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1、API 581 2019API 581 2019版主要变化版主要变化 合肥通用机械研究院 2019年1月 合肥 第五届石化装置工程风险分析技术应用研讨与经验交流会 第一部分第一部分 新版新版581581主要主要变化内容化内容名称及名称及结构构层次的次的变化化RBIRBI评估等估等级的的变更，老版本从水平更，老版本从水平1 1到到3 3定性、半定量、定量）定性、半定量、定量）失效可能性失效可能性评估方法的改估方法的改变失效后果失效后果评估方法的改估方法的改变物流数据物流数据库的的扩充充增加了增加了损伤机理模型机理模型增加了新的增加了新的设备模型安全模型安全阀，常，常压储罐）罐）p20192019
2、版版API581API581主要的改主要的改动动包括以下七方面包括以下七方面: :第二部分第二部分 新版新版581581的的结构构变化化5.1标准名称变化 p标准名称中准名称中删除了除了“Base Resource Document”，增加，增加了了“Technology一一词，并由原来的公共出版物升，并由原来的公共出版物升级为推推荐性荐性标准。准。p2019版：版：Risk-Based Inspection Technology(基于基于风险的的检验技技术)pAPI RECOMMENDED PRACTICE 581 pSECOND EDITION, SEPTEMBER 2019p(API推荐
3、推荐标准准581 第二版，第二版，2019年年9月月)p2000版：版：Risk-Based Inspection Base Resource Documentp(基于基于风险的的检验 基基础资源文件源文件)pAPI PUBLICATION 581pFIRST EDITION, MAY 2000pAPI出版物出版物581 第一版，第一版，2000年年5月月p新版新版API 581API 581由由3 3部分部分组成：成：p 第第1 1部分部分: :使用使用API RBIAPI RBI技技术制定制定检维护计划划p 第第2 2部分部分:API RBI:API RBI评估中失效可能性的确定估中失效可
4、能性的确定p 第第3 3部分部分:API RBI:API RBI评估中失效后果的分析估中失效后果的分析p第第2 2部分包括部分包括2 2个附个附录p Annex A Annex A 管理系管理系统评估手册以前的附估手册以前的附录D D）p Annex B Annex B 腐腐蚀速率的确定老版本的附速率的确定老版本的附录G G到到N N加上加上补充）充）p第第3 3部分包括部分包括1 1个附个附录p Annex A Annex A 后果分析原后果分析原则p在在20002000版版581581中，共有中，共有3 3种等种等级的的评估：估：p Level 1: Level 1: 基于打分系基于打分系
5、统的定性分析方法的定性分析方法p Level 2: Level 2: 基于基于损伤因子因子- -失效可能性失效可能性评估的半定量估的半定量评估方估方法法p Level 3: Level 3: 基于基于损伤因子及因子及调节子因子整体、机械、工子因子整体、机械、工艺的定量的定量评估方法估方法p在在20192019版版581581中有两种中有两种评估等估等级：p Level 1: Level 1: 老版本中老版本中level 3level 3的失效可能性分析方法和失效的失效可能性分析方法和失效后果分析方法后果分析方法p Level 2: Level 2: 老版本中老版本中level 3level 3
6、的失效可能性分析方法和新的的失效可能性分析方法和新的失效后果分析方法失效后果分析方法p总体来体来说p在新版本中取消了定性分析方法在新版本中取消了定性分析方法p新版中新版中Level 1Level 1与与2 2的唯一区的唯一区别就是失效后果就是失效后果计算方法；算方法；两个等两个等级的失效可能性都是采用全定量方法的失效可能性都是采用全定量方法计算算p新版的新版的level 1level 1方法方法简单方法仍然采用老版本中的方法仍然采用老版本中的模型，并适用于模型，并适用于评估老版估老版API 581API 581中的已存在的物流中的已存在的物流组新版中的level 2方法采用了所谓的物流解决方案
