引言（1）

　　 為了解決石油和石化企業在安全可靠條件下運行，延長裝置使用壽命，縮短檢修時間的問題，20世紀90年代初，美國石油協會（API）開始在石油和石化設備開展基于風險的檢測（PBI），并提出了RBI技術的規范RP 580。
 
RP 580概述（2）.

　　 1.1 RP 580目的

　　 RP 580為石油和石化企業在設備上開展RBI技術提供理論的指導。該標準中介為企業實施RBI技術提供了一個基本的框架，以及企業實施RBI四個必需的關鍵要素。

　　 目前，有許多在各個工業領域運用的不同的RBI方法，但RP 580并沒有推薦一種具體的適合石油和石化行業的RBI方法。因為各個企業自身的情況，地理位置和法規要求各不相同，RP 580提出企業可以根據自己的情況和已有的管理經驗，靈活地實施RBI技術，選擇適合本企業的RBI方法。

　　 1.2 RP 580的相關規范

　　 RP 580是對API 510《村力容器檢測規范》、API 570《管道檢測規范》和API 653《儲罐檢測、維修、更換和改造》的補充。這些API檢測規范和標準允許一定范圍的用戶根據RBI評價的結果制定檢測策略和增減規范指定的檢測頻率。評價必須系統評定失效可能性和相應的失效后果。換效可能性評定必須基于能考慮到的影響設備特定工作的所有形式的損害。 RP 580是對用戶正確實施RBI評價的指導。

　　 1.3 RP 580的主要內容

　　 RP 580的內容主要包括：

　　a) RBI概念和原理的介紹。

　　 b)各個章節里描述了在RBI過程框架內應用這些原理的步驟；

　　（1） RBI評估的計劃；

　　（2） 數據和信息的采集；

　　（3） 識別退化機理和失效模式；

　　（4） 評估失效的概率；

　　（5） 評估失效的后果；

　　（6） 風險識別、評價和管理；

　　（7） 通過檢測實施風險管理；

　　（8） 其他風險減緩措施；

　　（9） 再評價和更新；

　　 (10) 任務、責任、培訓和資格；

　　（11）文件和記錄的保存。

　　RBI的預其結果應當是風險和適當檢測措施或其他風險減緩措施的有機結合。RBI方法能夠產生：

　　a) 對所有評估設備的風險排序。

　　b) 對于每一個設備單元給出詳細的檢測計劃，包括；

　　（1） 應當使用的檢測方法（例如：觀測、放射線，UT，WFMT等）；

　　（2） 應用檢測方法的程度（檢測所占的總面積百分比及特殊位置）；

　　（3） 檢測和時間安排；

　　（4） 通過實施檢測計劃實現風險管理。

　　c） 其他風險減緩措施的詳細描述（例如維修、更新和安全裝備的升級）。

　　d） 實施檢測計劃和其他風險減緩措施后的期望風險水平。

　　 1.4 RBI技術的4個關鍵要素

　　 a) 建立文件維護、人員資質、數據要求和分析更新的管理系統。RBI技術也是一個綜合的風險管理系統，通過對運行設備的完備風險評估，可以制定出更有針對性的設備管理措施。同時，整個的過程必須通過文件進行嚴格的記錄，以便以后對數據進行審核。

　　 b) 確定失效概率的系統化的方法。RBI過程強調維護壓力設備的機械完整性和減少由于機械性能退化引起的內容物損失的風險，因此RBI技術必須在設備的退化機理上進行失效概率的評估。

　　 c) 確定失效后果的系統化的方法。RBI技術中后果的評估考慮對人員、設備和環境等幾個方面的影響。

　　 d) 通過檢測和其他風險減少措施管理風險的系統化的方法。RBI為設備生成了檢測和維護計劃，這個計劃確定了那些在提供安全可靠的操作時應當實施的工作。RBI的實施或以為工廠的年計劃和預算提供參考，它在一個可接受風險水平下明確了人員和資金的要求。

