陳超 李長俊

西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院

石油天然氣屬易燃、易爆危險化學(xué)品，一旦發(fā)生泄漏，極易引發(fā)爆炸事故，造成災(zāi)難性的后果[1]。2013年11月22日，東黃輸油管道泄漏原油進(jìn)入市政排水暗渠，原油在密閉空間蒸發(fā)、擴散、積聚，遇火花發(fā)生爆炸[2]。事故發(fā)生后，各級政府和油氣管道企業(yè)在安全領(lǐng)域開展了大量工作，發(fā)布了多項管道安全標(biāo)準(zhǔn)，油氣管道安全管理水平穩(wěn)步提升。但隨著老齡管道的增加和新能源管道的興建，油氣管道爆炸防治將面臨新的挑戰(zhàn)。本文采用瑞士奶酪模型分析了青島“11·22”輸油管道爆炸事故的原因和教訓(xùn)，提出了未來我國油氣管道爆炸防護(hù)工作的發(fā)展方向。

東黃管道于1986年7月建成投產(chǎn)，當(dāng)時爆炸管段附近為空曠的農(nóng)田，不屬于高后果區(qū)。隨著城市化的快速推進(jìn)，事故管道周圍逐漸出現(xiàn)大量居民區(qū)與市政管網(wǎng)，管段的安全風(fēng)險增大，成為高后果區(qū)，但管道安全管理并未隨管道風(fēng)險等級的提高而得到加強。通過采取經(jīng)典的事故致因理論模型——瑞士奶酪模型（Swiss cheese model）[3]，對事故進(jìn)行了致因分析。

如圖 1所示，奶酪片表示安全屏障，奶酪片上的小孔表示安全屏障的漏洞，一旦所有安全屏障的漏洞都被突破，則會造成事故。青島“11·22”輸油管道爆炸事故的直接原因是管道腐蝕。事故管段與排水暗渠交叉，所處區(qū)域土壤鹽堿和地下水氯化物含量高，同時排水暗渠內(nèi)隨著潮汐變化海水倒灌，使管道長期處于干濕交替的海水及鹽霧腐蝕環(huán)境，加之管道受到道路承重和振動等因素影響，導(dǎo)致管道腐蝕加劇。在腐蝕危害與爆炸事故之間，管道運營單位實際上有四層安全屏障可以避免事故的發(fā)生。

圖 1 青島“11·22”瑞士奶酪模型

第一層安全屏障為腐蝕防護(hù)。通過采取“外防腐層+陰極保護(hù)”的腐蝕防護(hù)技術(shù)，可以避免管道與腐蝕介質(zhì)接觸，如果外防腐層完好，理論上可以阻止外腐蝕的發(fā)生。事故管道就是因為防腐層破損加速管道腐蝕，從而引發(fā)后面的事故。

第二層安全屏障為腐蝕監(jiān)檢測技術(shù)。通過采取漏磁檢測等技術(shù)對管道進(jìn)行檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)內(nèi)/外腐蝕缺陷，從而采取相應(yīng)維修措施，以防止腐蝕缺陷擴大。

第三層安全屏障為腐蝕風(fēng)險處置。由于事故管段沒有及時開展檢測工作，因此也無法發(fā)現(xiàn)存在的腐蝕缺陷和采取措施消除風(fēng)險。

第四層安全屏障為泄漏應(yīng)急響應(yīng)。泄漏應(yīng)急處置是為了避免事故后果進(jìn)一步擴大的有效措施。然而，不當(dāng)?shù)膽?yīng)急響應(yīng)可能引發(fā)火災(zāi)爆炸事故，造成更大的損失。地方政府和事故管道企業(yè)在這次應(yīng)急響應(yīng)中存在諸多漏洞，如未按要求及時全面報告泄漏量、現(xiàn)場處置人員沒有對泄漏區(qū)域?qū)嵤┯行Ь�戒和圍擋；搶修現(xiàn)場未進(jìn)行可燃?xì)怏w檢測，盲目動用非防爆設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，最終導(dǎo)致油蒸汽爆炸。

