RBI基本知识PPT课件

-,1,RBI基本知识RiskBasedInspection以风险为基础的检验,林筱华中国石化股份有限公司茂名分公司炼油分部机动处,-,2,1、RBI的发展,-,3,传统的设备管理投入不能解决深层次的问题,-,4,石化设备的失效率统计有一定的规律性,其它/不明原因19%,反应器12%,泵/压缩机6%,槽7%,换流器4%,塔4%,加热器/锅炉2%,管道30%,罐16%,-,5,引起设备失效的原因统计,设备失效（由于腐蚀、疲劳等原因）41%,不明原因18%,操作错误20%,工艺扰动8%,自然灾害6%,人为破坏/纵火3%,-,6,1992年美国OSHA颁布了过程安全管理办法(29CFR1910.119ProcessSafetyManagementforHighlyHazardousChemicals):分析了20000多台设备,调查世界范围内约25家石油化工厂，与政府和检测机构充分交流；其中心是:“避免灾难性事故的发生”;,-,7,设备完整性,设备完整性(MechanicalIntegrity)一词源自于美国职业安全卫生总署(OccupationalSafetyandHealthAdministration,OSHA)所制定的29CFR1910,119法規针对处理高危害性物质的设备（压力容器及储罐、管线系统、释放及排放系統、控制系統、紧急停机系统及机泵等）目的在于工厂对生产作业性质建立一套善的维修保养制度，降低因设备故障损坏导致的风险。,-,8,风险降低措施,PHA（ProcessHazardAnalysis）过程风险分析HAZOP(HazardandOperabilityStudy)操作危害分析FTA(FaultTreeAnalysis)故障树分析FMEA(FailureModesandEffectsAnalysis)失效模式与影响分析RBI（Risk-Basedinspecting)基于风险的检验RCM（ReliablityCenteredMaintenance)以可靠性为主的维护SIL（SafetyIntegrityLevel）安全完整性等级评估,-,9,定性风险评估定量风险评估HAZID危险源识别HAZIP危险源与可操作性研究PHA工艺危险源分析FMEA失效模式与影响后果分析,RCM以可靠性为中心的维护RBI基于风险的检验SIL安全完整性等级评估RAM可靠性、可用性和可维护性PRM项目风险管理基于风险的验证/入级,传统风险评估,新型风险评估应,-,10,RBM基于风险的管理,设备数据库,综合,经验,风险水平,低风险,失效评估腐蚀维护,高风险,保护壳,保护措施,RBI,SIL,RCM,RBM,Y,Y,N,N,输入数据,-,11,RBI的发展：API,2000年APIBRD581正式出版;2002年APIRP580出版;98年版的规范已明确RBI技术：API51098(压力容器检查规范）API570-98(压力管道检验)API653-98(储罐检测),-,12,API570-98(压力管道检验),如果业主/用户选择使用RBI评估方法，这种方法必须包括失效的可能性和相关的失效后果；可能性的损伤包括：减薄、裂纹、材料劣化和机械损坏；后果评估包括：爆炸、着火、有毒物质泄漏、环境影响等；,-,13,ASME与API关系,研究历史：ASME早于API技术方向：ASME侧重高层次的技术开发为未来RBI设定了高标准；API开发以石油化工厂装置检验目的易于理解的实用工具和方法学；主要失效：ASME-结构可靠性API-腐蚀适用范围：ASME-核电、发电厂、长输管线API烃加工厂和化工厂,-,14,API581与其它规范的关系,APAPI581提供基于风险分析检测计划程序，有关检测的实施仍需参照其它的API规范，例如：API750过程危害性管理API510压力容器检测、评级、修理和变更规范API570在役压力管道检测、修理、变更和维护规范API653储罐检测、修理、变更与重建规范API530石化炼油厂计算热交换管壁厚的实例API581分为定性分析、半定量与定量分析定性分析主要适用于较大范围的评估，如工厂、装置区。