1 基于风险的检验 （RBI）介绍 

1.1 前言

石油化工领域是一个高风险的行业。一旦发生事故，后果会影响到生产、环境、甚至于生命财产安全，所产生的财物损失可能使企业难以承受。因此安全与风险管理对于石化企业来说，是基本的要求，同时也是不容忽视的。下图1-1显示了从1985年至本世纪初期石油炼化行业的事故统计，通过这些图表，人们不难发现石油炼化行业不仅是一个事故频发的领域，同时一旦发生事故，其带来的人员、环境、安全、经济损失也是相当巨大的。

图1-1 事故统计列表

如何减少事故发生的风险，成为人们日益关注的焦点。通过人们对过往事故的分析发现，在所有事故组成中，机械失效占据了事故发生原因的近一半，而降低机械失效发生的 可能性是可以通过有效检验和日常维护等手段解决的，如下图1-2所示。

图1-2 事故原因分析

1.2 RBI 技术的由来

有效的检验可以增加安全，提高生产率。然而，人们很难确定多少检验是经济合理的，也很确定哪些检验是有效的，且是否一直有效？或者说，人们也很难确定是否存在一些检 验费用超过了它所带来的经济利益等等？多年来，工厂和政府部门一直在寻找这些问题的答案。通过对这些问题的研究，以风险作为检验（RBI）基本衡量手段的概念出现了。

1993年20家全球大型石油化工企业委托美国石油协会（API）制定基于风险检验技术的相关标准。DNV（挪威船级社）作为该项目的负责方，起草完成了基于风险检验标准API581，并帮助API编写了第一个基于风险检验技术软件。同时该项标准，作为基于风险检验（RBI）的行业标准，被国际广泛认可。除此之外，DNV还帮助制定了海上装置的RBI标准DNV-RPG101。

RBI是一个以风险为基础的优化检验活动的系统方法。RBI使用量化风险评估结果和生产可获得性分析来评估潜在的失效后果。RBI 综合了材料科学和力学模型来确定失效概率。基于风险的检验（RBI）方法能够识别出整个工厂中承担总风险80-90％仅占设备项总数10-20％的高风险项，然后制定针对性的检验计划来管理这些风险。

图1-3 总风险与设备项对应关系

此外RBI方法应被看作是包括政策、过程、组织和职责划分在内的资产完整性管理系统的一部分。RBI可以帮助您根据计算的风险排序进行对设备项的检验优先次序的划分。RBI考虑失效带来的后果和失效可能性两方面的计算，后果和可能性的结合考虑可识别出哪项设备在风险管理中最值得关注。

风险（RISK）=失效可能性（POF）* 失效后果（COF）

 1.3 RBI 方法介绍

目前，国际上有关基于风险检验的方法主要有三类，分别是定性RBI，半定量RBI，全定量RBI三类。随着RBI技术的发展，DNV提出了完整性RBI概念，将全定量的方法融入到完整性方法中。

定性RBI:主要是通过罗列设备发生失效可能性与失效后果相关的问题，定性的判断设备风险。这种方法使用比较简单容易，不需要采集大量数据，然而该方法准确度比较差，人为因素影响比较大。

半定量RBI:是介于定性RBI和全定量RBI之间的一种分析方法。在分析风险的过程中，只能对失效可能性或是失效后果之间的其中一项做定量评估。目前，市场上大部分RBI软件，只停留在半定量方法上，不能完成全定量的评估。

全定量RBI: 全定量的RBI方法，就是通过采集RBI相关数据信息，对这些资料进行分析后，将失效可能性，失效后果及最终的风险定量计算出来。 全定量RBI考虑发生失效的各种损伤机理，并对后果进行模拟，准确度较高。目前DNV的ORBIT Onshore软件是全球第一个可以做全定量RBI评估的工具。