通過瑞士奶酪模型分析，可以發(fā)現(xiàn)正是由于管道多層安全屏障同時失效導(dǎo)致了爆炸事故發(fā)生，暴露了我國管道與市政工程規(guī)劃管理的諸多問題，其慘痛教訓(xùn)值得永遠(yuǎn)汲取。這次事故也警示我們，隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，對油氣能源的需求不斷增長，迫切需要我們加強管道安全保障，深入開展油氣管道防爆相關(guān)的研究工作。

（1）油氣管道泄漏防治。油氣管道泄漏的發(fā)生多由各種缺陷與第三方破壞造成。因此，應(yīng)堅持常態(tài)化的缺陷檢測，同時對重點管段應(yīng)采取監(jiān)測手段，實時掌握缺陷的發(fā)展情況；應(yīng)采用同溝敷設(shè)光纖、無人機巡線等先進(jìn)方法及早發(fā)現(xiàn)第三方破壞風(fēng)險，防止破壞發(fā)生。對于泄漏事故的應(yīng)急救援，應(yīng)嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強通風(fēng)，避免油氣聚集、禁止引入火源，杜絕人為爆炸隱患，從根本上抑制爆炸的發(fā)生。

（2）油氣管道系統(tǒng)受限空間爆炸防治。油蒸氣或天然氣泄漏后與空氣混合，形成可燃?xì)庠疲��?dāng)可燃?xì)庠圃陂_敞空間被點燃則發(fā)生閃火或低強度氣云爆炸，若在受限空間，則可能誘發(fā)嚴(yán)重的氣云爆炸事故。青島“11·22”輸油管道爆炸事故就是發(fā)生在排水暗渠受限空間中，造成了嚴(yán)重后果。因此，油氣管道應(yīng)盡可能避免與受限空間交叉；新建市政工程如與管道比鄰或交叉時，在設(shè)計規(guī)劃時就應(yīng)盡可能杜絕或減少受限空間；如果受限不可避免，則應(yīng)盡可能保持良好通風(fēng)，防止可燃?xì)怏w聚集，同時應(yīng)安裝可燃?xì)怏w監(jiān)測儀，實時監(jiān)測可燃?xì)怏w濃度，動態(tài)預(yù)警爆炸風(fēng)險。

（3）防爆本質(zhì)安全與抑爆設(shè)計。油氣管道系統(tǒng)不可避免會途經(jīng)受限或封閉空間，如壓縮機房、泵房、閥室等，因此，爆炸風(fēng)險不可能完全消失。為了減小爆炸風(fēng)險，可以采取本質(zhì)安全設(shè)計的方法合理設(shè)計管道設(shè)施。例如壓縮機房可以通過設(shè)置窗戶或去掉墻壁的方法，增加空間的通風(fēng)性能，防止可燃?xì)怏w積聚；防護(hù)的壁面或者窗戶可以采用低強度材料，在爆炸發(fā)生時，起到泄爆的作用。對于通風(fēng)性能差的受限空間，必須安裝可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測儀與抑爆劑噴淋裝置，及時發(fā)現(xiàn)爆炸風(fēng)險，抑制爆炸的發(fā)生。

（4）火源控制。火源控制是防火抑爆的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4]。在管道設(shè)施及周圍應(yīng)消除火源，避免點燃可燃?xì)怏w引發(fā)爆炸。對于機電設(shè)備等容易引發(fā)電火花的裝備，應(yīng)采取防爆措施。進(jìn)出人員應(yīng)嚴(yán)格遵循防靜電操作，嚴(yán)格禁止火源帶入。此外，對于施工作業(yè)，應(yīng)在確保沒有可燃?xì)怏w泄漏的情況下進(jìn)行動火作業(yè)。對于泄漏事故處理，應(yīng)避免搶修作業(yè)產(chǎn)生火花而點燃可燃?xì)怏w。

