1、基于风险的检验与失效分析,王印培 教授 华东理工大学机械学院 中石化上海设备失效分析与预防研究中心,Risk based inspection & Failure Analysis,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,2,一、风 险 检 验（RBI） RBI的背景 RBI的技术规范API581简介 设备的风险如何定义 RBI的具体实施方法 二、失 效 分 析 失效的分类 失效分析的思路 宏观分析技术 分析的一般过程,内容,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,3,设备检维修技术的发展,传统设备维修方法经历了事后维修（BM）、定期维修（TBM）和状态维修（CBM）三个阶
2、段,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,4,石化装置向大型化发展，装置的事故与停工会造成重大经济损失与社会影响，而采用现有的设备检验方法，并不能有效地降低设备事故率,国外石化行业170次重大事故的发生次数的分布与经济损失,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,5,国外石化行业170次重大事故的起因与所占百分率,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,6,随着石化企业间的竞争日趋激烈，利润降低，工厂需要延长装置的检验周期，延长装置的连续开工时间，降低设备检验费用，提高利润。 正是由于对安全与经济二方面的要求，促使石化企业发展更安全、更经济的设备检验方法，开始寻
3、求将在核电与海洋采油中已取得一定经验的RBI方法用于石化设备。,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,7,目前先进工业国正在推行的设备维修技术,Risk Based Inspection (RBI) 基于风险的检测技术 Reliability Centered Maintenance (RCM) 以可靠性为中心的维修 Predictive Maintenance (PDM) 预测维修技术 Enterprise Asset Maintenance (EAM) 企业资产维护管理系统 Risk Informed Inspection (RII) 风险矫正检测 Asset Integrit
4、y Management (AIM) 资产完整性管理 CBM 状态检测维修 ,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,8,“基于风险的检验”（简称RBI）是在设备检验技术、失效分析技术、材料损伤机理研究、设备安全评定和计算机等技术发展的基础上产生的新的在役设备检验技术。 RBI对在役设备不采用常规的检验方法，而是在风险分析基础上，对高风险设备进行重点检验。 采用此方法,可提高设备的可靠性,延长设备检修周期,降低设备检修费用,具有在保证设备安全性的基础上显著降低成本的效果。,什 么 是 R B I,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,9,RBI方法是根据设备的失效机理分析
5、出装置中每一台设备（包括管道）的风险，然后将设备与管道按其风险大小进行排序。 根据风险的排序制订检验计划。 并针对设备的失效机理，采用有效的检验方法，达到降低装置风险，提高安全性。,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,10,2. 风 险 如 何 定 义,风险 风险存在的前提是有危险 危险可定义为： 可产生潜在损失的特征或一组特征 危险转变为现实的概率的大小及损失严重程度的综合称为风险 风险系数 风险由两部分组成 危险事件出现的概率 一旦出现其损失的大小 两部分评判程度指数的乘积风险系数,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,11,风险越小越好吗？,危险是无法改变的 风
6、险在很大程度上随着人们的意志而改变 即按照人们的意志可以改变事故发生的概率和出现事故后由于改进防范措施而改变损失的程度 从而提出一个问题：风险越小越好吗？ 减小风险是有代价的 正确的做法：把风险限定在一个可以接受的水平上,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,12,RBI根据装置中各个部件在运行中的风险大小来制定检验计划（检验内容、检验周期），以达到整套装置在一个可接受的风险水平下运行。既保证安全又减少不必要的检验。,可接受的风险水平：定的越低，为之而付出的代价越高；反之亦然，付的代价越低，为此而承担的风险将越大。,RBI 的基本原理,常规检验与RBI检验的比较,传统检验 基于安全
7、采用保守的方法，按法规要求定期检验 未将经济性、安全性和可能存在的风险结合起来 检测频率和程度与设备的风险不相称 过度检验、检验不足,RBI 依据风险编制检验计划，检测的针对性强 根据不同失效模式，在满足风险降低要求原则下，选择相应的有效方法降低成本 可以通过调整检测频率和范围来降低风险,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,13,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,14,常规检测,RBI,不能通过检测活动来降低的风险,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,15,国外采用RBI的经济效益事例,RBI的技术规范（标准）,1993年美国石油协会(API)炼油设