完整性RBI: 将完整性理念和全定量RBI方法相结合的方法，在考虑RBI分析的结果同时，结合企业的实际情况，并通过制定企业检验的管理流程，优化检验过程。完整性RBI 一共包含两个模块，分别是全定量风险分析软件ORBIT Onshore，和检验完整性管理软件ORBIT+IDS。两套软件可以相互独立，又可以相互结合。

图1-4 RBI方法

2 RBI ONSHORE 陆上一般设备设施基于风险的检验软件

2.1 软件概述

Synergi Plant RBI Onshore模块支持针对RBI的API 580和API 581推荐规程。1996年DNV 根据API581 标准开发了第一个全定量RBI分析软件ORBIT Onshore。随着RBI技术的不断发展，DNV的ORBIT Onshore软件已进行了20余次改进，现名称为RBI onshore,目前可以支持中文、英文、法文、俄文等不同的语言环境，涵盖 API581 最新版本里面涉及的大部分分析要求，并在此基础之上，将DNV多年的工程经验融入到软件库中。

RBI onshore风险分析软件能够对典型的化工和石油化工装置（包括常减压、催化裂

化、催化重整、加氢裂化、延迟焦化、制氢、乙烯裂解、高压聚乙烯、芳烃、PTA、乙二醇、

聚酯及长、短丝等主要炼化生产装置，以及化肥化工装置和上述配套装置中的工业管道等）

进行定量风险分析。

RBI onshore 风险分析软件同时具有工业界有关风险和可靠性的数据库，包括不同类型设备、不同泄漏尺寸的历史失效频率，如压力容器、压力管道、法兰等。可用于计算设备

的失效概率，软件数据库可以进行编辑和更新。

RBI onshore 风险分析软件可以提供量化风险评估结果

Ø 计算风险随设备的老化及持续检验的变化因子

Ø 提供有效率的量化分析采用极限状态方程（Limit State Equations）以计算时间因

Ø 素的影响

Ø 使用最先进的PHAST量化失效分析模块来计算风险后果（Risk Consequence）

Ø 量化的方法对于重复型的分析较定性方法有效率，重复分析次数愈多，效率就愈高

2.2 软件模块介绍  

目前该软件包含以下几个模块：

2.2.1 数据采集工具

提供标准的 RBI 数据采集格式，用户可以在采集窗口中填入相关数据，并粘贴到软

件导入窗口完成数据导入功能。

2.2.2 数据管理员工具

Ø 用户管理员功能：管理使用软件用户的权限及密码

Ø 数据库维护功能：用于修理由于不完全的操作导致的数据破坏

Ø 可能性范围和后果范围设置：除了提供标准的可能性和后果范围设定外，用户可以自定义企业的可能性和后果标准

Ø 域名更新：对软件中出现的名词解释进行再编辑处理

Ø 泄漏频率和失效时间：软件自带的泄漏频率和失效时间数据库，融入了国际最新相关数据库及DNV 的知识

Ø 化学介质：1700 种化学介质数据库，另外提供化学介质添加功能模块 -  材料 软件的材料数据库包括碳素结构钢、低合金结构钢、耐热钢、低温钢、不锈 钢、钛、锆等不少于1500种常见工程材料的力学性能，另外提供材料介质添加功能模块

Ø 成本：不同类型检验成本设定功能

Ø 计算设置：软件针对各种模块提供不同的计算模型，该功能主要是帮助用户设定使用不同的计算模型。

图2-1 数据管理员工具

2.2.3 主页面计算工具

Ø 列表视图：该功能主要是帮助用户导入导出相关数据资料。内容包含：设备汇总，风险汇总， 筛选概述，常规数据概述，详细分析结果，检验成本概述，检验概述，安全阀概述， 安全阀测试概述，计算反馈概述，数据工作区等数据内容。

