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(shè)備管理新技術(shù)。在20世紀(jì)90年代，API就制定了關(guān)于RBI的推薦性標(biāo)準(zhǔn)AP1580，該技術(shù)目前在世界上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。本文闡述了RBI技術(shù)中風(fēng)險分析的基本思想，著重介紹了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(shè)備失效機理

（1）引言
　　20世紀(jì)90年代初，美國石油協(xié)會（API）開始在石化設(shè)備開展基于風(fēng)險的檢驗（risk-based inspection, RBI），并提出了RBI技術(shù)的規(guī)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(yīng)用。

RBI在國內(nèi)作為一個新生事物，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(yīng)用。

RBI在國內(nèi)作為一個新生事物，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)實施RBI進行寶貴的探索。結(jié)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(rèn)識。

RBI技術(shù)以風(fēng)險為基礎(chǔ)，RBI技術(shù)通過RBI評價實現(xiàn)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(jié)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AP1580里面有詳細(xì)的介紹。企業(yè)進行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(tǒng)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(tǒng)風(fēng)險分析中的一個關(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，其著重于由設(shè)備內(nèi)流體、溫度、壓力和設(shè)備材質(zhì)等相互作用形成的設(shè)備退化機理的歸類和劃分。該過程包括設(shè)備物流的識別和物流系統(tǒng)化的劃分。

工廠中相同的工藝過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物流。在物流的劃分過程中起主導(dǎo)作用的流體的化學(xué)組分。當(dāng)管道中流體的化學(xué)組成發(fā)生變化時，就要定義一個新的流來對其進行描述。物流的劃分是RBI分析的基礎(chǔ)。通過物流的劃分就把設(shè)備或管道根據(jù)其內(nèi)部流動的流體進行了一個“粗略”的歸類。

系統(tǒng)化是進行整個RBI分析的基礎(chǔ)。RBI分析就是建立在系統(tǒng)化的基礎(chǔ)上的。系統(tǒng)化的過程就是對前面物流進一步細(xì)化的過程。系統(tǒng)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系統(tǒng)。在一個物流中，流體的操作壓力或溫度可能是發(fā)生變化的，這可能導(dǎo)致相同的物流產(chǎn)生不同的失效機理或失效速率，這就有必要引進系統(tǒng)的概念。例如經(jīng)過換熱器的一個物流，在經(jīng)過換熱器前后溫度發(fā)生了變化，從而可能導(dǎo)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物流劃分為兩個系統(tǒng)。

在該過程中，利用傳統(tǒng)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故障樹分析。

（3）RBI失效概率的評估
在進行設(shè)備失效概率評估之前，首先要進行設(shè)備失效機理的識別。設(shè)備失效機理的識別，是根據(jù)設(shè)備物流和系統(tǒng)的相關(guān)信息并結(jié)合設(shè)備的材質(zhì)等來確定設(shè)備的失效機理。RBI考慮的設(shè)備失 效機理有內(nèi)部腐蝕、外部腐蝕、焊縫腐蝕、鋟蝕、蠕變、內(nèi)部應(yīng)力腐蝕開裂、外部應(yīng)力腐蝕開裂、脆化、疲勞、濕H₂S開裂等，這些失效機理基本上包含了石化設(shè)備的所有失效類型。設(shè)備失效機理分析重點在研究那些設(shè)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(shè)備上。

RBI失效概率的評估主要是根據(jù)設(shè)備失效機理（設(shè)備內(nèi)的流體介質(zhì)、設(shè)備的材質(zhì)和工藝參數(shù)等因素）來評估設(shè)備的失效概率。在失效概率的評估過程中，很重要的一點就是根據(jù)設(shè)備目前的失效機理來計算未來的設(shè)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(shè)備失效概率的定性評估就是通過使用“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)語來表示設(shè)備失效的概率。在評估之前，必須對這些術(shù)語進行明確的描述。通常這些失效等級都有一個最大的失效概率值來區(qū)分這些失效概率間的區(qū)別。

2 半定量方法

設(shè)備失效概率的半定量評估是根據(jù)設(shè)備的材質(zhì)、設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)、操作運行的工藝參數(shù)和工廠相關(guān)的一些技術(shù)數(shù)據(jù)，使用一些失效計算模型來計算設(shè)備的失效概率情況，進而判斷失效概率等級。對于每一種失效機理，RBI中都有相應(yīng)的計算模型。根據(jù)設(shè)備的每一種失效模型并結(jié)合設(shè)備操作情況、日常維護情況來進行設(shè)備失效概率的評估。下面舉一個金屬減薄的例子：