　　 1.5 RBI的益處

　　RBI評估和管理方法的主要工作成果是建立了設備風險管理計劃。設備風險管理計劃強調來自于經濟和（或）安全/健康/環境方面的風險。在這些計劃里，推薦進行減緩風險的成本效益分析，以及減緩風險的預期結果水平。

　　實施這些計劃可提供：

　　a) 全面減低所評估設備和裝置的風險。

　　b) 當前風險的可接受和理解程度。

　　在可接受的風險水平（與當前的設備操作水平有關）下，以這種方式，檢測和維護工作可以更加集中，并具有更高的成本效率。這通常可以顯著減少需要收集的檢測數據量，可將精力集中在較少的數據上使數據更準確，在很多情況下，除了降低風險和改進過程安全外，RBI計劃可以明顯降低費用。
 
PBI技術（3）

　　 RBI技術的實施過程是一個持續改進的過程。通過該過程不但可以持續地改進對設備的檢測，并且可以降低壓力容器和管道系統的失效風險。當獲得了新的數據（例如檢測結果）或數據發生變化時，要進行RBI項目的再評價以便重新評價風險。風險管理計劃也應當進行相應的調整。RBI另外一個優點是以可識別當前檢測技術及其應用方面的缺陷。在有些情況下，檢測技術不能充分或者有效降低風險，可以實施其它風險減緩措施。

　　 RBI技術是一套綜合的管理工具。RBI風險評估和管理涉及了其它管理系統中沒有完全涉及的領域，例如過程危險性分析（PHA）或可靠性為中心的維護（RCM）。RBI是其它系統的補充，給出了與設備運行相關的、更加完備的風險評估，制定出在設備安全可靠操作的基礎上的檢測和維護計劃。

　　 2.1范圍

　　 RBI過程強調維護壓力設備的機械完整性和減少由于機械性能退化引起的內容物損失的風險。RBI不能替代過程危險性分析（PHA）或HAZOP。通常，PHA風險評價重點在于過程單元的設計和實際操作，及其在目前或與其操作條件下的充分性。RBI重點在于機械完整性相關的退化機理和通過檢測實施風險管理，并以此對PHA做進一步補充。RBI還可以與可靠性為中心的維護（RCM）計劃互補，這兩種計劃都致力于了解失效機理、明確失效模式，并以此改進設備的可靠性。

　　 2.2 RBI技術包含的設備

　　 在RBI技術中包括下面的壓力設備和相關的部件：

　　a) 壓力容器——全部的壓力部件；

　　b) 工藝管道——管道和管道部件；

　　c) 儲罐——常壓儲罐和壓力儲罐；

　　d) 動設備——承受內壓的部件；

　　e) 鍋爐和加熱爐——壓力部件；

　　f) 換熱器——（殼、封頭、管板和管束）；

　　g) 泄壓裝置——安全閥等；

　　RBI技術不包括的設備有：

　　a) 儀表和控制系統；

　　b) 電氣系統；

　　c) 建筑系統；

　　d) 機械部件（不包括泵和壓縮機外殼）。

　　2.3 RBI評價的類型

　　在不同水平可以有不同類型的RBI評價。方法的選擇主要依靠以下條件，例如：

　　a) 研究的目標；

　　b) 研究裝置和設備的數量；

　　c) 可以利用的資源；

　　d) 研究的時間框架；

　　e) 設備和過程的復雜性；

　　f) 現在數據的種類和質量。

　　RBI的過程可以是定性、定量或者兩者的綜合運用（如，半定量）。每一種方式提供了一種系統化的方式來進行風險辯識，識別關注區域的風險，同時給進一步的檢測或分析提供了優先列表。每一種方式都提供了一種風險分類方法，分別評價失效概率和潛在失效后果。然后這兩個值結合起來估計風險。在大多數風險評價中要包括專家意見，而不論這種風險評價為何種類型和水平。

　　2.3.1定性方法

　　這種方式要求輸入描述性信息，這些信息是以工程推斷和經驗作為失效概率和失效后果分析基礎的。輸入的信息通常是一定數據范圍，而不是一個不連續的數值。結果通常給以定性的形式，如高、中、低，即使這些類別有相關的數值。這種分析價值在于能夠在缺乏具體定量數據情況下完成風險評估。定性分析結果的準確性取決于分析者的知識背景和經驗。