7、详见后果分析章节），可推广到更广的物流范围新版中的level 2方法的失效后果评估现在基于查表法的结果而不是之前所采用的DNV PHAST的后果计算方法，这种新的失效后果模型现在采用了NIST开发的物流模型SUPERTRAPP软件以及E2G专利的后果模型(*) E2G: Equity Engineering (Houston USA) in charge of API RBI projects第三部分第三部分 失效可能性失效可能性计算算PoF:PoF=Gff * DF (t) * FMS式中Gff指同类设备失效概率DF损失因子是一个随时间变化而调整的因子FMS指的是安全管理因子和老版本相同）取
8、消了老版中的设备修正因子p失效可能性失效可能性计算算q老版定量分析中失效可能性的老版定量分析中失效可能性的计算方法算方法国内外同国内外同类设备失效可能性失效可能性基于安全管理基于安全管理系系统评估修正估修正个个别设备设计条件条件数据和数据和检验计划划失效可能失效可能性性=平均失效可能平均失效可能性性G个个别设备修正因修正因子子E管理因素修正因子管理因素修正因子MXX损伤评价损伤评价损伤动力学评估损伤动力学评估+检验结检验结果果通用子因子通用子因子SF1j机械子因子机械子因子SF2j工艺子因子工艺子因子SF3j失效可能性失效可能性失效可能性失效可能性DF = DF = DFk DFk损伤因子损伤
9、因子DFk管理系统评估子因管理系统评估子因子子FM平均失效概率平均失效概率GFkp老版中老版中设备修正因子构成修正因子构成GffGff 同同类设备类设备失效概率失效概率 也被更新。新版本中的也被更新。新版本中的GffGff比比20002000版本中的平均要版本中的平均要低低1 1个数量个数量级级左右左右新版中的新版中的GffGff将会将会导致失效可能性致失效可能性降低，并使得最降低，并使得最终的的风险降低降低与可能性与可能性轴上的上的降低相一致）降低相一致） DF = DF = DFi i DFi i 代表代表损伤损伤机理机理在在581 2000581 2000版中，版中，DFDF的的计计算是
10、先分算是先分别计别计算每一种腐算每一种腐蚀蚀模模块块 如减薄、外部如减薄、外部腐腐蚀蚀、开裂等），然后将每种腐、开裂等），然后将每种腐蚀蚀模模块计块计算出的算出的DFiDFi相加，得到最相加，得到最终终的的损损伤伤因子。因子。在新版本中，在新版本中，这这个个规则规则 加法加法规则规则 仅仅适用于适用于计计算壁厚算壁厚损损失失 DF = Max DFthin, DFext DF = Max DFthin, DFext原有的在原有的在给给定腐定腐蚀蚀模模块块中中对对不同不同损伤损伤机理的机理的损伤损伤因子取最大因子取最大值值的的规则规则仍然仍然适用适用 例例: DFSCC= Max DFcaust
11、ic, DFamine, DFSCC, DFHIC/SOHIC-H2S, : DFSCC= Max DFcaustic, DFamine, DFSCC, DFHIC/SOHIC-H2S, etc.etc.第四部分第四部分 失效后果失效后果计算算对于不同的于不同的评估等估等级，采用如下的程序来，采用如下的程序来进行失效后果的行失效后果的计算算Level 1Level 1即所即所谓谓的的“简单简单后果后果评评估法基于：估法基于：一个一个“限制的物流数据限制的物流数据库库 但不管是可燃性物流但不管是可燃性物流还还是毒性物流，是毒性物流，这这个物流个物流库库仍然要比老版本仍然要比老版本中的物流中的物流
