Введение в RBI – инспектирование на основе фактора риска (часть I)

Методология RBI (инспектирования, основанного на риске) позволяет оптимизировать планы технического обслуживания и инспекций на основе анализа вероятности отказа (PoF) и последствий отказа (CoF). Подход RBI приобретает всё большее применение как лучшая практика в управлении механической целостностью технологических и вспомогательных систем в различных отраслях, прежде всего, в нефтяной, нефтехимической и химической промышленности, а также в энергетике. Настоящая статья имеет обзорный характер и предназначена для начального ознакомления с методологией RBI. В первой части статьи рассмотрены основы RBI, включая историю его возникновения и развития, цели, принципы, ключевые элементы и сферы применения.

Что такое RBI

Если для динамического оборудования при управлении надёжностью возможно применение различных стратегий ТОиР и систем мониторинга, то для статического оборудования основное средство управления надёжностью – это проведение инспекций. В прошлом – а во многих отраслях и до настоящего времени – инспекции статического оборудования считалось необходимым проводить через фиксированные промежутки времени, вне зависимости от состояния оборудования и текущих параметров технологического процесса – это метод затратный и далеко не всегда эффективный.

Risk-Based Inspection (RBI) – это методология, основанная на оценке рисков для определения приоритетов инспекций на объектах. В основе методологии лежит анализ двух параметров: вероятности отказа (PoF) и последствий отказа (CoF).

Ключевые параметры:

• PoF (Probability of Failure): оценивает вероятность отказа оборудования на основе деградации, коррозии и механических повреждений;
• CoF (Consequence of Failure): отражает последствия отказа в контексте безопасности, окружающей среды и экономики.

RBI – это систематический процесс, направленный на оптимизацию планов инспекций и принятие решений, в котором интервалы инспекций выбираются на основе оценки риска возникновения нештатной ситуации. В рамках методики RBI проводится оценка риска потери механической целостности вследствие действия каждого механизма деградации, при этом учитываются технические параметры и условия технологического процесса.

Анализируя вероятность отказов и их возможные последствия, RBI помогает компаниям определить, на каких объектах и компонентах следует сосредоточить инспекционные усилия, приоритизируя наиболее важные участки.

Если исходить из общих принципов управления активами, одним из главных критериев принятия решений при управлении процессами является ориентация на минимизацию риска. Можно сказать, что эти принципы диктуют переход от девиза «Reliability Centered Everything» к девизу «RISK BASED EVERYTHING». Выразителями этого принципа являются риск-ориентированные методы управления надёжностью, такие, как RCM и FMECA. Ту же роль для статического оборудования играет RBI.

Каковы цели RBI?

Основная цель RBI – управление рисками путём определения методов инспекции, охвата и частоты проверок. Она сосредоточена на преимуществах проведения инспекций в конкретных областях технологического процесса.

При этом могут рассматриваться риски, связанные как с безопасностью и воздействием на окружающую среду, так и экономические последствия.

Цели RBI включают:

• улучшение результатов управления рисками;
• предоставление целостного, взаимозависимого подхода к управлению рисками;
• применение стратегии выполнения того, что необходимо для защиты целостности и повышения надёжности и доступности актива путём планирования и проведения необходимых проверок;
• сокращение проверок и остановок и обеспечение более длительного срока эксплуатации без ущерба для безопасности или надёжности;
• защита целостности;
• снижение риска отказов;
• повышение доступности оборудования и сокращение незапланированных простоев;
• предоставление гибкой методики, способной постоянно совершенствоваться и адаптироваться к изменяющимся рискам;
• гарантирование того, что методики и методы инспекций учитывают потенциальные виды отказов.

RBI – история возникновения и развития

Инженеры и учёные понимали, что традиционные методы инспекции, основанные на фиксированных интервалах времени, не всегда эффективны и экономически обоснованы. Поначалу эксплуатанты начали рассчитывать скорость коррозии и пытаться прогнозировать появление повреждений. Это был явный прогресс, но последствия отказа ещё не учитывались в процессе принятия решений. Первые попытки интеграции принципов управления рисками в процедуры инспекции оборудования начались в 1980-х годах.