　　2.3.2定量方法

　　定量風險分析盡可能地集合了設備設計、操作條件、運行歷史、部件的可能性、人的行為、事故物理進程、潛在的環境和健康影響等信息，使之成為統一的方法。

　　定量風險分析使用邏輯模型描述那些導致嚴重事故的事件組合，使用物理模型描述事故的進程和危險物質在環境中的傳播。模型從定性和定量的角度給出了對風險的認識，并且識別那些影響風險的最重要的設計、現場或操作的特征。定量風險分析可以在分析深度和詳細評價和詳細的綜合性上同定性方法區分開。

　　定量風險分析的邏輯模型通常由事件樹和故障樹組成。這些模型分析并估計了每一種事故序列的頻率。使用這種方式的結果通常表現為風險數（例如，$/年）。

　　2.3.3半定量方法

　　半定量方法由定性方法和定量方法派生。兩種方法的結合具有了這兩種方法和主要優點，例如，定性方法的速度和定量方法的嚴密。通常這種方法需要使用定量方法中使用的大多數數據，但又不是那么具體。這種模型也不如定量方法中那么嚴格。其結果通常是給出后果和概率的類別，而不是風險數值，但每一類都與數值相關聯，以允許計算風險和應用相關的風險接受準則。

　　2.3.4持續改進的方法

　　實際上，RBI研究通常使用定性、定量和半定量的方法。三種方法相互補充，而不是相互競爭。這三種方法是一個連續統一體，中間為半定量方法，定性和定量方法是這個連續統一體的極端情況。圖1說明了這種連續統一體的概念。

　　圖1 RBI方法的連續統一體

　　圖2是RBI流程的一個簡單塊狀圖，描述了基于風險分析檢測計劃的關鍵要素。

　　2.3.5精度和準確度

　　精確風險值（定量分析）意味著在與風險矩陣（定性分析）進行比較時具有更高的準確性。預測破壞及其速度的基本原則，應當考慮檢測數據和檢測中使用技術。實際上，有很多其他外來的因素與失效的后果一樣也將影響破壞速率的概率，這些因素不能完全在一個固定的模型里全部考慮進去。因此，使用定性和定量的方法作為相互補充，可能對于產生更可靠更有效的評價來說更為有益。在很多不能完全通過邏輯模型描述的情況下，使用專家判斷可能更加有意義和更加準確。

　　圖2 RBI計劃流程

　　2.4 RBI檢測

　　2.4.1檢測間隔的制訂

　　在工廠中，檢查和測試程序的建立是為了檢測和評價由設備使用引起的退化。檢測程序的范圍很廣，從局部程序到包含各種設備的廣泛的程序。有兩個極端情況，一個是“不進行維修直到其損壞”，另一個是以“一定頻率檢測所有的設備”。

　　檢測間隔的設定隨著時間不斷變化。為了滿足設備的完整性，很多工廠采用了定期檢測的方式。隨著檢測方式的進步和對退化速率、類型的深入了解，檢測間隔越來越取決于設備的條件，而不再是一個統一的限期，API510、570、和653等規范發展了檢測原理，其基本要素包括：

　　a) 以設備壽命的一定比例作為檢測間隔（例如壽命的一半）；

　　b) 低退化速率設備的在線內部檢測；

　　c) 針對工藝環境引起開裂失效機理的內部檢測；

　　d) 基于后果的檢測間隔。

　　RBI代表了新的檢測方式和檢測間隔的設置，認識到檢測的最終目的是使設備在一個安全可靠的狀況下運行，將注意力集中在最大的風險的設備和相關的退化機理上。在關注風險及其減緩措施的同時，更好地將設備失效機理和有效降低風險的檢測方式聯系起來。

　　2.4.2檢測優化

　　在確定設備的風險和對不同檢測技術在降低風險方面的相對有效性進行量化后，就有了足夠的信息來進行風險檢測程序的優化。在檢測在役裝備的損傷和減少風險方面，并非所有的檢測程序是同等有效的。