定量分析主要适用于特定设备的评估，主要项目包含有塔器、储罐、转动机械与管线。API581注重评估因腐蚀所造成穿透泄漏等危害风险。,-,15,API文件之间的关系,API750,API510,API570,API653,评估损坏的危险性和残余寿命,新文件,供研究参考文件,API-BRDRP581RISKBASEDINSPECTION,可使用文件,MPCPITNESSFORSERVICE,RBI与FFS文件,FFSRP579,RBI580,目前,-,16,2目的和范围,-,17,2.1目的,本文件的目的是给用户提供实施和开展API项目的基本要素.方法将一步一步地展开，直到最大程度的实际运用。,-,18,内容主要包括：,a.RBI概念和原理的介绍b.各个章节里描述了在RBI过程框架内应用这些原理的步骤,-,19,在RBI过程框架内应用的步骤,I.RBI评估的计划.数据和信息的采集.识别退化机理和失效模式.评估失效的概率.评估失效的后果.风险识别、评价和管理.通过检测实施风险管理.其他风险减缓措施IX.再评价和更新X.任务、责任、培训和资格XI.文件和记录的保存,-,20,-,21,RBI方法能够产生：,a.对所有评估设备的风险排序b.对于每一个设备单元给出详细的检测计划，包括:I.应当使用的检测方法(例如:观测、射线，UT、WFMT等).应用检测方法的程度(检测所占的总面积百分比及特殊位置).检测的时间安排.通过实施检测计划实现风险管理c.其他风险减缓措施的详细描述(例如维修、更新和安全装备的升级)d.实施检测计划和其他风险减缓措施后的期望风险水平,-,22,2.2RBI项目的关键要素,a.用于维护文件、人员资质、数据需求和分析更新的管理系统;b.确定失效概率的文件化方法c.确定失效后果的文件化方法d.通过检测和其他风险减缓措施管理风险的文件化方法。,-,23,2.3RBI的益处和限制,RBI评估和管理方法的主要工作成果是建立了设备风险管理计划。设备风险管理计划强调来自于经济和(或)安全/健康/环境方面的风险.在这些计划里，我们推荐进行减缓风险的成本效益分析，以及减缓风险的预期结果水平。,-,24,实施这些计划可提供:,a.全面减低所评估设备和装置的风险;b.当前风险的可接受和理解程度。,-,25,RBI不能对以下几个方面进行补偿:,I.缺失信息和不准确的信息.设计不充分或设备安装缺陷.在装置的设计范围之外操作.没有有效地执行RBI计划V.缺乏合格人员和团队合作.缺乏工程或操作上的洞察力,-,26,2.4使用RBI作为持续改进的工具,RBI的应用提供了一个持续改进的设备检测工具，并且可降低压力容器和管道系统的失效风险。当获得了新的数据(例如检测结果)或数据发生变化时，要进行RBI项目的再评估以便重新评价风险。风险管理计划也应进行相应的调整。,-,27,RBI另外一个优点是,可以识别当前检测技术及其应用方面的缺陷。在有些情况下，检测技术不能充分或有效降低风险，可以实施其他风险减缓措施。RBI应指导检测技术的发展方向，促进新兴的检测技术以及当前未被充分利用的检测技术更快更广泛发展。,-,28,2.5RBI综合管理工具,RBI风险评估和管理工具涉及了其他风险管理系统中没有完全涉及的领域，例如过程危险性分析(PHA)或以可靠性为中心的维护(RCM)。它是其它系统的补充，给出了与设备运行相关的、更加完备的风险评估。,-,29,RBI能生成设备检测和维护计划,在计划中，明确了为确保设备安全可靠地运行所要采取的措施。RBI的实施可为工厂的年计划和预算提供参考。在一个可接受的风险水平下，明确了维护设备运行对人员和资金的需求。,-,30,3范围,-,31,3.1工业范围,尽管RBI管理的原理和概念建立在一个普遍适用的基础上，但API580是一个针对烃加工工厂和化工厂实施RBI的文件。