化行業(yè)高度重視。目前，我國很多企業(yè)和科研院所都在為企業(yè)實(shí)施RBI進(jìn)行寶貴的探索。結合對RBI的工作情況，下面談一下對RBI中風(fēng)險評估方法的一些認識。

　　RBI技術(shù)以風(fēng)險為基礎，RBI技術(shù)通過(guò)RBI評價(jià)實(shí)現它對風(fēng)險的管理。風(fēng)險是事件發(fā)生的概率和與事件相關(guān)聯(lián)的后果的結合：風(fēng)險=概率×后果。RBI風(fēng)險評估分為定性、半定量和定量3種方法，這3種方法在A(yíng)P1580里面有詳細的介紹。企業(yè)進(jìn)行RBI風(fēng)險評估的形式取決于環(huán)境、分析要求等因素。便是對于所有的RBI風(fēng)險評估方法必須包括的要素為：①RBI危險辨識;②RBI失效概率的評估;③RBI失效后果評佑;④RBI風(fēng)險計算;⑤RBI風(fēng)險排序;⑥風(fēng)險的再評估。

　　(2)RBI危險辨識

　　在RBI分析中，傳統風(fēng)險分析的一些階段被做了不同的處理。例如，危險識別是傳統風(fēng)險分析中的一個(gè)關(guān)鍵步驟，而RBI是將風(fēng)險分析和機械完整性這兩上原理組合的一種混合方法，其著(zhù)重于由設備內流體、溫度、壓力和設備材質(zhì)等相互作用形成的設備退化機理的歸類(lèi)和劃分。該過(guò)程包括設備物流的識別和物流系統化的劃分。

　　工廠(chǎng)中相同的工藝過(guò)程流體往往具有大致相同的流體組成。在RBI分析把組分相同的流體定義為一個(gè)物流。在物流的劃分過(guò)程中起主導作用的流體的化學(xué)組分。當管道中流體的化學(xué)組成發(fā)生變化時(shí)，就要定義一個(gè)新的流來(lái)對其進(jìn)行描述。物流的劃分是RBI分析的基礎。通過(guò)物流的劃分就把設備或管道根據其內部流動(dòng)的流體進(jìn)行了一個(gè)“粗略”的歸類(lèi)。

　　系統化是進(jìn)行整個(gè)RBI分析的基礎。RBI分析就是建立在系統化的基礎上的。系統化的過(guò)程就是對前面物流進(jìn)一步細化的過(guò)程。系統工程物流的一部分，具有大約相同壓力和溫度的流可以劃為一個(gè)系統。在一個(gè)物流中，流體的操作壓力或溫度可能是發(fā)生變化的，這可能導致相同的物流產(chǎn)生不同的失效機理或失效速率，這就有必要引進(jìn)系統的概念。例如經(jīng)過(guò)換熱器的一個(gè)物流，在經(jīng)過(guò)換熱器前后溫度發(fā)生了變化，從而可能導致流體對管道腐蝕速率或腐蝕機理的改變，所以就需要把換熱器的這個(gè)物流劃分為兩個(gè)系統。

　　在該過(guò)程中，利用傳統風(fēng)險評估中的危險辨識方法對分析也是非常有幫助的。這些方法有：①危險與可操作性分析;②失效模式與影響分析;③檢查表;④故障樹(shù)分析。

　　(3)RBI失效概率的評估

　　在進(jìn)行設備失效概率評估之前，首先要進(jìn)行設備失效機理的識別。設備失效機理的識別，是根據設備物流和系統的相關(guān)信息并結合設備的材質(zhì)等來(lái)確定設備的失效機理。RBI考慮的設備失 效機理有內部腐蝕、外部腐蝕、焊縫腐蝕、鋟蝕、蠕變、內部應力腐蝕開(kāi)裂、外部應力腐蝕開(kāi)裂、脆化、疲勞、濕H2S開(kāi)裂等，這些失效機理基本上包含了石化設備的所有失效類(lèi)型。設備失效機理分析重點(diǎn)在研究那些設備易感的全部退化機理，集中在那些容易發(fā)生各種退化機理的設備上。

　　RBI失效概率的評估主要是根據設備失效機理(設備內的流體介質(zhì)、設備的材質(zhì)和工藝參數等因素)來(lái)評估設備的失效概率。在失效概率的評估過(guò)程中，很重要的一點(diǎn)就是根據設備目前的失效機理來(lái)計算未來(lái)的設備失效速率。失效概率的評估分為定性、半定量和定量3種方法。