8、备委员会成立了有24家大型石化公司 （如Amoco、BP、Exxon、Mobil、Shell、Sun、Fina、Texaco/Star、Petro Canada）组成的RBI赞助委员会，组织力量研究在石化设备的承压设备与管道中应用RBI方法。经过近十年的工作，采用编制规范文件与实践相结合的方法 API于2000年5月颁布RBI的基本资料文件 （API Publication581：Risk-based Inspection Base Resource Document） 2002年5月正式颁布RBI方法的指导性文件 API Recommended Practice 580：Risk-based
9、 Inspection， API 580同时被批准为美国国家标准。 2008年9月，API颁布了581的修订版,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,16,RBI的技术规范（标准）,新版581主要变化内容 名称及结构层次的变化 RBI评估等级的变更，老版本从水平1到3（定性、半定量、定量） 失效可能性评估方法的改变 失效后果评估方法的改变 物流数据库的扩充 增加了损伤机理模型 增加了新的设备模型（安全阀，常压储罐）,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,17,标准名称变化,标准名称中删除了“Base Resource Document”，增加了“Technology”一
10、词，并由原来的公共出版物升级为推荐性标准。 2008版： Risk-Based Inspection Technology(基于风险的检验技术)API RECOMMENDED PRACTICE 581 SECOND EDITION, SEPTEMBER 2008(API推荐标准581 第二版，2008年9月) 2000版： Risk-Based Inspection Base Resource Document(基于风险的检验 基础资源文件)API PUBLICATION 581FIRST EDITION, MAY 2000API出版物581 第一版，2000年5月,风险检验与失效分析 Pro
11、f. Y.P.Wang,18,RBI技术规范（API581-2008）,新版API 581由3部分组成： 第1部分:使用API RBI技术制定检维护计划 第2部分:API RBI评估中失效可能性的确定 第3部分:API RBI评估中失效后果的分析 第2部分包括2个附录Annex A 管理系统评估手册（以前的附录D） Annex B 腐蚀速率的确定（老版本的附录G到N加上补充） 第3部分包括1个附录 Annex A 后果分析原则,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,19,RBI技术规范（API581-2008）,在2000版581中，共有3种等级的评估：Level 1: 基于打分系
12、统的定性分析方法Level 2: 基于损伤因子-失效可能性评估的半定量评估方法Level 3: 基于损伤因子及调节子因子（整体、机械、工艺）的定量评估方法 在2008版581中有两种评估等级：Level 1: 老版本中level 3的失效可能性分析方法和失效后果分析方法Level 2: 老版本中level 3的失效可能性分析方法和新的失效后果分析方法,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,20,RBI技术规范（API581-2008）,在新版本中取消了定性分析方法 新版中Level 1与2的唯一区别就是失效后果计算方法；两个等级的失效可能性都是采用全定量方法计算 新版的level
13、1方法（简单方法）仍然采用老版本中的模型，并适用于评估老版API 581中的已存在的物流组 新版中的level 2方法采用了所谓的物流解决方案（详见后果分析章节），可推广到更广的物流范围,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,21,RBI技术规范（API581-2008）,新版中的level 2方法的失效后果评估现在基于查表法的结果而不是之前所采用的DNV PHAST的后果计算方法，这种新的失效后果模型现在采用了NIST开发的物流模型（SUPERTRAPP软件）以及E2G专利的后果模型(*) E2G: Equity Engineering (Houston USA) in char