,-,32,3.2应用的灵活性,因为工厂的大小、文化、地理位置和地方法规要求的各不相同，API580在现有的风险管理范围之内，给予了用户实施RBI的灵活性，以满足不同的地方法规。API580旨在提高风险辨识、评估和管理的质量并确保这些工作的持续性。此处的风险是指由于设备材料退化而引起泄漏的风险。目前有许多种RBI方法，并正在不同工业领域中应用。,-,33,3.3强调机械完整性,RBI过程强调维持压力设备的机械完整性和减少由于机械性能退化引起的内容物损失的风险。RBI不能替代过程危险性分析(预危害分析PHA)或(危险与可操作性研究)HAZOP。通常，PHA风险评价重点在于过程单元的设计和实际操作，及其在目前或预期操作条件下的充分性。RBI重点在于与机械完整性相关的退化机理和通过检测实施风险管理，并以此对PHA做进一步补充。,-,34,3.4包括的设备,a.压力容器全部的压力部件b.工艺管道管道和管道部件c.储罐常压储罐和压力储罐d.动设备承受内压的部件e.锅炉和加热炉-压力部件f.换热器-(壳、封头、管板和管束)g.泄压装置安全阀等,-,35,3.5不包括的设备,a.仪表和控制系统b.电气系统c.建筑系统d.机械部件(不包括泵和压缩机外壳),-,36,3.6适用人员,API580的适用人员是无损检测和工程技术人员RBI要求团队合作和共同承担义务。尽管本文的主要适用人员是无损检测和材料工程师，工厂内其他可能参与的人员也应当熟悉RBI的概念和原理。,-,37,4参考,4.1参考出版物,-,38,4.2其他参考材料,下面的出版物可以用来作为用户建立RBI项目的参考。这些参考针对过程单元和设备的风险检测程序。在这些参考里，用户将发现很多适合过程设备风险评价的参考和例子。,-,39,5定义和缩写,5.1定义5.2简写,-,40,6基本概念,-,41,6.1什么是风险,风险是事件发生的概率和与事件相关联的后果(通常是不利的)的结合。风险可以用以下数学形式表示:风险=概率x后果可能性和概率是同义词，在本文件中为保持一致性全部使用概率。,-,42,6.2风险管理和风险减缓,风险降低是将已知的风险减低到一个较低水平。风险管理是评价风险的过程，是决定风险降低措施是否必要的过程，是制定计划将风险控制在一个可以接受的水平之上的过程。通过风险管理，很多风险可以认为是可以接受的，这些风险不需要任何风险降低措施。,-,43,7检测间隔的制订,随着检测方式的进步和对退化速率、类型的更好了解，检测间隔越来越取决于设备的条件，而不再是一个统一的限期。API510、570和653等规范和标准发展了检测原理。,-,44,其基本要素包括:,a.以设备寿命的一定比例作为检测间隔(例如寿命的一半);b.低退化速率设备的在线内部检测;c.针对工艺环境引起开裂失效机理的内部检测要求;d.基于后果的检测间隔。,-,45,失效,失效意味着内容物泄漏。,-,46,8检测优化,人为错误自然灾害外部事件人为破坏检测能力限制设计错误物料本身风险,-,47,内容物损失的剩余风险包括而不仅限于以下几项:,a.人的失误b.自然灾害c.外部事件(例如，碰撞或落物)d.临近单元的影响e.相同单元相关设备的后果影响f.蓄意行为(例如，阴谋破坏)g.检测方法的基本限制h.设计错误i.未被认识的损伤机理,-,48,9相对风险和绝对风险,风险计算的复杂性取决于影响风险因素的数量RBI定位在系统化的推断相对风险,-,49,10RBI方法介绍,APAPI581提供基于风险分析检测计划程序，有关检测的实施仍需参照其它的API规范，例如：API750过程危害性管理API510压力容器检测、评级、修理和变更规范API570在役压力管道检测、修理、变更和维护规范API653储罐检测、修理、变更与重建规范API530石化炼油厂计算热交换管壁厚的实例API581分为定性分析、半定量与定量分析定性分析主要适用于较大范围的评估，如工厂、装置区。定量分析主要适用于特定设备的评估，主要项目包含有塔器、储罐、转动机械与管线。