（5）防爆安全教育與培訓(xùn)。管道企業(yè)應(yīng)加強員工、承包商的安全教育與培訓(xùn)，嚴(yán)格遵循國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與油氣管道企業(yè)的防爆安全規(guī)章制度，規(guī)范日常操作人員與應(yīng)急搶險人員的行為，避免違規(guī)操作，降低誤操作的可能性，杜絕人為因素導(dǎo)致的爆炸風(fēng)險。

（6）燃?xì)夤艿辣�炸防治。燃�(xì)夤艿栏浇�人口流動大、施工作業(yè)頻繁，第三方破壞風(fēng)險大，導(dǎo)致爆炸風(fēng)險增大；燃?xì)庥脩舻闹�識水平、安全意識參差不齊，給燃?xì)獍踩�利用帶來了�?yán)重隱患。因此，應(yīng)制定完善燃?xì)夤艿婪辣�相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，開展安全監(jiān)測與檢測，做好安全科普教育，提升燃?xì)夤艿赖陌踩�水平�?o:p>

（7）新能源管道系統(tǒng)爆炸防治。氫氣、甲醇、氨等新能源也屬于易燃易爆危險品，且他們的燃燒特性、火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律、爆炸極限、最小點火能等燃爆特征與油氣具有明顯差別，因此需要對新能源儲運過程中存在的爆炸風(fēng)險進(jìn)行深入研究，制定相應(yīng)的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，防控新能源儲運過程中的爆炸風(fēng)險。

青島“11·22”輸油管道爆炸事故雖然已過去十年，但其引發(fā)油氣管道行業(yè)安全管理深層次反思一直在持續(xù)進(jìn)行，也對油氣管道爆炸防護(hù)帶來了諸多啟示：為了保障管道安全，油氣管道應(yīng)堅持常態(tài)化的缺陷檢測、評價與維護(hù)，做到早發(fā)現(xiàn)，早評價，早處置，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的泄漏與爆炸事故；在油氣管道設(shè)計、施工、運行管理與維護(hù)中要嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，落實各種安全要求，盡可能降低爆炸風(fēng)險；同時應(yīng)持續(xù)加強油氣管道防爆相關(guān)工作的研究，提升管道本質(zhì)安全水平，保障能源輸送安全和公共安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]Chen C, Li C, Reniers G, et al. Safety and security of oil and gas pipeline transportation: A systematic analysis of research trends and future needs using WoS[J]. Journal of Cleaner Production, 2021, 279: 123583.

[2]國務(wù)院山東省青島市“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸特別重大事故調(diào)查組.山東省青島市“11·22中石化東黃輸油管道泄漏爆炸特別重大事故調(diào)查報告[EB/OL].(2013-12).http://www.www556640.com/htm/20187/115_1228.htm.

[3]Larouzee J, Le Coze J-C. Good and bad reasons: The Swiss cheese model and its critics[J]. Safety science, 2020, 126: 104660.

[4]Chen C, Khakzad N, Reniers G. Dynamic vulnerability assessment of process plants with respect to vapor cloud explosions[J]. Reliability Engineering & System Safety, 2020, 200.

作者簡介：陳超，1991年生，西南石油大學(xué)研究員，主要從事油氣與新能源系統(tǒng)安全韌性理論、燃爆事故防護(hù)、安全監(jiān)檢測技術(shù)與完整性管理相關(guān)研究。聯(lián)系方式：chenchaoswpu@gmail.com。

李長俊，1963年生，西南石油大學(xué)二級教授，博士生導(dǎo)師，學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人，主要從事油氣儲運系統(tǒng)仿真與優(yōu)化、油氣儲運系統(tǒng)多相流理論與技術(shù)、油氣儲運系統(tǒng)完整性管理相關(guān)的研究與教學(xué)工作。聯(lián)系方式：lichangjunemail@sina.com。