12、库库中的物流数量多中的物流数量多使用代表性流体使用代表性流体 与老版本相同与老版本相同 用于后果用于后果计计算算失效后果的失效后果的单单位位为为面面积积 平方米平方米 或者或者经济损经济损失失 美美圆圆）最最终终泄放流体的相泄放流体的相为为液相或气相液相或气相对对于于储储罐罐 地上地上储储罐），后果罐），后果计计算的算的单单位位仅仅使用使用经济损经济损失而不采用面失而不采用面积单积单位位表中列出了表中列出了Level 1 Level 1 后果分后果分析中使用的代表性流体析中使用的代表性流体在在level 1level 1级别的的CoFCoF毒性后果毒性后果评估中，添加了以下代表性流体：估中，添
13、加了以下代表性流体：三三氯化化铝一氧化碳一氧化碳(CO) (CO) 氯化化氢(HCl) (HCl) 硝酸硝酸二氧化氮二氧化氮(NO2) (NO2) 光气光气甲苯二异甲苯二异氰酸酸盐(TD) (TD) 乙二醇乙二醇单乙乙醚 (EE) (EE) 环氧乙氧乙烷(EO) (EO) 环氧丙氧丙烷(PO)(PO)在在level 1level 1中，失效后果的中，失效后果的计算仍然采用事件算仍然采用事件树来分析瞬来分析瞬时和持和持续泄泄放，以及老版本中指定的四种泄放孔径放，以及老版本中指定的四种泄放孔径进行行计算。算。事件事件树上的每个分支都采用一个固定的上的每个分支都采用一个固定的发生生频率率/ /可能性
14、来加可能性来加权。 影响面影响面积的的计算仍然采用算仍然采用Area=A*XB的公式，其中的公式，其中A和和B为物流的常数，物流的常数，X=泄放速率泄放速率连续泄放或泄放泄放或泄放总质量瞬量瞬时泄放）泄放）以下是以下是对面面积计算的算的补充修正充修正当瞬当瞬时泄放的泄放量大于泄放的泄放量大于4540kg时，我，我们引入一个能量效率因子引入一个能量效率因子面面积= 计算面算面积/ 能量效率因子能量效率因子式中式中 能量效率因子能量效率因子= 4 * log (质量量) - 15 对于燃于燃烧后果后果计算来算来说，当泄放情况介于瞬，当泄放情况介于瞬时和和连续泄放之泄放之间的情的情况例如，况例如，3
15、 3分分钟内泄放量达到内泄放量达到4540kg4540kg或者泄放速率或者泄放速率为55.6lbs/s55.6lbs/s），基），基于不同泄放于不同泄放类型的型的计算后果将被混合加算后果将被混合加权以以圆整最整最终的燃的燃烧后果影后果影响面响面积 Area = Area (instantaneous) * Kinst + Area (continuous) * Area = Area (instantaneous) * Kinst + Area (continuous) * (1-Kinst) (1-Kinst) Where K = Min rate/55.6, 1 Where K = Min
16、 rate/55.6, 1 对于燃于燃烧后果后果计算，算，还存在基于自燃点温度的存在基于自燃点温度的计算后果混合加算后果混合加权方法方法Area AIT = Area (自燃可能自燃可能) * KAIT + Area (自燃不可能自燃不可能) * (1-KAIT)Where K= 0 for T+100 AIT T-100 1for T-100 AITT指的是正常操作指的是正常操作压压力下的物流温度，即泄放前的温度力下的物流温度，即泄放前的温度最最终终，燃，燃烧烧后果影响面后果影响面积积的的计计算如下：算如下： Area = weighted sum for the set of hole s
17、izeGFkk GFk在以下情况下采用新的在以下情况下采用新的level 2 CoFlevel 2 CoF分析方法分析方法待分析的物流不能使用待分析的物流不能使用Level 1Level 1物流物流库中的中的现有物流有物流进行替代行替代存存储的物流接近的物流接近临界状界状态，对于气相泄放采用理想气体假于气相泄放采用理想气体假设模模拟很不很不准确准确必必须在在评估估过程中考程中考虑两相泄放的影响两相泄放的影响 p对于流体于流体组成的分析：采用成的分析：采用“物流特性解算器来物流特性解算器来计算物流的物理性算物流的物理性质在容器内在容器内时以及以及进行行闪火火计算来更好的确定泄放流体的相算来更好的