14、ge of API RBI projects,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,22,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,23,设备的风险如何定义,设备的风险该设备的失效可能性该设备失效所引起的后果（经济损失）, 通用的失效频率 损伤因素 （取决于材料的损伤机理与检验的有效性） 管理水平因素, 人身伤亡 清理环境 设备修理 停产损失 总的经济损失,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,24,3.与失效（事故）可能性有关的因素,在API 581中 失效可能性通用失效频率（GFF）管理系统评价系数（FM）设备修正系数（FE） 通用失效频率指同类设备的失效频
15、率（数据库）8.2 管理系统评价系数根据13项指标进行评估 附录D 设备修正系数由损伤机理、损伤速率与检验有效性等因素确定,API581-2000 8.2,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,25,同类失效频率 如果有足够的数据，则实际失效可能性可根据实际观察的失效计算出来。 即使某一给定设备没有发生失效，根据经验其实际失效概率仍大于零。 为评估这种非零概率，必须求助于较大的设备数据库来找到足够的失效以便对实际概率进行合理估计。该同类设备用来产生一个同类失效频率。 同类失效频率通过使用一个公司内所有装置或某一行业内各种装置的记录、或根据文献资料、过去的报告以及商业数据库建立。 同
16、类失效频率值一般代表一个行业而不反映某一特定装置的实际失效频率。,API581-2000 8.2,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,26,在API581的表8-1中（教材表6-1），给出了压力容器、常压储罐、反应器、塔器、过滤器、换热器（管程、壳程）、离心泵（单密封、双密封）、往复泵、压缩机（离心、往复）、翅片/风扇冷却器、管道（10种规格）等23种设备的同类失效频率。 假设同类失效频率符合对数正态分布，误差率310。表中所给的是中间值。,同类设备失效频率,在API581中有14类.(详见API581-10.2.1.2节) 1.Column 蒸馏塔、吸收塔、洗涤塔和类似容器 2
17、.Compr-1离心式压缩机 3.Compr-2往复式压缩机 4.Filter 标准型过滤器和粗滤器 5.Fin/Fan 翅/风扇式换热器 6.HX-Shell冷凝器、再沸器和其它换热器的壳程 7.HX-Tube冷凝器、再沸器和其它换热器的管程 8.Pipe 任何应用场合的管道 9.Pump-1 单密封离心泵 10. Pump-2 双密封离心泵 11. Pump-3 往复泵 12.Reactor反应器 13.Tank低压储存容器 14.Vessel压力容器,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,27,Gff（同类设备失效概率）已有更新。新版本中的Gff比2000版本中的平均要低1个
18、数量级左右,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,28,新版中的Gff将会导致失效可能性降低，并使得最终的风险降低（与可能性轴上的降低相一致）,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,29,同类设备失效频率,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,30,通过查表8可使RBI分析人员用一个同类失效频率迅速开始概率分析。但应注意选用能代表与被模拟的设备相应的装置或设备。 API的数据库给出了数据来源，由于在维修、检验质量和使用性质上的差异，核电站的数据也许并不适用于炼油厂。 RBI分析人员应熟悉所用的同类数据源及其对被分析的设备的适用性,API581-2000 附录
19、D,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,31,管理系统评估工作手册 领导和管理 6个问题 总分70 工艺安全信息 10个问题 总分80 工艺危害性分析 9个问题 总分100 变更管理 6个问题 总分80 操作规程 6个问题 总分80 安全作业 7个问题 总分85 培训 8个问题 总分100 机械完整性 20个问题 总分120 开工前安全审查 5个问题 总分60 应急措施 6个问题 总分65 事故调查 9个问题 总分75 承包商 5个问题 总分45 安全生产管理系统评估 4个问题 总分40,总计： 101个问题 总分值1000,安全生产管理系统评估,风险检验与失效分析 Prof.
20、Y.P.Wang,32,管理系数的确定,33,以23家世界知名石化企业管理水平为基准，令其管理系数为1。 FM=1，与23家世界企业的管理水平相当； FM=0.1，与23家世界企业的管理水平相比高一个数量级； FM=10，低一个数量级,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,失效可能性计算,PoF: PoF=Gff x FMS xDF (t) 式中 Gff指同类设备失效概率 FMS指的是安全管理因子（和老版本相同） DF（损伤因子）是一个随时间变化而调整的因子 取消了老版中的设备修正因子,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,34,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.