　　RBI提供了一個檢測方法和檢測頻率優化組合方案。RBI對每一種檢測方法進行分析并評價每種檢測方法在減少失效概率方面的相對有效性。給出這些信息和每個過程的費用后，給出一個優化的程序。這種程序的關鍵點是評價每一相關的設備項的風險，然后判斷最合適的檢測技術。
 
PBI風險評估（4）

　　 3.1建立RBI評估的目的和目標

　　 RBI評估是一個團隊合作的過程，實施RBI評估應當有明確的目的和目標，這個目的和目標應為RBI小組和管理人員充分理解。

　　 3.1.1RBI評估的目標

　　 RBI的目標之一是更好地理解裝置或過程單元的運行風險，以及所采取的檢測、維護和風險減緩措施的效果。通過對風險的理解，可制定一個檢測程序優化檢測和裝置維護資源的使用。

　　 3.1.2定義風險標準

　　 RBI評估將給出所評估的項目的風險。RBI小組和管理方可能希望判別單獨設備項目和累加風險是否能夠接受。由于每個企業對可接受的風險等級都不一樣，企業之間的風險管理判定也不一樣。如果用戶沒有判斷風險接受程度的標準，建立這個標準就成為RBI評估的目標之一。

　　 3.1.3管理風險

　　 在識別風險之后，將采取檢測和/或其他減緩措施使風險降低到一個可接受水平。采取的這些措施可能與法定的或已證實的檢測程序完全不同。然而，管理和降低風險的結果為了促進安全、避免內容損失和商業損失。

　　 3.1.4降低費用

　　 減少檢測費用通常不是RBI評估的主要目的，但通常也是風險優化作用的一方面。

　　 3.1.5 符合安全和環境管理要求

　　 為了滿足安全和環境要求，使用RBI進行風險管理的重點是實施一個有效檢測程序。RBI將風險管理工作集中在那些風險最大的區域，提供一個系統化的方法，幫助用戶選擇設備和確定檢測頻率、范圍，以及滿足目標性能的檢測程序。

　　 3.2 建立RBI評價的物理邊界

　　 建立的物理資產邊界要與全部的目標一致，評估數據的水平和資源的適用性直接影響評估物理資產范圍。篩選過程的重點是在那些最重要的物理資產上，這樣就使時間和資源得到有效的利用。

　　 RBI評價的范圍可以從整個煉油廠、油氣生產裝置或天然氣裝置等到單個設備的一個無件。在大多數裝置中，大部分的單元風險主要集中在部分設備上。在風險評估時應當更加注意那些具有潛在高風險的項目。在篩選設備時，需要考慮下面的問題；

　　a) 退化會危及安全設備的完整性嗎？

　　 b)哪一類型設備有最大的可靠性問題？

　　 c)如果壓力范圍失效，設備的哪一部位失效后果最嚴重？

　　 d)設備的哪個部位最易于退化，這種退化將影響設備的壓力范圍？

　　 e)設備在哪個部位的設計安全余時或腐蝕余最較小，這些部位將影響到設備壓力范圍的設定。

　　 3.3確立運行邊界

　　 與物理邊界相似，RBI研究的運行邊界應當與研究目標、評估的數據水平和資源一致。建立運行邊界是為了識別那些影響裝置退化的關鍵工藝參數。RBI評估通常包括正常運行條件下失效后果（COF）和失效概率（POF）的評價。開工和停車條件與突發事件和非正常條件一樣，應當評價它們對失效概率（POF）和失效后果（COF）的潛在影響。

　　 在RBI評估中使用的運行條件，包括任何靈敏度分析，應當記錄為評估的運行限制。監控關鍵工藝參數以確保其運行在邊界之內的是非常重要的。

　　 3.4 RBI數據

　　 RBI研究可以使用定性、半定量、定量的方法。這些方式的最基本的區別是輸入、計算和輸出的數量和詳細程度。RBI分析需要的典型數據包括（不僅限于此）：設備類型，材料的構成，檢測、維修和替換記錄，工藝流體成分，流體總量，運行條件，安全系統，檢測系統，退化機理、速率和嚴重性，人員密度，保護層、覆蓋層和隔離數據，商業間斷費用，設備替換費用，環境補救費用等。