API581注重评估因腐蚀所造成穿透泄漏等危害风险。,-,50,10.1RBI的后果和概率,RBI的目的是指出什么样的事故可能发生，事故发生的概率。,-,51,可能的后果是:,a.形成易燃的气体云，将导致人员伤害和设备损坏b.释放剧毒化学品，引起健康问题c.溢出引起环境破坏d.设备被迫关闭，经济上的影响e.最小的安全、健康、环境和经济影响,-,52,一种或多种事件发生的概率与后果的组合确定运行的风险,-,53,10.2RBI评价的类型,RBI的过程可以是定性、定量或者两者的综合运用(如，半定量),-,54,方法的选择主要依靠以下条件,a.研究的目标b.研究装置和设备的数量c.可以利用的资源d.研究的时间框架e.设备和过程的复杂性f.现有数据的种类和质量,-,55,10.3常用风险分析方法,定性分析定量分析半定量分析,-,56,风险演化,-,57,10.3.1定性分析,-,58,风险的含义,RiskFrequencyConsequence风险(概率)(后果),-,59,定性分析方法的步骤：,确定可能性因子：可能性因子设备系数破坏系数检验系数条件系数工艺系数机械设计系数；确定后果影响等级：后果影响等级化学系数量值系数条件系数自燃系数压力系数信任系数；确定健康影响等级：健康影响等级毒性量系数扩散系数保护系数人口系数；,-,60,确定失效等级和损坏等级,失效概率系数构成：设备系数损坏系数检测系数维修状况系数工艺系数机械设计系数损坏后果系数构成：化学物质系数物质存量系数状态系数自燃系数保护系数压力系数损坏可能系数健康后果系数构成：毒性量系数扩散性系数保护系数人口系数,-,61,失效概率系数,：设备系数损坏系数检测系数维修状况系数工艺系数机械设计系数,-,62,后果等级由损坏后果等级和健康后果等级较高的确定,损坏后果系数构成：化学物质系数物质存量系数状态系数自燃系数保护系数压力系数损坏可能系数健康后果系数构成：毒性量系数扩散性系数保护系数人口系数损坏后果等级健康后果等级,-,63,确定危害风险矩阵,-,64,10.3.2半定量分析,半定量的RBI方法采用了简化的假设，是一种80/20的RBI方法（即使用其20%的时间可得出定量RBI方法的80%的结果）,-,65,10.3.3定量分析,-,66,定量RBI分析四个组成部分,PARTA泄漏速率计算PARTB可能性分析PARTC后果分析C.1可燃性后果计算C.2毒性后果计算C.3环境后果计算C.4商业生产损失计算PARTD风险分析,-,67,定量分析方法的步骤：,泄漏速率计算,-,68,后果计算的模拟物质，只要分子量相似后果计算影响不大，芳族除外,代表性流体,-,69,泄漏孔尺寸选择,-,70,设备内存量假设,-,71,可泄放流体总量估计,以下取较小值：设备3分钟泄放量（最大破裂8英寸）两截止阀之间的存量泄放形态模型,瞬时连续,-,72,泄放类型确定,这是一个“小”（1/4-in）孔吗？,计算3分钟内泄放量,该泄放量10000ibs？,连续,瞬时,否,是,是,否,-,73,流体最后相态确定,确定流体相准则,-,74,泄漏后的响应评估,评估泄放时间评估缩小危害性物质的扩散范围,可燃,有毒,向环境泄放,隔离阀或减少量,根据检漏类型和隔离系统评估泄放时间,物理屏障的包容或限制泄漏时间计算包封体积,-,75,管理系统评估,-,76,确定失效频率修正系数,假设所有设备根据工业和公司设计标准进行了设计与制造，标准基于公认的如：ASME、TEMA、ANSI等.,-,77,风险比较,-,78,设备修正系数（FE）考虑四个因素：,检测结构材料环境和检查程序的技术模型；影响所有正在运行的设备项目的一般情况；随项目变化的机械因素；影响设备完整性的工艺影响力。,-,79,风险是失效可能性和失效后果的组合，失效可能性包含了各种因素，其中有管理因素。由于各种因素差别很大，为了统一采用了打分方法，其中管理系数采用了调查和概率统计方法。管理系数打分表有101个问题，总共1000分。