Эти этапы аналогичны тому, что для динамического оборудования означал переход TBM (time based maintenance) -> CBM (condition based maintenance) -> RCM. В 1990-х годах Американский нефтяной институт (API) и Американское общество инженеров-механиков (ASME) начали разрабатывать и публиковать стандарты, которые формализовали подходы к инспекциям, основанным на рисках:

• API 580 (Risk-Based Inspection): этот стандарт описывает основные принципы и процесс внедрения RBI;
• API 581 (Risk-Based Inspection Technology): это дополнение к API 580, более подробно описывающее количественные модели, инструменты и методики для оценки рисков, а также для реализации RBI.

Появление этих документов существенно ускорило применение BI в различных отраслях промышленности, включая нефтегазовую, химическую и энергетическую. В начале двухтысячных появилось программное обеспечение для поддержки процесса RBI.

Пионерами применения этой методологии в России была компания «Сахалин Энерджи» (с 2022 года эти работы ведёт ООО «Сахалинская Энергия»). В статье [1] описаны этапы разработки методики, согласование с Ростехнадзором и апробация в течение 2006–2016 гг. Впоследствии RBI был внедрён и в ряде других отечественных компаний, хотя до его широкого применения в России ещё далеко.

Интересен также опыт Казахстана, где на международных проектах внедрен RBI и действует нормативный документ СТ РК 3731-2021 [2].

Накопленный опыт и технологические достижения нашли своё отражение в новых редакциях стандартов API и в выходе новых стандартов.

В рамках применения RBI рекомендуется учитывать следующие нормативные документы:

• API RP 580 – Инспекция с учётом рисков – рекомендуемая практика;
• API RP 581 – Методология проверки, основанная на рисках – рекомендуемая практика;
• API 571 – Руководство по механизмам повреждений;
• API 510 – Инспекция сосудов под давлением;
• ГОСТ 34233 – Методы расчёта сосудов;
• ГОСТ 52857 – Общие требования;
• ИНТИ S.QS.5 – Российская методика RBI.

Третье издание стандарта API 580 («Инспекция с учётом рисков – рекомендуемая практика») вышло в феврале 2016 года, а API 581 («Методология проверки, основанная на рисках – рекомендуемая практика») – в начале 2025 года.

В 2016 году появился европейский стандарт EN 16991. Он предназначен для интеграции требований по управлению рисками и безопасностью в рамках европейской системы стандартов. В 2018 году была опубликована его вторая версия – Risk-Based Inspection Framework. Во введении к ней сказано следующее:

«Этот европейский стандарт определяет структуру инспекций на основе риска (RBIF) и даёт рекомендации по инспекциям и обслуживанию на основе риска (RBIM) в углеводородной и химической перерабатывающей промышленности, производстве электроэнергии и других отраслях, где применим RBI.

Хотя RBIF охватывает как инспекцию, так и обслуживание, этот документ в первую очередь фокусируется на инспекции на основе риска (RBI) и её применимости в контексте RBIM. Таким образом, RBIF поддерживает оптимизацию операций и обслуживания, а также управление целостностью активов».

В России есть свои нормативные документы: СТО ИНТИ S.QS.5 – стандарт, разработанный ООО «Эр Би Ай Концепт» для инспекции технологического оборудования с учётом анализа рисков, и ГОСТ Р 55234.3-2013, который описывает принципы RBI, методы оценки рисков и планирования проверок.

В целом этот документ корректно описывает процесс организации RBI, однако, являясь переводной версией европейского стандарта DS/CWA 15740:2008 [3], обладает рядом недостатков. В статье [4] говорится, что упомянутый ГОСТ Р 55234.3–2013 не интегрирован в общую систему обеспечения промышленной безопасности и не учитывает в своих положениях существующие требования нормативно-правовых актов РФ. Ещё один его недостаток, по мнению авторов [4], – нечёткие требования к квалификации специалистов, проводящих RBI.

Дальнейшее развитие методологии RBI связано с новыми цифровыми технологиями, позволяющими более эффективно строить прогнозные модели деградации. Методы и идеи RBI проникают и в отрасли за пределами нефтяной и нефтехимической промышленности, прежде всего – в энергетику.