　　3.5失效概率的評估

　　3.5.1識別破壞機理和失效模式

　　識別RBI研究里包括的全部設備的合理退化機理、易感性和失效模式對RBI評價的質量和效用非常重要。退化的機理、速率和易感性是失效概率評價的最基本輸入，失效模式是確定失效后果的關鍵輸入。在RP580中考慮了四種主要的退化機理：

　　a) 減薄（包括內部和外部）；

　　b) 應力腐蝕；

　　c) 金相和環境；

　　d) 機械。

　　3.5.2失效概率分析

　　RBI程序的概率分析是由內容物損失引起的特定不利后果的概率，這種內容物損失是由一定退化機理引起的。失效概率分析應當重點研究那些設備易感的全部退化機理。更深一步，應當集中在那些易于發生多種退化機理的設備（例如：減薄和蠕變）。與確定當前的失效概率一樣，還可以確定將來一段時期或條件的失效概率。重要的是要驗證計算失效概率所用的方法對于用戶的需要來說是全面的和充分的。

　　3.5.3概率分析的類型

　　a) 失效概率定性分析

　　定性方法包括識別工藝單元、系統或設備、材料結構和腐蝕元件。根據運行歷史、將來的檢測維護計劃和可能的材料退化等情況，對每一個單元系統、設備組或單獨的設備項的失效概率都可以單獨進行評估。可以確定每個單元、系統、設備組或設備項的失效概率等級。這種方法，失效概率等級可以用文字描述（例如，高，中，低），或者可以使用數字描述（例如0.1到0.01次/年）。

　　b）失效概率定量分析

　　有很多定量概率分析的方法。例如，利用特定失效數據或專家意見計算失效概率，就使用了概率論的方法。可以從有問題的特定設備項或相似設備項得到這些失效數據。概率通常表示為一個分布而不是一個單一的值。失效概率的“定性”和“定量”分析是一個連續統一體的兩個端點，而不是截然不同的方法。

　　3.6 RBI失效后果的評估

　　RBI后果分析，為區分設備元件可能失效時的重要性提供依據。對所有用戶來說，后果分析有助于建立設備元件相對的風險等級。RBI后果分析主要關心內容物泄漏失效損失和相應的流體泄漏可能對安全、健康、環境、設備和商業造成的損害。

　　3.7風險分析

　　風險=概率×后果。一旦風險數值確定，它們可能通過各種方式將分析結果提交給決策者和檢測計劃制定者。風險分析的一個目標就是將結果用大家都能明白的相同格式進行交流。使用風險矩陣對實現這一目標很有幫助。可以使用不同大小的矩陣（如：5×5，4×4，3×3等）。無論如何選擇矩陣，后果和概率類型應能將評價的設備區分開來。風險類型可以是風險矩陣中的一個區域。

　　3.8 RBI檢測

　　3.8.1基于風險評價建立檢測策略

　　RBI評價和風險管理評價的結果，可以作為設備組整體檢測策略制定的基礎。檢測策略可以和其他的減緩計劃一起制定，使所有設備的最后風險都可以接受。制定要測計劃時，用戶應該考慮風險的等級、風險驅動、設備的歷史、檢測的數量和結果、檢測的類型和有效性，設備的相似工況和剩余壽命等因素。