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，計算過程如圖1。

圖1 金屬減薄的計算過程



3 定量方法

目前，世界上有很多關(guān)于設(shè)備的失效速率和事件失效原因的統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫。當(dāng)缺少其他一些信息的時候，這些數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計數(shù)據(jù)就可能用來預(yù)測設(shè)備失效的概率。定量的評估就是根據(jù)這些基礎(chǔ)的失效數(shù)據(jù)庫中的失效概率，然后加上適當(dāng)?shù)囊蜃舆M行合適的修正來預(yù)測設(shè)備的失效概率。AP1581就是使用這種評估方法進行的評估。修正因子是對具體設(shè)備的一個修正，取決于具體設(shè)備的管理、運行狀態(tài)和周圍的環(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)境破壞等原則來計算設(shè)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(tǒng)或設(shè)備失效帶來的后果嚴(yán)重程度。定性失效后果可以對每一個單元、系統(tǒng)、設(shè)備組或單個設(shè)備零件單獨進行估算。

對定性方法，后果等級可以分類為“非常高”、“高”、“中”、“低”和“非常低”5個等級或者使用“高”、“中”、“低”3個等級。對于每一種后果等級在進行評估之前都應(yīng)該進行詳細(xì)的定義。例如，設(shè)備失效以后對工廠生產(chǎn)的后果影響（見圖2）：

圖2 失效后果評估的生產(chǎn)影響


等級高：失效會引起工廠停工。

等級中：失效會造成操作問題或產(chǎn)量的損失。

等級低：有可備用的生產(chǎn)設(shè)備；失效對工廠生產(chǎn)沒有影響應(yīng)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或多個標(biāo)準(zhǔn)的失效模式和結(jié)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程：



圖3 RBI失效后果的定量評估過程

對于這些泄漏后果的計算可以使用一些專門的軟件包進行詳細(xì)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(shè)備失效概率和失效后果的評估之后，就可以計算出設(shè)備的風(fēng)險等級。設(shè)備的風(fēng)險等級反映了設(shè)備失效概率和失效后果兩方面的內(nèi)容。是對設(shè)備失效一個全面的表征，通過風(fēng)險評估，可以對工廠設(shè)備按風(fēng)險等級的高低進行排序。

RBI風(fēng)險計算是結(jié)合設(shè)備失效概率評估和失效后果評估兩個方面。評估過程中要對設(shè)備每一種失效模式的概率和后果都要進行考慮。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個級，而對于設(shè)備最終的風(fēng)險則分為“非常高”、“高”、“中”、“低”4個等級。這種5×5矩陣基本上采用了傳統(tǒng)風(fēng)險評估中所使用的矩陣形式。

目前，在RBI分析的生產(chǎn)實際中，很多采用了3×3矩陣。這種矩陣在分析過程中簡單、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個等級，但它將設(shè)備的風(fēng)險分為5個等級。在設(shè)備的風(fēng)險分類上較5×5矩陣更加細(xì)化。同時它根據(jù)風(fēng)險等級制定不同的檢測計劃時也更加具有針對性，對同樣風(fēng)險根據(jù)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(shè)備，有的設(shè)備可能是失效概率為“高”而失效后果為“中”，而有的設(shè)備可能是失效概率為“中”和失效后果為“高”，雖然這兩種設(shè)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
　　通過實施RBI，對工廠的全部設(shè)備進行風(fēng)險排序，區(qū)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(jié)果只對工廠中10%——20%的設(shè)備進行檢測，從而達到消除工廠內(nèi)80%——90%風(fēng)險的目的。

在風(fēng)險排序過程中，最重要的一個問題就是識別出設(shè)備失效概率和失效后果對設(shè)備風(fēng)險的影響程度。通過風(fēng)險評估給出了每一項設(shè)備的失效概率和失效后果，RBI根據(jù)設(shè)備可能發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(yīng)當(dāng)受到全面更有效的檢測，RBI根據(jù)設(shè)備的失效后果同時結(jié)合考慮設(shè)備的夫效概率確定了檢測的內(nèi)容。

通過RBI風(fēng)險排序可能將檢測資源更合理地應(yīng)用于高風(fēng)險設(shè)備，促進非介入式檢測技術(shù)的應(yīng)用，減少不必要的停車，從面為工廠長周期運行打下良好的基礎(chǔ)。

（7）RBI風(fēng)險的再評估
RBI 風(fēng)險評估是一個動態(tài)的過程（見圖6）。RBI評價是基于當(dāng)時的數(shù)據(jù)和認(rèn)識，隨著時間的推移，不可避免會有變化，所以需要更新評價的結(jié)果，對變化過程有效的加以管理。

RBI再評價需要考慮退化機理的變化、檢測活動的影響、工藝和設(shè)備改變、評價前提的變化、風(fēng)險減緩策略的影響等。實施RBI再評價的時間可以在發(fā)生重大變化之后；如果沒有重大變化，規(guī)定時間之后也要進行再評價；實施風(fēng)險減緩策略后和維護轉(zhuǎn)變之前和之后都應(yīng)實施RBI再評價。



圖6 RBI 風(fēng)險評估的動態(tài)過程

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

2） RBI風(fēng)險評估是一個非常靈活的過程，企業(yè)可以根據(jù)自己工廠的情況選擇不同的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行的風(fēng)險評估，企業(yè)實施RBI必須要以一種系統(tǒng)化、體系化的思想來進行。