Каковы основные элементы RBI и этапы проведения?

Типичная реализация риск-ориентированной инспекции (RBI) включает следующие компоненты (рис. 1):

Рисунок 1 – Основные этапы процесса EBI. На рисунке наглядно видна цикличность процесса

1. Сбор данных

Сбор соответствующей информации, включая проектные, строительные, технологические и эксплуатационные данные, а также историю инспекций и технического обслуживания. Анализ механизмов повреждений для определения их скорости, местоположений и видов отказа.

Пример, применимых механизмов деградации по API 571

Механизм	Условия применения	Код API 571
Коррозия под изоляцией (CUI)	Минеральная вата, влажная среда	4.3.2
Мокрое CO₂ разрушение	CO₂ в водной фазе, до 100 °C	5.1.2.2
Аммиачное растрескивание	Амины в газовой среде	5.1.2.3
Эрозионно- коррозионное изнашивание	Высокие скорости среды	4.4.1

2. Оценка риска

Оценка последствий отказа (CoF, consequences of failure) путём оценки влияния на безопасность, здоровье, окружающую среду и экономику. Анализ вероятности отказа (PoF, probability of failure) на основе механизмов повреждений, эффективности программы инспекций и других факторов.

Пример: Матрица риска RBI (PoF vs CoF)

На графике ниже (рис. 2) представлена типовая матрица RBI, демонстрирующая взаимосвязь между вероятностью отказа и последствиями.

Рисунок 2 – Пример матрицы риска по категориям последствий и вероятности отказа

3. Ранжирование риска

Расчёт риска для каждого последствия, проведение анализа чувствительности для подтверждения рисков, Установление допустимых уровней риска и определение рисков, требующих снижения.

4. Планирование инспекций

Разработка плана инспекций, учитывающего причины риска, определение методов, объёма и интервалов инспекций. Включение других мероприятий по снижению риска и учёт остаточных уровней риска после выполнения плана.

5. Меры по снижению риска

Реализация планов риск-ориентированных инспекций, установление операционных окон целостности (IOWs, Integrity Operating Windows), выполнение замен, ремонтов, модификаций, переработки, пересмотра рейтинга, изменений процессов и других соответствующих действий.

6. Повторная оценка

Обновление оценки риска и плана инспекций на основе результатов инспекций и мероприятий по снижению риска. Необходимо постоянно отслеживать эффективность программы RBI, анализируя показатели и результаты. Выявляйте недостатки, оценивайте успехи и вносите необходимые коррективы или улучшения. В теории RBI риск определяется как комбинация двух факторов. Первый – это оценка вероятности отказа (PoF) из-за повреждения, ухудшения или деградации. Второй фактор – это последствия отказа (CoF). Он оценивает влияние отказа на безопасность или экологию, или же показывает, сколько будет стоить отказ данного вида.

Вероятность отказа (PoF) определяется как вероятность того, что конкретный актив выйдет из строя в течение определённого времени. При этом вероятность отказа актива оценивается при условии соблюдения (выполнения) стандартных (плановых) процедур его обслуживания (контроля). По сути дела, таким образом, PoF анализирует все возможные области, где может возникнуть ущерб и откуда весь проект может быть потенциально поставлен под угрозу. PoF рассчитывается для отдельного оборудования путём изучения потенциальных механизмов повреждения, которым оно может быть подвержено.

Последствия отказа (CoF)

Второй фактор – это последствия отказа (CoF), возникающие из-за неисправных или повреждённых агрегатов или частей системы. Цель расчёта COF – классифицировать активы на основе потенциальной значимости отказа. Они подразделяются на три группы: воздействие на здоровье и безопасность, воздействие на окружающую среду и воздействие на бизнес.

Затем общий риск определяется как комбинация этих факторов – вероятность и последствия.

Обычно пишут: Риск = вероятность отказа (PoF) × последствие отказа (CoF).

Но более корректно считать, что: Риск = F (PoF, CoF).