　　檢測的策略是個需要重復驗收證的程序，確保檢測工作總是針對高風險的設備，執行檢測工作才能有效降低風險。

　　3.8.2用檢測工作管理風險

　　過去檢測的有效性一定程度上決定了現在的風險。將來的檢測工作會影響將來的風險。RBI用“what if”工具決定檢測時間、內容和方式，從而產生一個可接受的將來的風險水平。影響將來風險的主要參數和因素如下：

　　a)檢測的頻率——增加檢測率可以更好地認識、確定或控制退化機理，從而降低風險，常規和改變的檢測頻率都可以得到優化。

　　b)范圍——單個設備或一組設備的不同檢測區域或面積可以決定產生可接受風險水平的范圍。

　　c)工具和方法——選擇和使用合適的檢測工具和方法可以有效優化開支和降低風險。選擇檢測工具和方法時，檢測人員應考慮到多種技術可以降低風險。然而，不同選擇得到的減緩程度也有不同。

　　d)過程和經驗——檢測過程和實際的檢測經驗影響活動確定、測量和（或）監控退化機理的能力。如果檢測活動是由訓練有素且有資格的檢測人員執行的，可以獲得期望的風險管理結果。用戶應提防認定所有的檢測員和NDE測試員都是有資格和經驗的，而應采取措施保證他們有合適的經驗水平和資格。

　　e)內部或外部檢測——通過內部和外部檢測降低需要評價。通常外部檢測和對運行設備的有效檢測可以為風險評價提供有用的數據。值得注意的是，內部檢測有時會引起破壞，增加設備的風險。

　　用戶可以通過調整參數獲得優化的檢測計劃，使風險和理有效而實際。

　　2.8.3用RBI管理檢測費用

　　通過實施RBI可以更有效的管理檢測費用。將資源應用或轉移到高風險的區域，或基本選擇的策略。這一策略允許考慮減少低風險檢測區域內的檢測活動，或者是這些檢測活動對相應的風險沒有幫助。檢測的資源應用在最需要它們的地方。

　　另一種管理檢測費用的方法是在檢測計劃中確定那些非介入式檢測的設備。如查非介入式檢測能提供充分的風險管理，那么就可以節約開支，而不需要停工進行內部檢測。如果介入式設備是造成操作單元停工的主要原因，那么非介入式檢測可以增加單元的正常運行時間。用記應認識到實施RBI有降低檢測開支的可能，設備完整性和檢測開支的優化是重點。

　　3.8.4評價檢測結果，確定腐蝕行為

　　檢測結果，如退化機理、退化速率、設備對破壞類型的耐受性，可以作為評定剩余壽命和將來的檢測計劃的參數。結查也可以用于對照和確定模型，這此模型可能已經用于失效概率的計算。對所有需要維修和更換的設備元件，可以作出一份行動計劃。

　　3.8.5 用 RBI獲得運行周期最小的成本

　　RBI不僅可以通過優化檢測費用直接降低運行同期的成本，還可以通過各種成本-效益評價，降低整個運行周期的成本。下面的例子給出了如何運用RBI的成本-效益評價來降低工運行周期的成本。

　　a) RBI增加了對退化機理造成的失效的預測。這增加了用戶持續安全運行設備的信心，使運行時間更接近預期的失效時間。這樣做會增加設備運行時間，降低周期的成本。

　　b) 運用RBI可以評物價物流腐蝕性增強所帶來的影響。在相應的計劃中可以確定改善制造材料或更換個別的零件。制造材料計劃可以考慮安全運時間，使其與檢測計劃相符。這相當于通過降低維護、優化檢測、增加設備正常運行時間的方法來增加利潤，降低運行周期的成本。

　　c)轉產和維護費用對設備運行周期的成本也有影響。使用RBI檢測計劃的結果，可以更準確地指出檢測的位置和需要的維修和更換，可以預先計劃轉產和維護工作，有些時候，它執行起來比無計劃的費用要低。

　　3.9 RBI再評價

　　RBI 是個動態的工具，可以對現在和未來的風險進行評價。這些評價是基于當時的數據和認識。隨著時間推移，不可避免會有改變，RBI評價的結果應該更新。維護和更新RBI程序是很重要的，保證了最新的檢測、工藝和維護信息包含在內。
 
RBI小組（5）

　　 RBI需要從很多方面收集數據，專門分析和作出風險管理的決定。一般來說，通常由一個有所需技術和經歷的小組來有效實施RBI評價，即RBI小組。該小組由設備檢測員或檢測專家、材料和腐蝕專家、工藝專家、操作和維護人員、風險評價人員等組成。RBI小組成員應接受RBI方法和使用程序的基本培訓。