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重要石油化工装置基于风险的检验与保障 项汉银 中国石油化工股份有限公 司 化工事业部 ， 北京1 0 0 7 2 8 摘要 介绍 了中石化乙烯裂解、 乙二醇 、 P T A、 氯乙烯、 苯乙烯等重要石油化工装置开展 R B I 评估结 果 ， 简要讨论 了这些装置风险的主要影响因素， 并就化工装置进 一步开展 R B I 评估工作 ， 通过 R B I 降低大修开盖率提出了建议。 关键词 R B I ； 风险评估 ； 检验策略 ； 开盖率； 安全保障 中图分类号 O 2 1 1 ． 6 7 ； T Q o 5 1 ． 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 4 8 3 7 2 0 0 9 0 5 0 0 5 1 0 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 4 8 3 7 ． 2 0 0 9 ． 0 5 ． 0 0 9 Ri s k Ba s e d I ns p e c t i o n a nd Sa f e t y I ns u r a nc e f o r I mpo r t a nt Pe t r o c he m i c a l Uni t s XI ANG Ha n yi n D e p a r t m e n t o f C h i n a P e t r o l e u m C h e m i c a l C o r p o r a t i o n ， B e i j i n g 1 0 0 7 2 8， C h i n a Abs t r a c t I n t h i s p a p e r ，r i s kb a s e d i n s p e c t i o n r e s u l t s a r e p r e s e n t e d f o r s u c h i mp o r t a n t p e t r o c he mi c a l U - n i t s a s t h e e t h e n e p y r o l y z e r ，g l y c o l ， P T A，c h l o r o e t h y l e n e a n d s t y r e n e e t c ．Ma i n r i s k i n fl u e n c e f a c t o r s a r e b r i e fl y d i s c us s e d f o r t h e s e p l a n t s ． S o me s u g g e s tio n s o n f u r t he r RBI a s s e s s me nt s a r e a l s o g i v e n t o r e d uc e l i d o p e n r a t e s o f p l a n ma i n t a i ni n g ． Ke y wor ds RBI ； r i s k a s s e s s me n t ； i ns p e c t i o n s t r a t e g y； l i d o p e n r a t e； s a f e t y i n s u r a n c e 1 前言 基于风险 的检验 R B I 技术是在追求 系统安 全性与经济性协调统一的理念上建立起来的一种针 对承压设备系统以风险评价为基础的优化检验策略 的方法。