根据美国的经验，一般的企业可得分500，因此标准取管理系数为1，凡低于或高于500分的查修正系数进行调整，,-,80,如果评估分值超过500分，查系数小于1，风险结果由于乘上小于1的系数而减少。反之系数大于1，风险增加。管理系统评估内容所覆盖的范围很广，因此，需要来自工厂里几个不同专业的人员的意见和看法以回答所有的问题。最理想的是来自以下岗位的代表接受调查访问：a.管理；b.操作；c.维护；d.安全；e.检验；f.培训；g.工程,-,81,管理评估系数（FM）：,-,82,确定后果,-,83,风险计算,选择一组孔,估计泄漏可能性,估计后果,风险可能性后果,完成所有后果？,完成所有情形？,从RBI数据库提取,汇总所有情形的风险,是,是,否,否,-,84,设备风险是所有风险总和,-,85,-,86,-,87,调整风险、计划改进,-,88,不同破坏类型检验的有效性,-,89,10.4可能性分析,计算单元设备中每一件压力设备的故障可能性,-,90,AFF=GFFFEFM,-,91,特定设备修正因素（FE）,损坏（也就是腐蚀、裂纹、性能退化）的类型和速率检测程序的质量和范围（也就是频率、方法、工具）维护修理质量控制程序（也就是工艺控制）使用的设计和建造标准（也就是有效法规、API规定）设备和工艺历史（也就是检测记录质量）防护性维修程序（也就是PSV使用、绝缘维护）,-,92,-,93,管理因素（FM）,维护步骤和训练操作步骤过程安全信息过程危害分析改变步骤和做法的管理,-,94,损坏机理的检测有效性规定为：,非常有效总是很早发现损坏有效大多数时间一般有效一半时间能发现损坏有效性差通常没有发现损坏无效没有发现损坏,-,95,损坏机理的技术模型：,一般的或者局部腐蚀机理应力腐蚀开裂机理氢致开裂机理高温氢损坏脆性断裂、和其它机械/热影响,-,96,金属由于腐蚀变薄(ThinningMechanism),HCl溶液腐蚀(HydrochloricAcid(HCl)Corrosion)高温硫化物/环烷酸腐蚀(HighTemperatureSulfidic/NaphthenicAcidCorrosion)高温H2S/H2腐蚀(HighTemperatureH2S/H2Corrosion)HF腐蚀(HydrofluoricAcid(HF)Corrosion)氨腐蚀(AmineCorrosion)高温氧化腐蚀（HighTemperatureOxidation),-,97,环境开裂损坏机理(StressCorrosionCracking),碱性开裂(CausticCracking)无水液氨开裂(AmineCracking)SSC/HIC/SOHIC碳酸盐腐蚀开裂(CarbonateCracking)连多硫酸腐蚀开裂(PolythionicAcidCracking)氯化物应力腐蚀开裂(ChlorideStressCorrosionCracking)(ClSCC)氢致应力腐蚀开裂(HSC-HF,HIC/SOHIC-HF)湿H2S开裂(WetH2SCracking),-,98,机械/冶金学损坏机理：,回火脆化侵蚀885脆化脆性断裂相脆化疲劳石墨化蠕变裂纹,-,99,高温氢腐蚀(HighTemperatureHydrogenAttack)(HTHA)外部腐蚀(ExternalDamage)包括隔离腐蚀考虑的毒性物质：H2S、HF、Cl、NH3,-,100,正在准备四种独立的设备进行危险分析：,锅炉减压阀贮存罐热交换器管,-,101,API软件较好的特征之一是可以一种或者多种方式计算腐蚀速率,首先，用户可以利用由历史检测记录中得到的真实厚度数据计算腐蚀速率。如果数据准确，这种方法常常得到故障可能性的准确预测。其次，如果没有现行的厚度数据，用户可输入从文献得到、或者专家提供或者有经验的腐蚀工程师估计的数据。第三，如果上述两种数据都没有，用户可以用软件技术（损坏）模型估算腐蚀速率（损坏速率），然后进一步估算故障