21、Wang,35,与失效（事故）可能性有关的因素,设备损伤因子由损伤机理、损伤速率与检验有效性等因素确定 设备的损伤机理与损伤速率是失效可能性计算的主要依据，对确定设备风险的高低影响极大。 应根据设备正常与非正常的操作条件，原料与工艺条件的变化，参照设备有关的检验与失效分析资料，找出影响设备损伤的关键因素，并咨询材料或腐蚀专家，确定设备的损伤机理与损伤速率。,API581-2000版定量分析中失效可能性的计算方法,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,36,损伤评价,损伤动力学评估+检验结果,通用子因子 SF1j,机械子因子 SF2j,工艺子因子 SF3j,失效可能性,DF = DF
22、k,损伤因子 DFk,管理系统评估子因子 FM,平均失效概率 GFk,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,37,API581-2000版中设备修正因子构成,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,38,DF = DFi i 代表损伤机理 在581 2000版中，DF的计算是先分别计算每一种腐蚀模块（如减薄、外部腐蚀、开裂等），然后将每种腐蚀模块计算出的DFi相加，得到最终的损伤因子。 在新版本中，这个规则（加法规则）仅适用于计算壁厚损失DF = Max DFthin, DFext 原有的在给定腐蚀模块中对不同损伤机理的损伤因子取最大值的规则仍然适用例: DFSCC= M
23、ax DFcaustic, DFamine, DFSCC, DFHIC/SOHIC-H2S, etc.,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,39,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,40,4. API581-2000中列出的8种损伤机制,减薄（Thinning） 附录G 盐酸、高温硫化物和环烷酸、高温H2S/H2、硫酸、氢氟酸、酸性水、胺、高温氧化等八种介质引起的腐蚀减薄 应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking）SCC 附录H 碱、胺、硫化物、硫化氢环境下氢致开裂和应力取向氢致开裂、碳酸盐、连多硫酸、氯化物、氢氟酸下的氢应力开裂、氢氟酸下的
24、氢致开裂和应力取向氢致开裂等九种 高温氢腐蚀（High Temperature Hydrogen Attack） HTHA 附录I 炉管（Furnace Tube） 附录J 机械疲劳-仅用于管道（Mechanical Fatigue Piping Only）附录K 脆性断裂（Brittle Fracture） 附录L 设备衬里（Equipment Linings） 附录M 外部损坏（External Damage）附录N,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,41,失效的可能性一般用极限状态分析与可靠性指数法求得。 极限状态分析时用下式定义极限状态函数g(Z):g（Z）RL 式中
25、R抗力； L载荷； Z系列随机数 例如对于受内压时因腐蚀减薄引起延性失效的园筒设备，其极限状态函数可用下式表示式中 Sf 流变应力 ； P 操作压力； D 直径 t 壁厚； t 壁厚 ； CES区别全面减薄与局部减薄采用的系数 再通过定义极限状态参数的统计分布，进一步计算失效概率PoF。,失效可能性的量化计算,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,42,后果严重性的确定,后果主要分为四类 即流体泄漏后引起 燃烧 有毒 环境污染 停产 的严重程度， 量化方法见7.9,泄漏率,流体特性,破裂尺寸,确定类型,持续泄放流量,瞬时泄放流量,确定最后相,液态,气态,可燃烧、有毒、环境、生产中断
26、,对于不同的评估等级，采用如下的程序来进行失效后果的计算,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,43,Level 1即所谓的“简单后果评估法”基于： 一个“限制”的物流数据库但不管是可燃性物流还是毒性物流，这个物流库仍然要比老版本中的物流库中的物流数量多 使用代表性流体（与老版本相同）用于后果计算 失效后果的单位为面积（平方米）或者经济损失（美元） 最终泄放流体的相为液相或气相 对于储罐（地上储罐），后果计算的单位仅使用经济损失而不采用面积单位,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,44,表中列出了Level 1 后果分析中使用的代表性流体,风险检验与失效分析 Prof