它通过对承压设备的潜在损伤机理、 失效 模式 、 失效概率 、 失效后果等方面进行科学分析 ， 对 设备和管线进行风险排序 ， 找出主要 问题和薄弱环 节， 通过实施检验和风险减缓措施， 将风险降至可接 受的范围之内， 在确保承压设备本质安全的同时 ， 通 过优化检验策略降低其运行检修费用。2 1 世纪初， 美国石油学会先后正式颁布 了 A P I B R D 5 8 1与 A P I R P 5 8 0两个文件 ， 为开展石化装置的 R B I 工作提供 了一个统一的基础平 台。 2 l世纪以来 ， 中国也开始 了 R B I 技术的研究与应用工作 J 。2 0 0 3年 ， 中国石 化茂名分公司率先将该技术应用于3 8 万吨／ 年乙烯 装置定量风险评估工作 中， 为该装置创 造具有 国际 先进水平的安全长周期运行记录提供了有力的技术 支撑。2 0 0 6年5月， 国家质检总局下发关于在中国 石化开展 R B I 试点工作 的通知 j ， 为中国石化全面 开展 R B I 试点工作提供了政策依据， 自此拉开了中 国石化装置全面进行 R B I 评估试点工作的序幕。 截止到 2 0 0 8年 1 2月 ， 中国石化 已经有超 过 2 5家下 属企业的近百套装置开展了R B I 工作， 装置类型涵 盖全部炼油装 置 以及包 括乙烯裂解 、 氯 乙烯 、 苯 乙 第2 6卷第 5期 压 力 容 器 总第 1 9 8 期 图4 乙烯装置损伤机理 i 附 ≤ 一 蝴蚀 n scc] 图 7 乙二 醇装 置损 伤机理 因此氯离子应力腐蚀 开裂问题 比较 突 出。除此 之 外 ， 部分塔器 如环氧乙烷解析塔再沸器 出口段 、 乙 二醇浓缩塔 、 乙二醇产 品闪蒸塔 、 放空气 吸收塔等 的进料 12 存在物料 冲刷及有机酸腐蚀 问题 ， 应 引起 重视 。 主要隐患与预防措施 1 从 E O ／ E G装置界 区外贮罐来 的氢 氧化钠 N a O H 溶液的浓度为 3 2 ％ Wt ％ ， 在停工期间如 果有蒸汽吹扫有可能使碱浓缩 ， 因此为避免碱脆发 生 ， 停工时尽可能不要蒸汽吹扫 ，同时注意注碱 口 下游的腐蚀检查 ； 2 C O 水溶液是碳 酸， 对碳钢有强烈的腐蚀 作用 ， 因此 材 料应 选择 3 0 0系列不 锈 钢。干燥 的 C O ， 没有腐蚀， 生产时要注意由于操作条件的变化 水露点提前发生在碳钢设备上。比如 循环气从 c 一 2 0 1 顶部 引出经 E一2 0 2和 E 2 0 6冷 却后在 V一 2 0 1中分 离 其 中 的液 体 。设 计 控 制 露 点 温度 在 E 2 0 6管束 中， 因此 E一2 0 2是碳钢设备 ， E 2 0 6管束 材料是不锈钢 。如果温度和负荷变化 ， 水分压的增 加有可能使露点靠近 E一 2 0 2 ， 从而引起 C O 腐蚀； 3 三效蒸发系统物料 中含有 少量二氧化碳 、 乙醛 、 有机酸及溶解氧等腐蚀性介质 ， 设备材料 以碳 钢为主， 其它工厂此部位的碳钢材料腐蚀比较严重， 材料 已升级到 3 0 4不锈钢 ， 本装置也发现有腐蚀 问 题， 因此要加强检查， 研究对策； 4 环 氧 乙 烷 解 析 塔 E 2 0 4 塔 底 重 沸 器 E 2 0 9 管束泄漏可能和选材低有关 ， 因为有二氧化 碳 ， 如果流速过高就引起碳 钢的腐蚀。流速应控制 在不大于 1 ． 8 m ／ s ， 加热蒸汽温度不大于 1 4 0 o C， 管 ． 束更换时建议材料升级到 3 0 4 L 。 乙二醇装置压力容器检验策略如下 1 全部设备均要求进行 内部或外部宏观检测 和测厚 ， 其 中对所有塔器均要求进人 内部检查 ， 开盖 率约 5 0 ％ ； 2 3台碳钢和 3 l台不锈钢设备存在应力腐蚀 开裂机理 ， 因此应进行相应的内壁磁粉和渗透检测 ； 3 2台设备需进行超声检测。 2 ． 2 ． 3 Y F A装置 R B I 评估 l Y F A装置 设 备 和管 道 的 风 险矩 阵 见 图 8 ， 9 。 