张 健 樊亚军

（中国石油兰州石化公司）

石化企业的特种设备是其日常管理的主要风险点，尤其是炼化工艺流程中的压力容器和管道管件。 现有的检验规程规定对容器焊缝和管道管件在全面检验时按需抽查，适度扩探。 检验结果的准确性往往由检验人员的经验与业务水平的高低来决定，不确定因素很多，导致检验后的压力容器和管道管件在未抽查部位可能存在缺陷和风险。 为此，笔者认为在现有法规要求和贯彻执行的衔接、落实过程中，有必要在检验时引入基于风险的检验（RBI）技术，来完善过程控制和检验效果。

1 现有设备检验中的不足

1.1 检验过程无法达到全覆盖

根据法规要求： 压力容器定期检验项目，以宏观检查、壁厚测定、表面缺陷检测和安全附件检验为主，必要时增加埋藏缺陷检测、材料分析、密封紧固件检验、强度校核、耐压试验及泄漏试验等项目［1］；工业管道的全面检验项目以宏观检验、壁厚测定和安全保护装置的检验为主，必要时增加表面缺陷检测、埋藏缺陷检测、材料分析、耐压强度校核、应力分析、耐压试验及泄漏试验等项目［2］。 同时，法规对检验项目、检验方法及抽检比例等均有明确的要求。 但是，在实际执行过程中，受现场条件、选点代表性、覆盖面、检验员的经验及其责任心等因素的影响，在一次甚至数次检验过程中均未达到真正的全覆盖。

1.2 过度检验仍无法避免突发事件

石化企业的日常管理和检验，通常采取增加巡检频次、分级分批提高检验标准及扩大检验抽检比例等方法，但实践中仍不能有效避免突发事故（件）的发生。 以某石油化工厂为例，压力容器基本可实现3～4 年全覆盖检验，管道管件尤其是互供管道检验周期甚至缩短到了半年至一年全覆盖检验， 使得管理难度和检验费用不断增加，也没有实现真正意义上的百分之百杜绝异常泄漏。 表1 为2014～2016 年间某乙烯装置管道泄漏故障统计。

表1 某乙烯装置管道泄漏故障统计

据统计，工业管道事故原因受设计、制造、管理、安装及腐蚀等因素影响（图1），较为复杂［3］。现实中，装置存在的原始缺陷与运行中的新生缺陷相互叠加，管件、螺栓等元件选材错误导致的外部腐蚀和强度降低，部分管件标准规范执行前存在安装施工、更新更换及技术改造等不规范问题。

图1 石化企业管道事故原因各因素的占比

1.3 检验方案缺乏针对性

相关法规要求特种设备检验前，检验机构应根据压力容器的使用情况、 损伤模式和失效模式，依据规则要求制订检验方案，检验方案由检验机构授权的技术负责人审查批准并严格执行，对于有特殊情况的压力容器检验方案，检验机构还应征求使用单位的意见。 检验前，检验人员一般需要审查设计、制造（含现场组焊）、压力容器安装竣工、改造（或重大维修）及使用管理的资料等［1，2］。

实际检验过程中发现，检验单位制订的检验方案在合规合法方面较全面、细致，尤其是通用条件下的检验适用性较好。 但是，对于装置上一周期的运行情况、现场实际条件以及介质特性等的了解，检验人员在短时间内无法达到装置维护人员同等的熟知程度，因此该检验方案对于现场实际的检测方法、选点的针对性均有欠缺。

1.4 使用风险评价与检验过程脱节

特种设备的全过程管理当中，使用单位侧重于使用管理、安全管理、合规操作和日常检查，它是使用安全管理的主体责任单位，过分强调合规管理，但在检查记录、异常分析和检验参与度方面均有不足； 检验单位则受委托以资料审查、依规检验为主。 两者缺乏信息共享和互动交流，没有形成特种设备的日常管理、风险防控、定期检验和监控运行的全过程共同管理机制。

1.5 监护运行风险管控不到位

对于容器管道检验，即使发现缺陷，风险管控也存在一定的管理缺失。 《压力管道安全技术监察规程——工业管道》中规定，压力管道安全状况等级是Ⅳ级的，应当对缺陷进行处理后才能继续使用，但因工业生产的连续性，往往会出现Ⅳ级管线没有及时切出消除缺陷而实施短期监控运行的情况，而现行的管理制度并未对监控内容和风险削减措施做出相关规定，以致于各单位编写的监控方案内容差别较大，有的甚至无法满足管线监控风险的实际作用，使得监护运行风险的管控不到位。

2 在役特种设备常见失效模式

经故障统计与现场年度检查发现，压力容器和管道外腐蚀造成的强度降低或减薄泄漏，构成了焊缝原始缺陷以外的主要失效形式。

2.1 碳钢材料保温层下腐蚀泄漏风险

保温层下腐蚀主要腐蚀形态为均匀减薄和点蚀凹坑，发生腐蚀的原因普遍是防腐保温层和金属保护层施工质量和选材不达标所致［4］。 甚至有些在使用过程中发生变形或保温破损，导致水分渗入保温材料，在金属和保温材料间形成薄层电解质溶液，为电化学腐蚀提供了条件：阳极反应生成的Fe2+与阴极反应生成的OH-生成次生反应产物Fe（OH）2，Fe（OH）2在氧气的作用下继续发生反应，生成最终腐蚀产物Fe（OH）3和Fe3O4，这些腐蚀产物比较疏松，缺乏保护性，腐蚀介质很容易通过腐蚀产物继续腐蚀金属本体，所以金属本体一旦发生了腐蚀，就会持续不断地进行下去。 同时，大气和保温材料的腐蚀介质溶解到薄层水膜中也促进了腐蚀状态的发展。