27、. Y.P.Wang,45,在level 1级别的CoF毒性后果评估中，添加了以下代表性流体： 三氯化铝 一氧化碳(CO) 氯化氢(HCl) 硝酸 二氧化氮(NO2) 光气 甲苯二异氰酸盐(TD) 乙二醇单乙醚 (EE) 环氧乙烷(EO) 环氧丙烷(PO),风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,46,在level 1中，失效后果的计算仍然采用事件树来分析瞬时和持续泄放，以及老版本中指定的四种泄放孔径进行计算。事件树上的每个分支都采用一个固定的发生频率/可能性来加权。,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,47,影响面积的计算仍然采用Area=A*XB的公式，其中A和B为
28、物流的常数，X=泄放速率（连续泄放）或泄放总质量（瞬时泄放）以下是对面积计算的补充修正 当瞬时泄放的泄放量大于4540kg时，引入一个能量效率因子 面积= 计算面积/ 能量效率因子 式中 能量效率因子= 4 * log (质量) - 15,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,48,对于燃烧后果计算来说，当泄放情况介于瞬时和连续泄放之间的情况（例如，3分钟内泄放量达到4540kg或者泄放速率为55.6lbs/s），基于不同泄放类型的计算后果将被混合（加权）以圆整最终的燃烧后果影响面积Area = Area (instantaneous) * Kinst + Area (contin
29、uous) * (1-Kinst) Where K = Min rate/55.6, 1 对于燃烧后果计算，还存在基于自燃点温度的计算后果混合（加权）方法,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,49,Area AIT = Area (自燃可能) * KAIT + Area (自燃不可能) * (1-KAIT)Where K=0 for T+100 AIT T-1001 for T-100 AITT指的是正常操作压力下的物流温度，即泄放前的温度最终，燃烧后果影响面积的计算如下：Area = weighted sum for the set of hole size,风险检验与失效分析
30、 Prof. Y.P.Wang,50,在以下情况下采用新的level 2 CoF分析方法 待分析的物流不能使用Level 1物流库中的现有物流进行替代 存储的物流接近临界状态，对于气相泄放采用理想气体假设模拟很不准确 必须在评估过程中考虑两相泄放的影响,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,51,对于流体组成的分析：采用“物流特性解算器”来计算物流的物理性质（在容器内时）以及进行闪火计算来更好的确定泄放流体的相态（含两相）。,以下是需要被计算的流体性质：“存储”相态（气相，液相，两相） 液相，气相质量组成 分子量，液相密度，液相粘度，理想气体热容 混合物的焓与熵（用于闪火计算） 温
31、度与压力 自燃温度“存储”条件下的饱和压力 燃烧极限，高限和低限 闪火前的相态（气相、液相、两相） 闪火的温度及组成 液相与气相的密度 液相状态下的起沸点 气相状态下的露点 其他.,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,52,用于评估CoF的事件树中加入了两相事件。,现在也增加了对从液池产生的蒸汽云的考虑,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,53,API581-2008的其它变动,更新的物流库嵌入了NIST的物流模型“SUPERTRAPP”，包含超过225种物流及纯净的混合物。,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,55,对于储罐中的代表性流体采用特别的代
32、表性流体数据,对于储罐的壳体和底部使用了单独的泄露孔径进行评估,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,56,对于罐底和壳体采用不同的计算方法 对于壳体的计算将会考虑泄露点高度的影响，可能泄放存量将只考虑泄漏点上方的部分 经济损失后果的计算将会考虑清洁周围环境的成本。,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,57,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,58,分别计算储罐“土壤侧”和“设备侧”的腐蚀速率 对于土壤侧，基本腐蚀速率应当来自检验数据；如果检验数据无法获得的情况，可采用设定的默认腐蚀速率0.13mm/year 土壤侧的腐蚀速率可通过以下因子进行修正：土壤
33、电阻率，衬里材质（碎石、混凝土等），排水，阴极保护，底部设计（API 650）以及操作温度 对于设备侧，基本腐蚀速率应当来自检验数据；如果检验数据无法获得的情况，可采用设定的默认腐蚀速率0.05mm/year 产品侧的腐蚀速率也存在一系列修正因子：存储产品（干/湿），操作温度，蒸汽盘管（是/否），除水工艺（是/否）,在第1部分中描述的压力紧急排放系统的评估方法不同于普通的风险评估，而是一种可靠性的计算 对于PoF的计算 我们考虑2种形式的失效：需求时无法打开以及泄露 无法打开压力泄放系统会导致受保护的设备产生超压危险 对于两种模型来说，基础失效概率都是通过Weibull方法来计算的 对于无法打