R B 1 分析结果表 明， A装置 中仅一 台设备为高风 险 ， 总体风险水平较低 。 P T A装置中设备与管道潜在的损伤类别和主导 损伤机理分布情况见图 1 0 。 主要隐患与预防措施 1 氧化单元设备和处于氧化性含溴醋酸环 境， 生产实践证明， 即使室温下的含溴醋酸冷凝液沉 积 ， 会使 含钼 不锈钢 3 1 6 L管 子在几 个月烂 穿 ， 而 l 0 0 ℃ 以上 的含溴醋酸更为严重 。 本装置温度大于 C P V T 重要石油化工装置基于风险的检验与保障 V o 1 2 6 ． N 0 5 2 o o 9 A B C D E 图 9 P T A装置管道风险矩阵图 图 1 0 r A装置损 伤机理 1 3 5℃的设备与管道 ， 如氧化反应器， 结 晶器与冷凝 器等选用钛材 ， 可以有效地预防腐蚀 ， 但装置 中大于 1 0 5℃ ， 小于 1 3 5℃ 的部分 2 2 0 5双相 不锈钢制设 备、 大于 8 0 c c， 小于 1 0 5℃ 的3 1 6 L设备存在遭受含 溴醋酸的严重均匀腐蚀与点蚀 的可能性 ， 应引起重 视并采取有效的腐蚀监测措施 。 2 由于工艺需要不定期对不锈钢进行碱洗去 除物料垢 ， 或对加氢反应器催化剂再生需高温碱洗 ， 装置部分流程中存在 5 ％N a O H溶液 ， 对于部分碳钢 管线存在碱脆失效可能。另一方面， 碱液中不可避 免会带来少量氯离子， 这就是使装置 中 1 0 0单元和 2 0 0单元中的奥氏体不锈钢设备 和管线的某些死角 与结垢部位存在因氯离子浓缩产生点蚀 ， 甚 至引发 4 应力腐蚀破裂的可能 ， 因此建议应选用优质碱 以尽 可能减少氯离子的危害， 并在进行定期检验时应对 这些重点部位进行认真检查。 3 大检修 中对钛 管换热器进行化学清洗与高 压水射流清洗时不宜采用过高 的压力 ， 否则 易造成 过酸洗并引起严重腐蚀。 P T A装置压力容器检验策略如下 1 全部设备均要求进行内部或外部宏观检测 和测厚， 重点检查局部腐蚀 ； 2 奥氏体不锈钢设备需对焊缝部位和重点死 角部位进行渗透检测抽查 ； 3 3 2台设备需拆除 1 0 ％ 一 2 0 ％的保温 ， 进行 保温层下腐蚀检查。 2 ． 2 ． 4 氯乙烯装置 R B I 评估 J 某氯乙烯 装置设备风险分 布见 图 1 l 。在 1 5 9 台评估设备 中高风险的有 8台， 中高风险 4 1台， 其 余为中和低风险。失效后果主要集中在 C和 D等 级 ， 从失效可能性来看 ， 除两台设备失效可能性等级 为“ 4 ” 外 ， 其余均不超过“ 3 ” ， 失效可能性较小。 中 图 1 1 氯 乙烯装置设备风险矩阵图 图 1 2列出了氯乙烯装置中设备存在的主要损 伤机理 ， 盐酸和 C O 引起的腐蚀减薄是该装置中分 布最广的损伤机理， 除此之外有 2台容器和 1台换 热器分别存在碱 S C C和 C 1 S C C。 图 1 2 氯乙烯装置损伤机理 氯乙烯装置压力容器检验策略如下 1 全部设备均要求进行 内部或外部宏观检测 和测厚 ， 开盖率约 4 5 ％ ； 第 2 6卷第 5期 压 力 容 器 第 1 9 8期 2 装置中有 2台碳钢和 1台不锈钢设备存在 应力腐蚀开裂机理 ， 全 面检验时应进行内壁磁粉或 渗透检测 ； 3 3台设备需进行超声检测 ； 4 1 4台设备需拆除 1 0 ％ ～2 0 ％的保温 ， 进行 保温层下腐蚀检查。 2 ． 2 ． 5 苯乙烯装置 R B I 评估 苯乙烯设备风险分布见图 l 3 。在 9 3台评估设 备中没有高风险， 除9台为中高风险外， 其余全部为 中和低风险。失效后果主要集中在 C和 D等级 ， 失 效可能性等级均不超过“ 3 ”， 失效可能性非常小。 