L'API 581, développée par l'American Petroleum Institute (API), est une norme essentielle pour les inspections basées sur le risque (RBI). Elle fournit une méthodologie quantitative pour élaborer des plans d'inspection adaptés au risque associé à chaque pièce d'équipement et à ses composants. Cette approche s'applique à divers types d'équipements fixes sous pression, notamment les cuves sous pression, les tuyauteries, les réservoirs, les dispositifs de décompression (PRD) et les faisceaux de tubes d'échangeurs de chaleur.
Avant d'approfondir l'API 581, distinguons-la de l'API 580 : L'API 580 énonce les principes généraux et les lignes directrices minimales pour le RBI. En revanche, l'API 581 va plus loin en fournissant des méthodes quantitatives précises pour formuler un plan d'inspection. Dans cet article, nous allons explorer plus en détail les méthodes de calcul de l'API 581.
Le calcul des risques de l'API 581
Le calcul du risque selon l'API 581 comprend deux éléments principaux :
- Probabilité de défaillance (POF): Elle est déterminée par l'analyse de la probabilité de défaillance de l'équipement. Elle prend en compte des facteurs tels que les propriétés des matériaux, les conditions de fonctionnement et les mécanismes d'endommagement.
- Conséquence de la défaillance (COF): Elle est évaluée en considérant les impacts potentiels d'une défaillance de l'équipement, y compris les risques pour la sécurité, les dommages environnementaux et les pertes financières.
Le risque est la probabilité d'échec (POF) combinée à la conséquence de l'échec (COF) :
Risque = POF x COF
La norme API 581 est divisée en plusieurs parties. La partie 2 se concentre sur la détermination de la probabilité de défaillance dans une évaluation RBI de l'API, tandis que la partie 3 se penche sur la réalisation d'une analyse des conséquences dans une évaluation RBI de l'API. Explorons les détails décrits dans la norme.
API 581 - Méthodologie de la probabilité de défaillance (POF)
La partie 2 de l'API 581 se concentre sur le calcul de la probabilité de défaillance (POF). Deux méthodes sont recommandées :
- La méthode GFF: La méthode GFF (Generic Failure Frequency) prédit la probabilité de défaillance (POF) pour la perte de confinement d'un équipement d'enveloppe de pression. Elle ajuste les données de défaillance génériques de l'industrie en fonction de l'équipement spécifique en incorporant un facteur de dommage (DF) et un facteur de système de gestion (FMS).
- La méthode de distribution de Weibull à deux paramètres: La méthode de distribution de Weibull est utilisée pour prévoir la probabilité de défaillance (POF) des dispositifs de décompression (PRD) et des faisceaux d'échangeurs de chaleur. Cette méthode utilise la distribution statistique de Weibull, ainsi que des paramètres d'échelle et de forme, pour fournir une représentation exponentielle de la POF sur une période donnée.
La méthode GFF
Détaillons un peu la méthode GFF, la plus couramment utilisée. La formule GFF détermine la probabilité qu'un objet d'équipement tombe en panne à cause d'un type de dommage spécifique :
Pf(t) = gff * FMS * Df(t)
où :
- Pf(t) est la probabilité de défaillance (POF) en fonction du temps ;
- gff est la fréquence de défaillance générique ;
- FMS est le facteur du système de gestion ; et
- Df(t) est le facteur de dommage global en fonction du temps.
La fréquence générique des défaillances (GFF)
La fréquence générique de défaillance (GFF) est fixée à une valeur représentative des données de défaillance de l'industrie du raffinage et de la pétrochimie. Ces FGF sont présentées dans le tableau 3.1 de la partie 2 de l'API 581. Quatre tailles de trous sont utilisées pour modéliser les scénarios de rejet (d'une petite fuite à une rupture) et le taux d'erreur est fixé entre 3 % et 10 %.