2.2 容器管道上小接管缺陷

过去，由于小接管在设计、施工、检验和运行维护管理中常常被忽略， 现场临时增加较多，小接管根部没有支管台或厚壁管，直接在主管道上开孔焊接。 由于原始防腐层破坏，局部更换的管件未做防腐处理，运行过程中这些部位均易发生腐蚀（图2）。

2.3 管托处的局部腐蚀缺陷

现场发现，管托处由于焊接、防腐处理及积水等原因， 使用中易产生腐蚀凹坑或钢材减薄（图3），常规检测难于发现，因而危害性较大，很多故障因此而引起的。

2.4 碳四类管道露点腐蚀

图2 小接管根部腐蚀形貌

图3 管托处腐蚀形貌

丙烯、丁二烯及丁烯-1 等碳四类介质温度在0～15℃，管壁表面常年有凝结水，保温棉里Cl-和O2溶解浓缩发生严重的外壁整体腐蚀。图4 所示的腐蚀泄漏发生在主管线的分支处，明显看到支管前后约300mm 的范围内发生了严重的保温层下腐蚀。 现场勘察发现金属保护层遇障碍的开口处未采取任何密封防水措施， 在0℃附近运行导致大量水分沿开口处进入保温层，为保温层下的露点腐蚀提供了充分的条件。

图4 丙烯管线保温层下腐蚀形貌

2.5 高低温交变的再生管线外表腐蚀

部分反应器相连管道在低温正常运行和高温再生切换过程中，空气中的氧气不断地被吸附和释放在管道表面， 发生严重的表面氧化腐蚀。图5 所示的管线处于典型的保温层腐蚀环境的操作区间，正常操作过程中，水分通过破坏的金属保护层渗入保温材料，在金属表面成膜并产生腐蚀。 再生过程中温度升高金属表面的水分被蒸干后，腐蚀介质得到浓缩和积聚，当正常操作温度降到50℃， 水分再次进入并浸湿保温层后，该处的腐蚀速率最大，腐蚀最严重。 经过反复的升温和降温最终导致该处腐蚀减薄严重，强度下降而遭到破坏。

图5 再生管线外表腐蚀形貌

2.6 特殊部位腐蚀

保温层与防腐层局部脱落的部位，如管道的低点部位、管道穿平台部位等，检测过程中容易被忽略或因检测困难而不常被选点，加之常年受雨水的侵蚀和空气中的氧气浓缩而发生局部腐蚀（图6）。

图6 特殊部位腐蚀形貌

3 检验策略与方法

3.1 吸收基于风险的检验（RBI）核心思想

RBI 技术是以风险评价为基础， 对检测程序进行优化和管理的方法。 通过有效的基于风险的检验使得在当前检测水平下有利于风险降低。RBI 根据设备风险等级，从经济、健康、安全和环境的角度，给出一个明确的检测程序，使检测和管理行为更加集中且有效。 在很多情况下，除了降低风险和过程安全改进措施外，RBI 检测程序可以节约大量成本。 笔者引用基于RBI 风险评估的3 个要素——RBI 危险的辨识、RBI 失效概率的评估（LOF）和RBI 失效后果评估（COF），用以确定容器（包括管道）的运行风险点，为检验单位制订“检验什么”和“什么时候检验”的建议-风险提示。

3.2 引入个性化检验的理念制订实施细则

针对以上失效模式分析，结合RBI 的核心理念，将使用单位的现场风险排查的提示与检测单位的针对性检测相结合，有效利用使用单位对现场状况和操作过程熟悉的优势与检测单位专业技术的优势，采取个性化定制的策略，引入个性化检验的理念制订实施细则。 《细则》针对管道检验前的准备工作到检验后期处理的全过程都提出了详细的要求，内容涉及设备、生产工艺及安全环保等各专业领域，以提高每台特种设备检验的针对性和实效性，既减少失检漏检现象与突发泄漏风险，又避免过度检验和高额检测费用的发生；既克服了以前检验过程中存在的不足，又达到了强专业强基础的目的。

3.3 形成“四检一护”管理创新工作方法

为适应国家法律、风险受控和企业经营业绩的要求， 笔者在总结以上经验做法的基础上，制订了“四检一护”管理创新工作方法，形成了日常管理、风险防控、定期检验和特护运行的全过程管理机制。

“四检一护”管理体系中，“四检”是指工艺操作人员日常巡检+设备管理人员月检+在线年检+检测单位全面检验，“一护”是指Ⅳ级容器和管线的特级维护管理。

4 结束语

结合特种设备管理和检验相关法规的要求，分析石化企业在役特种设备管理现状、共性原因和失效模式，吸收基于风险的检验（RBI）核心思想，在定期检验规则的基础上引入个性化检验的理念，将使用单位的现场风险提示与检测单位的针对性检测相结合，以提高特种设备检验的针对性和实效性， 减少失检漏检现象和突发泄漏风险，并通过归纳总结形成了“四检一护”管理创新工作方法。

“四检一护”管理体系的创建与实施，弥补了原有检验和管理中的漏洞，现已成为石化企业特种设备全过程管理的重要组成部分，形成了全员参与和群策群力的良好氛围，并使石化企业特种设备的运行风险得到有效管控，专业管理水平明显提升，在解决实际问题中坚持“问题思维、缺陷管理、持续改进”管理理念的同时，实现了应用技术的突破和管理创新。