　　1 定性方法

　　設備失效概率的定性評估就是通過(guò)使用“非常不可能”、“不可能”、“可能”、“經(jīng)常發(fā)生”、和“頻繁發(fā)生”或者使用“高”、“中”、“低”等術(shù)語(yǔ)來(lái)表示設備失效的概率。在評估之前，必須對這些術(shù)語(yǔ)進(jìn)行明確的描述。通常這些失效等級都有一個(gè)最大的失效概率值來(lái)區分這些失效概率間的區別。

　　2 半定量方法

　　設備失效概率的半定量評估是根據設備的材質(zhì)、設備內的介質(zhì)、操作運行的工藝參數和工廠(chǎng)相關(guān)的一些技術(shù)數據，使用一些失效計算模型來(lái)計算設備的失效概率情況，進(jìn)而判斷失效概率等級。對于每一種失效機理，RBI中都有相應的計算模型。根據設備的每一種失效模型并結合設備操作情況、日常維護情況來(lái)進(jìn)行設備失效概率的評估。下面舉一個(gè)金屬減薄的例子：

　　在RBI模型中減薄的機理有：鹽酸腐蝕、高溫硫化物/環(huán)烷酸腐蝕、高溫H2S/H2腐蝕、硫酸腐蝕、氫氟酸腐蝕、酸水腐蝕、胺腐蝕和高溫氧化等機理，計算過(guò)程如圖1。

　　圖1 金屬減薄的計算過(guò)程

　　3 定量方法

　　目前，世界上有很多關(guān)于設備的失效速率和事件失效原因的統計數據庫。當缺少其他一些信息的時(shí)候，這些數據庫的統計數據就可能用來(lái)預測設備失效的概率。定量的評估就是根據這些基礎的失效數據庫中的失效概率，然后加上適當的因子進(jìn)行合適的修正來(lái)預測設備的失效概率。AP1581就是使用這種評估方法進(jìn)行的評估。修正因子是對具體設備的一個(gè)修正，取決于具體設備的管理、運行狀態(tài)和周?chē)沫h(huán)境。

　　(4)RBI失效后果評估

　　RBI后果評估要考慮生產(chǎn)、安全和環(huán)境3個(gè)方面，采用了對生產(chǎn)的損失、經(jīng)濟損失、人員傷害和環(huán)境破壞等原則來(lái)計算設備的失效后果。

　　1 定性后果分析

　　定性方法包括確定單元、系統或設備失效帶來(lái)的后果嚴重程度。定性失效后果可以對每一個(gè)單元、系統、設備組或單個(gè)設備零件單獨進(jìn)行估算。

　　對定性方法，后果等級可以分類(lèi)為“非常高”、“高”、“中”、“低”和“非常低”5個(gè)等級或者使用“高”、“中”、“低”3個(gè)等級。對于每一種后果等級在進(jìn)行評估之前都應該進(jìn)行詳細的定義。例如，設備失效以后對工廠(chǎng)生產(chǎn)的后果影響(見(jiàn)圖2)：

　　圖2 失效后果評估的生產(chǎn)影響

　　等級高：失效會(huì )引起工廠(chǎng)停工。

　　等級中：失效會(huì )造成操作問(wèn)題或產(chǎn)量的損失。

　　等級低：有可備用的生產(chǎn)設備;失效對工廠(chǎng)生產(chǎn)沒(méi)有影響應或影響很小。

　　2 定量后果分析

　　定量方法包括使用模型描述失效事件對人員、財產(chǎn)、生產(chǎn)運行和環(huán)境的影響。定量失效模型中通常含有一個(gè)或多個(gè)標準的失效模式和結果。對于泄漏后的后果取決于泄漏流體的性質(zhì)和泄漏的能量。圖3為RBI失效后果的定量評估過(guò)程：

　　圖3 RBI失效后果的定量評估過(guò)程

　　對于這些泄漏后果的計算可以使用一些專(zhuān)門(mén)的軟件包進(jìn)行詳細的計算，如SAFETI軟件包、NEPTUNE軟件和SHELL GLOBLE SOLUTIONS軟件等。

　　(5)RBI風(fēng)險計算

　　設備失效概率和失效后果的評估之后，就可以計算出設備的風(fēng)險等級。設備的風(fēng)險等級反映了設備失效概率和失效后果兩方面的內容。是對設備失效一個(gè)全面的表征，通過(guò)風(fēng)險評估，可以對工廠(chǎng)設備按風(fēng)險等級的高低進(jìn)行排序。

　　RBI風(fēng)險計算是結合設備失效概率評估和失效后果評估兩個(gè)方面。評估過(guò)程中要對設備每一種失效模式的概率和后果都要進(jìn)行考慮。如要風(fēng)險以定性的風(fēng)險矩陣表示，則可以使用的矩陣有5×5矩陣或3×3矩陣。