Le facteur système de gestion (FMS)
Le facteur du système de gestion (FMS) tient compte de la probabilité de détecter l'accumulation de dommages conduisant à une perte de confinement avant qu'elle ne devienne critique. Il est directement lié à l'efficacité du programme d'intégrité mécanique d'une installation et s'applique uniformément à tous les composants de l'installation. Des facteurs tels que la qualité des inspections, l'efficacité de la gestion de la corrosion et le respect des matériaux appropriés et des codes de conception sont pris en considération. La détermination du SGF implique généralement une évaluation structurée, qui peut inclure un questionnaire ou un système de notation.
Le facteur de dommage (FD)
La fonction de base du facteur de dommage (FD) est d'évaluer statistiquement la quantité de dommages qui peuvent être présents en fonction du temps en service et l'efficacité de l'activité d'inspection pour quantifier ces dommages. Le FD est déterminé sur la base d'éléments tels que
- Mécanismes d'endommagement applicables ;
- Matériaux de construction ;
- Service d'exécution des décisions de justice ;
- l'état physique du composant ; et
- Techniques d'inspection (et fréquence) utilisées pour quantifier les dommages.
L'API 581 fournit des DF pour les huit mécanismes suivants :
- L'éclaircissement (général et local) ;
- Endommagement du revêtement des composants ;
- Dommages externes (amincissement et fissuration) ;
- La fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) ;
- Attaque à l'hydrogène à haute température (HTHA) ;
- Fatigue mécanique (tuyauterie uniquement) ;
- Rupture fragile, y compris rupture fragile à basse température, fragilisation des alliages faibles, fragilisation à 885 °F ; et
- Fragilisation en phase sigma.
Dans la norme API 518, vous trouverez des instructions détaillées pour effectuer chacun de ces calculs de DF. Généralement, une multitude de paramètres d'entrée sont nécessaires pour un seul calcul de facteur d'endommagement.
API 581 - Méthodologie des conséquences de la défaillance (COF)
La partie 3 de la norme API 581 présente les techniques de calcul de la conséquence de la défaillance (COF), en proposant deux méthodes :
- Niveau 1: Utilise des variables prédéfinies pour les fluides couramment rencontrés.
- Niveau 2: Une approche plus rigoureuse adaptée à la composition de n'importe quel flux de fluide.
Le niveau 1 repose sur des équations avec un ensemble de variables bien connues, adaptées aux fluides typiques que l'on trouve dans les unités de raffinage et de pétrochimie. Il convient aux situations où la composition du fluide est connue et entre dans les paramètres standard. Le niveau 2, quant à lui, offre une analyse approfondie pour les compositions de fluides complexes ou non définies. Il permet une évaluation plus détaillée en prenant en compte des variables supplémentaires par rapport au niveau 1. Il convient de noter que le calcul du COF est indépendant du facteur de dommage.
Niveau 1 Méthode COF
Examinons de plus près la méthode de niveau 1, qui est la plus utilisée. Dans ce cas, les fluides de référence sont fournis dans l'API 581. Le fluide de référence dont le point d'ébullition et le poids moléculaire sont les plus proches de la substance en question doit être sélectionné pour l'évaluation.
L'API 581 quantifie les conséquences d'une perte de confinement en termes de :
- Zone d'impact affectée ; et
- Conditions financières.
Zone d'impact affectée conséquence
La zone d'impact affectée évalue les conséquences inflammables, toxiques, ininflammables et non toxiques, et tient compte à la fois de la zone de conséquences des dommages aux composants et de la zone de conséquences des blessures du personnel.
Conséquences financières
Les conséquences financières représentent les coûts liés aux éléments suivants : dommages aux composants, perte de production, blessures (ou décès) du personnel et dommages à l'environnement : Dommages aux composants ; perte de production ; blessures (ou) décès du personnel ; et dommages environnementaux.
Étapes du calcul du COF de niveau 1
La mise en œuvre de la conséquence de défaillance (COF) de niveau 1 dans l'API 581 implique les étapes suivantes :
- Estimer le taux de libération.