图2-2 软件列表视图

Ø 用户列表视图：用户可以自定义需求的数据格式，并通过该功能导入导出数据资料

Ø 表单视图：软件计算模块功能，内容包含筛选分析，详细分析常规数据，详细后果计算，安全 阀失效计算，衬里计算，减薄计算，外部损伤计算，应力腐蚀计算，脆性断裂计算， 管道疲劳计算，高温氢损伤计算，检验计划等。

² 筛选分析模块：该功能的主要作用是通过定性风险评估的方法将高风险的设 备项从众多设备项中筛选出来。在这评估过程中，用户需凭借个人工程经验 来回答软件事先设定好的问题，然后软件会将用户回答好的答案，归纳并计算失效可能性和失效后果等级，并产生筛选建议。

² 详细分析常规数据：该功能的作用是为用户核实、修改或新增设备要进行定 量分析所需的数据资料，并选择后果评估和可能性评估方法。

图2-3 失效可能性和失效后果因子

Ø 详细后果计算：对有毒有害化学品事故的后果模拟及风险定量计算

图2-4 事故仿真模拟

² 安全阀失效计算：系统考虑了多种安全阀类型，并且汇聚了安全阀常规失效 模型数据库，用于计算安全阀的失效可能性及检定周期，最终计算安全阀失 效风险值。

² 衬里计算：对有衬里失效可能性的设备进行分析，软件在衬里失效可能性模 型中，考虑了多重因素，如碱应力腐蚀开裂，胺应力腐蚀开裂，碳酸盐应力 腐蚀开裂，硫化物应力腐蚀开裂，氯化物应力腐蚀开裂，氢致开裂，氨应力 腐蚀开裂等十多种应力腐蚀开裂模型。

² 减薄计算：软件考虑了均匀腐蚀、局部腐蚀、冲刷腐蚀、内部腐蚀、外部腐 蚀等各种因素，计算出减薄因子，及设备的可能剩余寿命。

² 外部损伤计算：软件考虑了不同气象环境下，有无涂层，有无保温，外部损 伤模型等各个因素，最终可以计算外部损伤腐蚀率，外部损伤因子及可能的 剩余寿命。

² 应力腐蚀计算：针对设备中常遇到的应力腐蚀原因进行分析，软件考虑了氨 脆、碱、脆、氯化物、SSCC、HIC、SOHIC、碳酸盐等 12 种应力腐蚀模型，最 终计算应力腐蚀开裂因子，及失效可能性。

² 脆性断裂计算：软件在进行该项分析时，考虑了有无焊后热处理，正火等因 素，计算脆性断裂因子及其失效可能性。

² 管道疲劳计算：分析管道复杂性因子，振动源等因素，计算疲劳因子。 ·

² 高温氢损伤计算：分析高温氢损伤敏感性，计算高温氢损伤因子。

² 检验计划：记录检验历史信息，计算各个设备在不同的损伤模型下的检验时间，并产生检验的有效手段。除此之外，用户可以将常规检验和RBI的检验计划进行优化，制定符合企业要求和安全要求的检验计划任务。

Ø 输出与报表

² 系统可提供建议之检测日期及相关计划

² 可显示风险矩阵及风险排序

² 可提供设备总结、风险总结、建议概要、数据一览表、详细分析后果、检验成本概要、检验汇总等相关报表

² 可提供成本效益及风险效益分析报表

² 风险矩阵及检测日期

² 未来前置检测（Prior to Inspection）与未来之后检测（Post Inspection）

² 可提供详细风险项目说明，包括运作终止、设备损坏及人员安全等

图2-5 风险矩阵报表

2.3 软件工作步骤

RBI工作步骤包含以下方面：

Ø 收集数据

Ø 根据工艺及退化机理划分物流和腐蚀回路

Ø 根据退化机理计算失效概率

Ø 计算失效后果和工艺介质泄漏的影响

Ø 计算每个设备/管线的风险（安全、环境、经济）大小

Ø 基于计算的风险对设备/管线进行排序

Ø 建立设备/管线的检验计划

图2-6 RBI工作流程图