Функцию, определяющую риск через эти два параметра, принято задавать с помощью матрицы риска – аналогично тому, как это делается в других риск-ориентированных методологиях – RCM и FMECA.

Проведенная оценка риска даёт возможность ранжировать активы, чтобы определить приоритетность мероприятий по проверке и техническому обслуживанию.

Схемы RBI могут варьироваться от полностью качественного подхода, основанного исключительно на мнении опытных специалистов, до детализированной количественной модели, использующей алгоритмы для определения таких факторов, как скорость коррозии и остаточный ресурс.

Рекомендации API используют три следующих уровня критериев:

• качественный (уровень I) – меньше данных и больше участия экспертной оценки;
• полуколичественный (уровень II) – экономически эффективный подход;
• количественный (уровень III) – больший объём подробных данных.

При качественном подходе вероятность отказа определяют эксперты, отдельно для каждой системы, группы или отдельной единицы оборудования, основываясь на знаниях об истории эксплуатации и технического обслуживания, а также возможном ухудшении состояния.

Количественный подход использует модели, отражающие комбинации событий, которые могут привести к авариям, и физические модели, описывающие развитие отказов и выброс опасных веществ в окружающую среду. API 581 подробно описывает рекомендуемые процедуры, таблицы и методы расчёта, необходимые для выполнения успешного количественного анализа RBI.

Для полуколичественного подхода обычно требуются те же данные, что и в количественном подходе, но, как правило, с меньшей детализацией. Хотя точность анализа может быть хуже, время, необходимое для сбора и анализа данных, будет меньше; однако это не означает, что анализ будет неверным.

Фактор достоверности

Дальнейшее усовершенствование оценки включает использование фактора оценки достоверности (assessment factor). Его называют также фактором уверенности.

Коэффициент достоверности отражает уверенность эксперта или достоверность расчётов по оценке в способности обнаружения темпа деградации и/или характер и, следовательно, в точности оценки остаточного ресурса (т.е. оценка вероятности отказа).

Факторы, влияющие на оценку достоверности: применяемый метод технического освидетельствования (инспекции), вероятность обнаружения (PoD), число предыдущих технических освидетельствований (инспекций), точность существующих технически освидетельствованных (инспекционных) результатов, надёжность механических и технологических данных (включая нарушений технологических параметров), скорость деградации.

Коэффициент достоверности может варьироваться от низкого, умеренного до высокого и очень высокого. Чем выше достоверность (уверенность), тем большим может быть назначен интервал инспекции.

Коррозионные контуры и окна целостности

Необходимо обратить внимание на два понятия, важных при использовании RBI: коррозионные контуры и окна целостности.

Коррозионный контур (RBI corrosion circuit,реже используется термин «коррозионная петля» – ccorrosion loop) в контексте RBI – участок технологической установки, который состоит из схожих конструкционных материалов, эксплуатируется в похожих условиях технологического процесса и имеет близкие по значению скорости коррозии (рис. 3).

Рисунок 3 – Фрагмент схемы коррозионных контуров (пример)

Коррозионный контур – основная расчётная единица при проведении RBI-анализа.

Некоторые особенности коррозионного контура:

• в рамках контура действуют одинаковые расчётные механизмы повреждения;
• для него устанавливается определённая величина последствий при расчётном сценарии аварии.
• для каждого коррозионного контура определяются критические параметры, которые оказывают влияние на деградацию оборудования и должны контролироваться во время технологического процесса.

Операционное окно целостности –это диапазон условий эксплуатации, при выходе за границы которого влияние действующих механизмов повреждения на оборудование становится критичным или существенно возрастает скорость коррозии.

Эти два понятия тесно связаны, а именно для всех элементов одного коррозионного контура операционное окно целостности одинаково.

Общая схема процесса RBI

В ГОСТ Р 55234.3-2013 приведена следующая схема процесса RBI (см. стр. 28):

С учётом вышесказанного этапы процесса RBI можно представить более детально следующим образом:

• сбор данных об оборудовании и техпроцессах;
• обзор механизмов деградации;
• формирование и анализ коррозионных контуров;
• оценка рисков;
• определение коэффициентов достоверности;
• расчёт видов и интервалов инспекции;
• определение методов по смягчению последствий деградации;
• планирование и выполнение инспекций и предупреждающих действий;
• оценка результатов деятельности;
• уточнение исходных данных и переоценка рисков.