34、开的情况，PoF的计算是以累乘的方式计算 PRD可能需要开启的频率；对于不同的情况如火灾或排放堵塞所造成的PRD开启可选用不同的频率,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,59,有需求时无法开启PRD的概率 当超压出现时被保护设备中物质损失的概率 对于泄露的情况， PoF的计算是以累乘的方式计算 PRD失效的可能性 与PRD设计和工作环境相关的修正因子 对于需求时无法开启（如超压）的情况，CoF因子的计算与第3部分中的火灾、毒性和经济损失的通用程序 对于泄露的情况，仅仅从纯粹的经济角度来进行CoF因子的评估（存量的损失，环境清理费用，维修所带来的停车，生产的损失,风险检验与失效分析
35、 Prof. Y.P.Wang,60,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,61,风险计算,API581的风险矩阵图,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,62,在API 581中 失效可能性分为5级：用数字“1、2、3、4、5”表示 1级可能性最小，5级可能性最大 失效后果也分为5级：用字母“A、B、C、D、E”表示 A级后果最轻微，E级后果最严重,可能性级别,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,63,风险的矩阵图表示,为直观起见，风险可用55矩阵图表示 风险分级也可分为其它级别，如： Aptech选用44矩阵图表示，即将可能性与后果各分为4级 Cred
36、osoft选用1010矩阵图表示，即将可能性与后果各分为10级,可能性级别,检测方法及检测有效性,64,不同的检测方法对各种损伤形式具有不同的检测有效性 高度有效 High Effective 通常有效Usually Effective 一般有效Fairy Effective 检测效果差Poorly 无效检测 Ineffective,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,检测有效性的分类,65,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,不同检测手段对各种损伤的检测有效性,66,1高度有效；2适度有效；3可能有效；X不常用,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,风
37、险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,67,RBI是以风险评价为基础，用于对检测程序进行优化安排和管理的一种方法。 期望通过RBI能够使得在给定的检测活动水平下有利于风险的降低。,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,68,RBI的目的可概括为：,对工厂中运行的装置进行调查，以识别高风险的部位 在风险评价基础上将设备或管段进行排序 设计适当的检测程序以降低总的风险并节约资源 为装置的风险管理提供基础,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,69,经验表明： 在一个运行的工厂或装置系统中，风险中绝大部分（80%）是与很小比例（20%）的设备有关。 RBI允许将检测
38、和维修的主要精力用于高风险的装备上，而把适当的力量放在低风险部分。,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,70,如何具体实施RBI,资料整合 建立PFDs 划分Inventory 确定损伤机制 建立RBI分析所要求的数据表 参照API581的要求 分析 计算 制定检验计划,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,71,建立PFDs,什么是PFDs? 清楚明了且系统化的图示. 描述主要工艺流程的途径、设备及管线，显示有关设备与管线之间的关系。 PFDs上的基本项目 容器 Vessels 管线 Pipes 泵、阀门 Pumps and valves PFDs上的辅助资料 流体
39、，隔离区段 Fluides，Inventory groups 压力，温度 Pressures， Temperature 材料和损伤机制 Materials and damage mechanisms,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,72,建立PFDs,通常用户没有PFDs提供，所以 使用P&IDs来准备PFDs 检查P&IDs的问题 确认下列资料： 主要设备 The main equipment 主要管线 The main piping 主要阀门 The main valves 流向 The flow direction 管线资料 Piping information 标志符