- Calculer la libération des stocks.
- Identifier le type de rejet (continu ou instantané).
- Évaluer les systèmes de détection et d'isolation des fuites.
- Ajuster le taux de libération et la masse.
- Estimer la zone de conséquences.
- Évaluer les conséquences financières.
Vous trouverez des conseils détaillés sur l'exécution de chacun de ces calculs dans la norme API 518.
Le résultat de l'API 581
Le résultat d'une évaluation API 581 RBI est la fréquence ou les intervalles d'inspection, l'étendue des travaux et les priorités. Voyons comment nous parvenons à ce résultat.
L'API 581 utilise des matrices de risques pour visualiser et hiérarchiser les risques liés à divers équipements. Une matrice des risques est un outil graphique simple qui illustre le profil de risque d'un actif. En règle générale, il s'agit d'un graphique comportant la probabilité de défaillance (POF) d'un côté et la conséquence de la défaillance (COF) de l'autre. Chaque cellule de la matrice représente une combinaison distincte de la POF et de la COF, ce qui signifie un niveau de risque unique. Cette matrice permet d'identifier les équipements à haut risque qui nécessitent une attention urgente et ceux à faible risque qui peuvent faire l'objet d'inspections moins fréquentes.
Les calculs du POF et du COF aboutissent à une catégorie de POF (1, 2, 3, 4 ou 5) et à une catégorie de COF (A, B, C, D ou E), sur la base de fourchettes prédéterminées définies dans la norme API 581. Ces deux catégories sont représentées sur la matrice des risques (comme indiqué par le "R" bleu dans l'image ci-dessous).
En outre, un critère de risque cible, tel que "Medium" (comme illustré dans l'image ci-dessous), doit être défini. Notez que le critère de risque cible n'est pas défini dans l'API 581, ce qui permet à votre entreprise de le définir indépendamment. Des calculs itératifs ultérieurs (en augmentant l'âge) sont effectués pour déterminer le moment où le risque cible est dépassé (indiqué par la flèche bleue dans l'image ci-dessous). À partir de là, l'intervalle d'inspection maximal et la date de la prochaine inspection sont déterminés.
En fin de compte, les calculs de l'API 581 aboutissent à un plan d'inspection détaillé adapté au risque de chaque pièce d'équipement. Ce plan précise quand (date de la prochaine inspection) et comment (méthodes d'inspection et couverture) procéder à l'inspection. Les calculs de risque de l'API 581 permettent d'identifier et de mesurer les risques pour tous les équipements couverts, ce qui permet de comprendre clairement les risques et la manière de les gérer, et, en fin de compte, de réduire les risques dans les installations de traitement.
IMS PEI : Renforcer les solutions d'inspection intégrée basées sur le risque
En conclusion, notre logiciel IMS (PEI) prend en charge depuis longtemps la méthodologie S-RBI, conformément à l'approche basée sur le risque de Shell et à la norme API 580. Alors que nous étendons nos capacités pour englober l'évaluation quantitative API 581 RBI, nous reconnaissons la nécessité d'une intégration transparente des calculs de risque API 518 dans IMS. Cela garantit l'accessibilité à la multitude de paramètres essentiels pour les calculs de l'API 581, en tirant parti de l'équipement et des composants bien définis de notre logiciel.
En outre, il est essentiel de souligner qu'IMS PEI combine de manière transparente le module RBI avec le système de gestion des données d'inspection (IDMS), offrant ainsi une solution complète pour la gestion de l'inspection et de la maintenance. Cette intégration va encore plus loin en permettant l'interaction avec la GMAO de votre site, telle que SAP, pour une meilleure efficacité opérationnelle.
À l'avenir, avec IMS, vous aurez la liberté de choisir la méthodologie RBI qui correspond le mieux à vos besoins opérationnels spécifiques. Cette flexibilité souligne notre engagement à vous fournir les outils nécessaires à une gestion efficace des risques et au maintien de l'intégrité des actifs dans vos installations.