7 0 Hi 曲 9 图 1 3 苯乙烯装置设备风险矩阵图 由图 1 4可见苯 乙烯装置中设备存在 的主要损 伤机理为 C O 和保温层下腐蚀引起的减薄。 图 1 4 苯 乙烯装置损 伤机理 苯乙烯装置压力容器检验策略如下 1 检测全部设备均要求进行 内部或外部宏观 检测和测厚 ， 开盖率约 3 5 ％ ； 2 8台设备需拆 除 1 0 ％ ～2 0 ％的保温 ， 进行 保温层下腐蚀检查。 2 ． 3 R B I 评估 的应 用效 果 总结今年来中石化有关企业对石化装置开展的 R B I 评估工作 ， 笔者认 为主要在以下几方 面取得了 较好 的效果 1 促进石化企业初步建立起 了以追求安全性 和经济性相统一为 目标的设备管理观念 ； 2 通过 R B I 评估初步掌握 了重要化工装置的 风险分布 、 风险主要影响因素 、 主要失效模式和失效 机理 以及主要降险措 施 ， 提高了企业 的设备管理的 科学性 ； 3 R B I 评估检验策略的应用 提高了压力容器 和管道定期检验的有效性 ， 并通过优化检验项 目、 减 少检验配合施 工 如保温拆除和恢复 、 搭架 、 打磨 、 油漆等 工程量、 缩短检验时间等方面节省了设备 和管道的检维修费用 ， 据初步统计 ， R B I 评估成果 的 全面应用最终将使得压力容器和管道的检验费用降 低约 3 0 ％。 3总结与建议 1 由上述风 险分析结 果可见 ， 在本 文涉及的 化工装置中仅氯 乙烯和 P T A装 置中存在个别 高风 险设备或管道 ， 化工装 置总体风险水平较低。主要 原因是化工装置原料腐蚀性弱 ， 工艺过程 中添加的 强酸 、 强碱等腐蚀性物质对设备 和管线 的腐蚀所带 来的风险在设计选 材时已充分考虑 ， 采取 了有效腐 蚀风险控制措施。 2 从化工装置损伤机理与失效概率等级分析 结果可见， 除乙二醇装置中存在局部的有机酸腐蚀 和冲刷腐蚀 、 P T A装置氧化单元存在醋酸腐蚀和碱 脆可能性以及奥氏体不锈钢设备和管线存在的氯化 物应力腐蚀开裂机理外 ， 损伤机理相对比较单一 ， 失 效可能性较小 。 3 从检验策略可见 ， 化工装置 主要应针对 局 部腐蚀、 应力腐蚀开裂和保温层下腐蚀进行内外壁 宏观检查 、 测厚和不锈钢设备和管线的渗透检测 。 4 国家质检总局在将 1 9 9 9版 压力容器安全 技术监察规程 修订为“ 固定式压力容器安全技术 监察规程” 时 ， 已在三个方面采 用了近十年来压力 容器风险评估新技术 J ， 为 R B I 技术的全面推广应 用提供了法规依据 。另一方 面， 我 国石化企业建立 基于风险的维修 R B M 管理体系势在必行， 这就要 求对全部炼 油化工装置进行 R B I 评估 。我 国 目前 只有合肥通用机械研究 院、 中国特种设备检测研究 院等单位从事 R B I 研究与技术服务 ， 无法满足石化 装置全面开展 R B I 评 估的需求 ， R B I 评估结果要有 效地应用到企业 13 常设备管理工作中， 也要求设备 管理技术人员具有 R B I 专业知识 ， 因此有必要在企 业内培养 R B I 专业技术人才并建立 R B I 技术 队伍 ， 为今后逐步建立基于风险的设备 下转第 5 9页 5 5 第 2 6卷第 5期 压 力 容 器 总第 1 9 8期 4 该封头制造 的产 品已运行一年多 ， 状 况 良 好 ， 未发现问题 ， 实践验证 了目前该封头的制造是成 功的。 图 4 弯 曲试样 4结 语 哈氏合金 B一3可以与不锈钢直接爆炸复合 ， 其爆 炸金属复合板可以用于制造压力容器封头 。哈 氏合金 B一 3复合板封头的成形宜采用 中温模压多 次成形 ， 成形后的封头须进行 固溶热处理。 参考文 献 [ 1 ] 陈恭珉． 