18、确定泄放流体的相态含两相）。含两相）。以下是需要被以下是需要被计算的流体性算的流体性质： “ “存存储相相态气相，液相，两相）气相，液相，两相）液相，气相液相，气相质量量组成成分子量，液相密度，液相粘度，理想气体分子量，液相密度，液相粘度，理想气体热容容混合物的混合物的焓与与熵用于用于闪火火计算）算）温度与温度与压力力自燃温度自燃温度 “ “存存储条件下的条件下的饱和和压力力燃燃烧极限，高限和低限极限，高限和低限闪火前的相火前的相态气相、液相、两相）气相、液相、两相）闪火的温度及火的温度及组成成液相与气相的密度液相与气相的密度液相状液相状态下的起沸点下的起沸点气相状气相状态下的露点下的露点其他
19、其他. .用于用于评估估CoF的事件的事件树中加入了两相事件。中加入了两相事件。现在也增加了在也增加了对从液池从液池产生的蒸生的蒸汽云的考汽云的考虑第五部分第五部分 其他其他变化化p更新的物流更新的物流库嵌入了嵌入了NIST的物流模型的物流模型“SUPERTRAPP”，包含超，包含超过225种物流及种物流及纯净的混合物。的混合物。p对于于储罐中的代表性流体采用特罐中的代表性流体采用特别的代表性流体数据的代表性流体数据p对于于储罐的壳体和底部使用了罐的壳体和底部使用了单独的泄露孔径独的泄露孔径进行行评估估p对于罐底和壳体采用不同的于罐底和壳体采用不同的计算方法算方法p对于壳体的于壳体的计算将会考
20、算将会考虑泄露点高度的影响，可能泄放存量将只考泄露点高度的影响，可能泄放存量将只考虑泄漏点上方的部分泄漏点上方的部分p经济损失后果的失后果的计算将会考算将会考虑清清洁周周围环境的成本。境的成本。p分分别计算算储罐罐“土壤土壤侧和和“产品品侧的腐的腐蚀速率速率p对于土壤于土壤侧，基本腐，基本腐蚀速率速率应当来自当来自检验数据；如果数据；如果检验数据无法数据无法获得的情况，可采用得的情况，可采用设定的默定的默认腐腐蚀速率速率0.13mm/year0.13mm/yearp土壤土壤侧的腐的腐蚀速率可通速率可通过以下因子以下因子进行修正：土壤行修正：土壤电阻率，阻率，衬里材里材质碎石、混凝土等），排水，
21、阴极保碎石、混凝土等），排水，阴极保护，底部，底部设计API 650API 650以以及操作温度及操作温度p对于于产品品侧，基本腐，基本腐蚀速率速率应当来自当来自检验数据；如果数据；如果检验数据无法数据无法获得的情况，可采用得的情况，可采用设定的默定的默认腐腐蚀速率速率0.05mm/year0.05mm/yearp产品品侧的腐的腐蚀速率也存在一系列修正因子：存速率也存在一系列修正因子：存储产品干品干/ /湿），湿），操作温度，蒸汽操作温度，蒸汽盘管是管是/ /否），除水工否），除水工艺是是/ /否）否）p在第在第1 1部分中描述的部分中描述的压力力紧急排放系急排放系统的的评估方法不同于普通的估
22、方法不同于普通的风险评估，而是一种可靠性的估，而是一种可靠性的计算算p对于于PoFPoF的的计算算p 我我们考考虑2 2种形式的失效：需求种形式的失效：需求时无法打开以及泄露无法打开以及泄露p无法打开无法打开压力泄放系力泄放系统会会导致受保致受保护的的设备产生超生超压危危险p对于两种模型来于两种模型来说，基，基础失效概率都是通失效概率都是通过WeibullWeibull方法来方法来计算的算的p对于无法打开的情况，于无法打开的情况，PoFPoF的的计算是以累乘的方式算是以累乘的方式计算算pPRDPRD可能需要开启的可能需要开启的频率；率；对于不同的情况如火灾或排放堵塞所造成的于不同的情况如火灾或
23、排放堵塞所造成的PRDPRD开启可开启可选用不同的用不同的频率率对于泄露的情况，于泄露的情况， PoF PoF的的计算是以累乘的方式算是以累乘的方式计算算PRDPRD失效的可能性失效的可能性与与PRDPRD设计和工作和工作环境相关的修正因子境相关的修正因子对于需求于需求时无法开启如超无法开启如超压的情况，的情况，CoFCoF因子的因子的计算与第算与第3 3部分中部分中的火灾、毒性和的火灾、毒性和经济损失的通用程序失的通用程序对于泄露的情况，于泄露的情况，仅仅从从纯粹的粹的经济角度来角度来进行行CoFCoF因子的因子的评估存量估存量的的损失，失，环境清理境清理费用，用，维修所修所带来的停来的停车，生，生产的的损失失有需求时无法开启PRD的概率当超压出现时被保护设备中物质损失的概率