　　圖4 RBI評估的5×5風(fēng)險矩陣

　　圖4是5×5矩陣，安將失效概率的失效后果都分為5個(gè)級，而對于設備最終的風(fēng)險則分為“非常高”、“高”、“中”、“低”4個(gè)等級。這種5×5矩陣基本上采用了傳統風(fēng)險評估中所使用的矩陣形式。

　　目前，在RBI分析的生產(chǎn)實(shí)際中，很多采用了3×3矩陣。這種矩陣在分析過(guò)程中簡(jiǎn)單、易行。

　　圖5 RBI評估的3×3矩陣

　　圖5是3×3矩陣，安將失效概率和失效后果都分為“高”、“中”、“低”3個(gè)等級，但它將設備的風(fēng)險分為5個(gè)等級。在設備的風(fēng)險分類(lèi)上較5×5矩陣更加細化。同時(shí)它根據風(fēng)險等級制定不同的檢測計劃時(shí)也更加具有針對性，對同樣風(fēng)險根據它們失效的概率和失效后果的不同制不定期不同的檢測計劃。例如對同樣是風(fēng)險等級2的設備，有的設備可能是失效概率為“高”而失效后果為“中”，而有的設備可能是失效概率為“中”和失效后果為“高”，雖然這兩種設備的風(fēng)險等級都為2，但是制定的檢測計劃是不同的。

　　(6)RBI風(fēng)險排序

　　通過(guò)實(shí)施RBI，對工廠(chǎng)的全部設備進(jìn)行風(fēng)險排序，區分那些不需要檢測或風(fēng)險降低措施的裝備，使檢測和管理行為可以更加有效，更加集中。即按照風(fēng)險排序的結果只對工廠(chǎng)中10%——20%的設備進(jìn)行檢測，從而達到消除工廠(chǎng)內80%——90%風(fēng)險的目的。

　　在風(fēng)險排序過(guò)程中，最重要的一個(gè)問(wèn)題就是識別出設備失效概率和失效后果對設備風(fēng)險的影響程度。通過(guò)風(fēng)險評估給出了每一項設備的失效概率和失效后果，RBI根據設備可能發(fā)現的失效模式制定檢驗任務(wù)，對具體失效模式的有效檢驗主要體現在檢驗方法的選擇上，只有有效檢驗才能真正起到管理風(fēng)險的目的。高失效后果的項目應當受到全面更有效的檢測，RBI根據設備的失效后果同時(shí)結合考慮設備的夫效概率確定了檢測的內容。

　　通過(guò)RBI風(fēng)險排序可能將檢測資源更合理地應用于高風(fēng)險設備，促進(jìn)非介入式檢測技術(shù)的應用，減少不必要的停車(chē)，從面為工廠(chǎng)長(cháng)周期運行打下良好的基礎。

　　(7)RBI風(fēng)險的再評估

　　RBI 風(fēng)險評估是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程(見(jiàn)圖6)。RBI評價(jià)是基于當時(shí)的數據和認識，隨著(zhù)時(shí)間的推移，不可避免會(huì )有變化，所以需要更新評價(jià)的結果，對變化過(guò)程有效的加以管理。

　　RBI再評價(jià)需要考慮退化機理的變化、檢測活動(dòng)的影響、工藝和設備改變、評價(jià)前提的變化、風(fēng)險減緩策略的影響等。實(shí)施RBI再評價(jià)的時(shí)間可以在發(fā)生重大變化之后;如果沒(méi)有重大變化，規定時(shí)間之后也要進(jìn)行再評價(jià);實(shí)施風(fēng)險減緩策略后和維護轉變之前和之后都應實(shí)施RBI再評價(jià)。

　　圖6 RBI 風(fēng)險評估的動(dòng)態(tài)過(guò)程

　　(8)小結

　　1) RBI風(fēng)險分析就是對設備運用風(fēng)險評估的原理，考慮設備發(fā)生失效概率和失效后果大小，最后根據風(fēng)險值的排序，確定相應的檢測措施。

　　2) RBI風(fēng)險評估是一個(gè)非常靈活的過(guò)程，企業(yè)可以根據自己工廠(chǎng)的情況選擇不同的RBI風(fēng)險評估方法。

　　3) RBI評估是基于風(fēng)險管理的體制的體系進(jìn)行的風(fēng)險評估，企業(yè)實(shí)施RBI必須要以一種系統化、體系化的思想來(lái)進(jìn)行。

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