哈氏合金加工应用及专题讨论[ z ] ． [ 2 ] 陈建俊． 哈氏 B一 3镍钼合金的特性和容器制造工艺 特点[ J ] ． 压力容器 ， 2 0 0 4， 2 1 1 1 3 2 3 5 ． [ 3 ] 美国哈氏合金国际公司上海代表处． H a s t e l l o y b一3合 金焊接数据[ z ] ． [ 4 ] 邢卓． H o s t e l l o y B一2封头加工[ J ] ． 压力容器， 2 0 0 4 ， 2 1 3 3 6 4 0 ． [ 5 ] 邢卓． H一 2 1 04 H a s t e l l o y B一 3 A l l o y [ Z ] ． 收稿 日期 2 0 0 81 02 8 修稿 日期 2 0 0 9 0 21 8 作者简介 李文军 1 9 6 5一 ， 男 ， 高级工程师， 从事压力容器 制造工艺 编制 及 设 计工 作 ， 通讯 地 址 4 7 1 0 3 9河 南 洛 阳市 0 2 3信箱 1 0室。 上接第 5 5页 维修体系奠定人才基础。 5 加工成本直接影 响企业的竞争能力。在 当 前激烈竞争的市场经济形势下 ， 近年来 ， 国外大炼化 公司为了降低 成本 ， 提高竞争 力 ， 在运用 R B I 技 术 降低装置检修设备开盖率 ， 降低修理 费用方面做 了 大量工作 ， 如 日本炼 化企业 的平 均开 盖率 已经 由 2 0 0 0年 的7 0 ％左右下降至 2 0 0 4年 4 0 ％左右， 装 置 维修成本大幅度降低。 ’ 我国石化企业过去大修时静 设备开盖率几乎为 1 0 0 ％ ， 导致装置维修费用居 高 不下。国外的实践证明， R B I 是一种非 常有效的、 可 用于降低静设备开盖率 的技术 。通过 R B I 评估 ， 对 那些风险较低 ， 同时内部腐 蚀轻微 主要指不发生 应力腐蚀开裂和 明显局部腐蚀 的静设备 ， 在满足 工艺要求的前提下 ， 可进行不开盖检查 ， 如何充分发 挥 R B I 技术在降低化工装 置大修设 备开盖率 方面 的作用 ， 充分挖掘化工装置降低开盖率的潜力 ， 是一 个值得重视并深入研究的课题 。 参考文献 [ 1 ] 陈学东， 杨铁成 ， 艾志斌， 等． 基于风险的检测 R B I 在 中国石化装置中的应用 [ J ] ． 压力容器， 2 0 0 5 ， 2 2 7 3644． 国家质量监督检验检疫总局国质特检 2 0 0 6 1 9 8号 关于开展基于风险的检验 R B I 技术试点应用工作 的通知 [ z] ． 合 肥通用机械研 究所压 力容 器检 验站 、 B V， 茂名石 化 乙烯公司乙烯裂解装置风险评估报告[ R] ． 2 0 0 3 ． 1 2 ． 合肥通用机械研究所压力容器检验站、 B V， 齐鲁石化 氯乙烯装置风险评估报告[ R ] ． 2 0 0 7 ． 1 2 ． 合肥通用机械研究所压力容器检验站、 B V， 齐鲁石化 苯乙烯装置风险评估报告[ R ] ． 2 0 0 7 ． 1 2 ． 合肥通用机械研究所压力容器检验站、 B V， 茂名石化 乙二醇装置风险评估报告[ R] ． 2 0 0 8 ． 3 ． 合肥通用机械研究所压力容器检验站、 B V， 仪征化纤 P T A装置风险评估报告[ R] ． 2 0 0 8 ． 5 ． 陈学东， 艾志斌 ， 李景辰， 等． 压力容器风险评估技术 在国家安全技术规范中的采用 [ J ] ． 压力容器， 2 0 0 8 ， 2 5 1 2 1 4 ． 收稿 日期 2 0 0 9 0 5 0 2 作者简介 项汉银 t 9 5 4一 ， 男， 高级工程师 ， 副主任， 主要 从事石油化工设备管理工作 ， 通讯地址 1 0 0 7 2 8北京朝阳门 北大街 2 2号中国石油化工股份有限公司化工事业部。 5 9 ] J] j 1 j