陳超 李長(cháng)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(kāi)展了大量工作，發(fā)布了多項管道安全標準，油氣管道安全管理水平穩步提升。但隨著(zhù)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。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，提出了未來(lái)我國油氣管道爆炸防護工作的發(fā)展方向。

東黃管道于1986年7月建成投產(chǎn)，當時(shí)爆炸管段附近為空曠的農田，不屬于高后果區。隨著(zhù)城市化的快速推進(jìn)，事故管道周?chē)�逐漸出現大量居民區與市政管網(wǎng)，管段的安全風(fēng)險增大，成為高后果區，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(guò)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(huì )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，所處區域土壤鹽堿和地下水氯化物含量高，同時(shí)排水暗渠內隨著(zhù)潮汐變化海水倒灌，使管道長(cháng)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(dòng)等因素影響，導致管道腐蝕加劇。在腐蝕危害與爆炸事故之間，管道運營(yíng)單位實(shí)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。通過(guò)采取“外防腐層+陰極保護”的腐蝕防護技術(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檢測技術(shù)。通過(guò)采取漏磁檢測等技術(shù)對管道進(jìn)行檢測，可以及時(shí)發(fā)現絕大多數內/外腐蝕缺陷，從而采取相應維修措施，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(méi)有及時(shí)開(kāi)展檢測工作，因此也無(wú)法發(fā)現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急響應。泄漏應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，不當的應急響應可能引發(fā)火災爆炸事故，造成更大的損失。地方政府和事故管道企業(yè)在這次應急響應中存在諸多漏洞，如未按要求及時(shí)全面報告泄漏量、現場(chǎng)處置人員沒(méi)有對泄漏區域實(shí)施有效警戒和圍擋；搶修現場(chǎng)未進(jìn)行可燃氣體檢測，盲目動(dòng)用非防爆設備進(jìn)行作業(yè)，最終導致油蒸汽爆炸。

通過(guò)瑞士奶酪模型分析，可以發(fā)現正是由于管道多層安全屏障同時(shí)失效導致了爆炸事故發(fā)生，暴露了我國管道與市政工程規劃管理的諸多問(wèn)題，其慘痛教訓值得永遠汲取。這次事故也警示我們，隨著(zhù)經(jīng)濟社會(huì )的發(fā)展，對油氣能源的需求不斷增長(cháng)，迫切需要我們加強管道安全保障，深入開(kāi)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，應堅持常態(tài)化的缺陷檢測，同時(shí)對重點(diǎn)管段應采取監測手段，實(shí)時(shí)掌握缺陷的發(fā)展情況；應采用同溝敷設光纖、無(wú)人機巡線(xiàn)等先進(jìn)方法及早發(fā)現第三方破壞風(fēng)險，防止破壞發(fā)生。對于泄漏事故的應急救援，應嚴格遵守標準規范，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，形成可燃氣云，當可燃氣云在開(kāi)敞空間被點(diǎn)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，造成了嚴重后果。因此，油氣管道應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(shí)，在設計規劃時(shí)就應盡可能杜絕或減少受限空間；如果受限不可避免，則應盡可能保持良好通風(fēng)，防止可燃氣體聚集，同時(shí)應安裝可燃氣體監測儀，實(shí)時(shí)監測可燃氣體濃度，動(dòng)態(tài)預警爆炸風(fēng)險。

（3）防爆本質(zhì)安全與抑爆設計。油氣管道系統不可避免會(huì )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)安全設計的方法合理設計管道設施。例如壓縮機房可以通過(guò)設置窗戶(hù)或去掉墻壁的方法，增加空間的通風(fēng)性能，防止可燃氣體積聚；防護的壁面或者窗戶(hù)可以采用低強度材料，在爆炸發(fā)生時(shí)，起到泄爆的作用。對于通風(fēng)性能差的受限空間，必須安裝可燃氣體濃度監測儀與抑爆劑噴淋裝置，及時(shí)發(fā)現爆炸風(fēng)險，抑制爆炸的發(fā)生。

（4）火源控制�；鹪纯刂剖欠阑鹨直�的關(guān)鍵環(huán)節[4]。在管道設施及周?chē)鷳�消除火源，避免點(diǎn)燃可燃氣體引發(fā)爆炸。對于機電設備等容易引發(fā)電火花的裝備，應采取防爆措施。進(jìn)出人員應嚴格遵循防靜電操作，嚴格禁止火源帶入。此外，對于施工作業(yè)，應在確保沒(méi)有可燃氣體泄漏的情況下進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)。對于泄漏事故處理，應避免搶修作業(yè)產(chǎn)生火花而點(diǎn)燃可燃氣體。

（5）防爆安全教育與培訓。管道企業(yè)應加強員工、承包商的安全教育與培訓，嚴格遵循國家/行業(yè)標準規范與油氣管道企業(yè)的防爆安全規章制度，規范日常操作人員與應急搶險人員的行為，避免違規操作，降低誤操作的可能性，杜絕人為因素導致的爆炸風(fēng)險。

（6）燃氣管道爆炸防治。燃氣管道附近人口流動(dòng)大、施工作業(yè)頻繁，第三方破壞風(fēng)險大，導致爆炸風(fēng)險增大；燃氣用戶(hù)的知識水平、安全意識參差不齊，給燃氣安全利用帶來(lái)了嚴重隱患。因此，應制定完善燃氣管道防爆相關(guān)標準，開(kāi)展安全監測與檢測，做好安全科普教育，提升燃氣管道的安全水平。

（7）新能源管道系統爆炸防治。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、火焰傳播規律、爆炸極限、最小點(diǎn)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(guò)程中存在的爆炸風(fēng)險進(jìn)行深入研究，制定相應的法律法規、標準規范，防控新能源儲運過(guò)程中的爆炸風(fēng)險。

青島“11·22”輸油管道爆炸事故雖然已過(guò)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進(jìn)行，也對油氣管道爆炸防護帶來(lái)了諸多啟示：為了保障管道安全，油氣管道應堅持常態(tài)化的缺陷檢測、評價(jià)與維護，做到早發(fā)現，早評價(jià)，早處置，避免出現嚴重的泄漏與爆炸事故；在油氣管道設計、施工、運行管理與維護中要嚴格遵循標準規范，落實(shí)各種安全要求，盡可能降低爆炸風(fēng)險；同時(shí)應持續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：

[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查報告[EB/OL].(2013-12).http://www.mdjfkyy.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(jiǎn)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安全韌性理論、燃爆事故防護、安全監檢測技術(shù)與完整性管理相關(guān)研究。聯(lián)系方式：chenchaoswpu@gmail.com。

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