40、号的使用是否前后一致,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,73,建立PFDs,针对具体装置准备PFDs 主要设备 主要管线 Main piping 主要阀门 Main valves 要点 显示工艺流程 To reveal the process flow logic 提供工作框架 To provide a framework for the work 绘制PFDs，一般以P&IDs的电子版为基础,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,74,建立PFDs,审查并在PFDs上作标记 了解工艺流程 适当简化（或细化）PFDs P&IDs对流程系统来说不是一个很好的介绍，而P
41、FDs则是一个简单明了的图示化介绍 在PFDs图上标出下列内容 工作温度与压力 流体及状态、隔离装置、物料隔离区段 损伤机制、腐蚀率、壳层、管层及保温层的材料、焊后热处理、腐蚀环路,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,75,确定隔离区段 Identify the isolatable sections 标记： 压力与温度 流体及状态 物料隔离段 Inventory groups 结构、材料 预计可能的损伤机制、类型和严重性 腐蚀环路 Corrosion circuits 通常在AutoCAD中以不同的图层表达区分。,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,76,（Inv
42、entory Grouping）隔离段的划分,划分Inventory的目的是用来估计风险后果。 划分的方法是以生产中发生意外时能隔离的点（如泵、阀门）来划分隔离区。 划分范围越大越保守。 工艺流程中的不同 物料通常划分为不 同的隔离段,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,77,（Inventory Grouping）隔离段的划分,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,78,腐蚀环路（Corrosion Circuiting）的划分,腐蚀环路意指一整段连续的设备及管线，其内部损坏形态与损伤概率相似。 划分腐蚀环路的目的是为了确定类似损伤机理的相关设备项目。 划分腐蚀环路
43、可更有效协助检查，并有助于数据审核。 如：同一腐蚀环路若有四个项目预计要检查，便有可能检查整个腐蚀循环系统，并决定检查一个设备或四个设备。,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,79,腐蚀环路（Corrosion Circuiting）的划分,腐蚀环路必须仔细划分，即流体、材料、压力、温度、直径以及内部、外部都要仔细界定 腐蚀环路的划分根据损伤机理、损伤速率确定 不同的腐蚀类型（Corrosion Mode）有不同的腐蚀环路（Corrosion Circuiting）； 以不同的类型（Mode）划分环路（Circuiting），有助于详细分析结果 设定的门槛值必须记录。,风险检验与
44、失效分析 Prof. Y.P.Wang,80,腐蚀环路（Corrosion Circuiting）的划分,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,81,影响腐蚀环路划分的因素,主要因素 流体成分 Stream composition 工作温度 Operating temperature 结构材料 Material of construction 其它因素 操作压力 流速 滞留部位 Deadiegs 注入部位 Injection points,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,82,影响腐蚀环路划分的因素,确定所有可能的损伤机制 划分腐蚀环路基本上为相关设备呈相似损伤机
45、制 判定是否为一般、局部、裂纹或综合性的腐蚀形态 保守（并且合理）估计损伤机制的严重性和损毁率 专家的意见 、可能情况下的估计补充、检查记录中的资料 、同样情况（理论）下设备腐蚀率的记录 选择合理及保守的数字，标记在PFDs上,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,83,区域（Section）划分,划分Section的目的仅是为了不同等级之间的辩识 依需采用,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,84,建立RBI分析所要求的数据表,API581中对RBI分析所要求的数据分6个单元 标识信息 设备号、类别、说明、设备项号、PID号、PFD号、流体号等7项 通用信息 工程、装置条件、冬季日低温、地震活动等4项 机械信息 厚度、长度、直径、材料、压力、温度、等18项 工艺信息 隔离段、流体组成、运行工况、技术模块的数据、等17项 检验/维护信息 安全系统信息,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,85,ORBIT 数据界面,风险检验与失效分析 Prof. Y.P.Wang,