Области применения RBI: энергетика

Основной областью применения RBI с начала появления этой методологии была и остаётся нефтяная и нефтехимическая промышленность. Следующая важная область применения RBI – тепловая и атомная энергетика.

Методологии инспекции на основе риска для тепловых электростанций известны в Европе, особенно после проекта RIMAP, который выпустил рабочие книги RBI для нескольких отраслей, включая электроэнергетику. Отметим, что ещё в 2000 году Научно-исследовательский институт электроэнергетики (EPRI) выпустил несколько версий своей «Процедуры инспекции с учётом рисков в процессе эксплуатации».

В качестве отправной точки здесь также используются стандарты API RP 581/580. Но учитываются особые требования энергетической отрасли. Это включает специфические механизмы деградации, такие как ползучесть и усталость, а также дополнительные типы оборудования.

Хотя использование RBI для электростанций не настолько распространено по сравнению с нефтегазовой промышленностью, известно о десятках проектов использования RBI в теплоэнергетике. См. в частности [5].

В публикациях, связанных с атомной энергетикой, используется термин «Инспекция с учётом рисков в процессе эксплуатации» (RI-ISI = Risk-Informed In-service Inspection). RI-ISI – по сути вариант RBI, учитывающий специфику атомной энергетики. RI-ISI может применяться к любой конструкции, системе или компоненту, отказ которых может иметь последствия для безопасности и доступности установки; на практике методология RI-ISI применяется почти исключительно к трубопроводам. Согласно отчёту МАГАТЭ [6], различные варианты этой методологии используются в США, Европе, Японии, Корее, ЮАР и др. более чем на 100 АЭС.

Другие отрасли

Применении RBI в других отраслях свидетельствует таблица из статьи [5], в которой указаны отрасли, разбитые по типам применяемых методик.

Типы RBI	Общиеотрасли
Качественный RBI	Нефтехимия, нефть и газ, электростанции
Полуколичественный RBI	Химия, производство
Количественный RBI	Аэрокосмическая промышленность, ядерная промышленность, сложные промышленные системы
Вероятностный RBI (PRBI)	Морские сооружения, критическая инфраструктура
Последствия-ориентированный RBI	Экологические объекты, перерабатывающие отрасли
Мониторинг на основе состояния (CBM)	Аэрокосмическая промышленность, оборона, транс- порт
Инспекция на основе времени	Общее производство, некоторые коммунальные секторы

Само по себе разбиение может считаться дискуссионным, но наибольший интерес здесь вызывает именно список отраслей – заметно более широкий, чем упомянутых в подавляющем большинстве публикаций об RBI.

Продолжение следует.

Санкт-Петербург, июль 2025 года

Кац Б.А., Лузина Н.П. Введение в RBI – инспектирование на основе фактора риска (часть I). – 2025. – № 4 (139). – С. 24-28.

Список литературы

1. Сингуров А.А., Дерябин П.Г. Инспекция оборудования с учётом факторов риска в компании «Сахалин Энерджи» // Газовая промышленность. – 2018. – № 12. – С. 114-121.
2. СТ РК 3731-2021 «Промышленность нефтяная и газовая. Техническое освидетельствование оборудования с учетом факторов риска».
3. CWA 15740:2008. Risk-Based Inspection and Maintenance Procedures for European Industry (RIMAP).
4. Бриков А.В., Александрович С.И. Риск-ориентированный подход к инспектированию оборудования: современные проблемы и решения // Нефтепромысловое дело. – 2023. – № 1 (649). – С. 35-40.
5. Introduction to Power Plant Risk-Based Inspection (RBI). https://velosiaims.com/introduction-to-power-plant-risk-based-inspection-rbi/
6. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Risk-informed In-service Inspection of Piping Systems of Nuclear Power Plants: Process, Status, Issues and Development, Nuclear Energy Series No. NP-T-3.1, IAEA, Vienna, (2010).