張強1 戴聯(lián)雙2

1. 國家管網(wǎng)集團科學(xué)技術(shù)研究總院分公司； 2.國家管網(wǎng)集團公司

1  事故概述

2020年5月29日，俄羅斯諾里爾斯克鎳業(yè)公司位于凱爾坎（Kayerkan）附近的HPP-3熱力發(fā)電廠(chǎng)5#應急儲油罐發(fā)生災難性開(kāi)裂事故，約20分鐘內罐內21 200 t柴油全部泄漏，大約6000 t油品滲透到土壤中，另外15 000 t經(jīng)附近溪流進(jìn)入安巴納亞河，污染面積達350 km2（圖 1），造成嚴重環(huán)境污染。該儲油罐1985年建成投用，罐容30 000 m3，最近的一次大修在2017—2018年，由第三方公司發(fā)布了相關(guān)報告。

圖 1 儲油罐泄漏污染區域示意圖

2  事故原因分析

俄羅斯聯(lián)邦環(huán)境、工業(yè)和核監管局開(kāi)展了事故調查，同時(shí)涉事企業(yè)委托伊爾姆環(huán)境資源管理咨詢(xún)公司（Environmental Resources Management,ERM)開(kāi)展了獨立事故原因分析。調查顯示，儲油罐發(fā)生破裂是由多種因素共同作用的結果，直接原因是受氣候變暖等因素的影響，凍土退化造成儲油罐混凝土支撐樁性能劣化受損，儲油罐基礎發(fā)生不均勻沉降，導致罐底與罐壁開(kāi)裂（圖 2）。儲油罐事故原因分析如圖 3所示。

圖 2 儲油罐基礎破損及裂口狀況現場(chǎng)圖

圖 3 儲油罐事故原因分析框圖

（1）儲油罐存在建設缺陷。如圖 4所示，事故儲油罐筏板基礎偏心距不符合設計規范，樁頭無(wú)橫向鋼筋加固，高達30%的支撐樁實(shí)際長(cháng)度小于設計長(cháng)度，未按設計規定至少嵌入基巖800 mm。大部分支撐樁處在永凍土中，受氣候變化、凍土退化等因素影響（根據歐洲航天局Sentinel-2衛星數據，事故發(fā)生前該地區氣溫異常升高），樁基荷載分布不均，部分樁基荷載超過(guò)其承載能力，發(fā)生蠕變沉降，最大沉降深度達1.5 m，大約33根支撐樁破損。

圖 4 儲油罐原始設計圖

（2）安全管理存在不足。事故調查表明，涉事企業(yè)安全管理和安全保障水平與其儲油量水平不相匹配，對儲油罐隱患排查結果及異常跡象、儲油罐處于核心作業(yè)區的邊緣、針對油罐區的二級和三級防控措施的重要性未給予足夠重視。事發(fā)前的2018年，監管機構曾進(jìn)行儲油罐安全隱患檢查，涉事企業(yè)認為該儲油罐的管理整體符合相關(guān)監管要求，但其對潛在風(fēng)險以及管理不足缺乏足夠認識。如安全檢查中缺乏對儲油罐基礎的關(guān)注，未能評估支撐樁實(shí)際狀態(tài)是否符合設計文件和相關(guān)法規要求；對檢測到的儲油罐垂直度偏差、基礎與罐底之間存在80 mm的間隙等沉降指標未給予足夠重視。氣候變化導致凍土退化的風(fēng)險未列入日常檢查并采取措施，缺乏對永凍土層必要的監控（法規對此沒(méi)有強制要求）等。

（3）應急處置工作不到位�；�于合規性思維而不是基于對風(fēng)險的理解開(kāi)展安全管理，儲油罐發(fā)生開(kāi)裂失效風(fēng)險的可能性和嚴重性被低估。以往風(fēng)險評估認為災難性破裂事故發(fā)生概率很低（1.5×10-5），后果也很�。▋H考慮了對土壤的影響），失效情況不太嚴重，風(fēng)險評估報告也未對此提出建議措施。應對重大泄漏事件的措施和經(jīng)驗不足，缺乏對此類(lèi)重大事件迅速響應所需的資源和響應程序，未進(jìn)行詳細的溢油模擬以制定溢油反應計劃（OSRP）。OSRP對受影響區域的估計甚至比風(fēng)險評估中計算的區域還要小。儲油罐圍堰容積不足以容納泄漏的油品，圍堰墻體未能承受住泄漏油品的動(dòng)態(tài)沖擊發(fā)生坍塌，油品溢出圍堰。對溢油可能的流向估計不足，未制定和實(shí)施有效的溢油應急預案。風(fēng)險消減措施也僅限于清除污染土壤和從圍堰內回收油品。如圖 5所示。

圖 5 導致環(huán)境災難原因分析框圖

3  應對措施

（1）排查與事故儲油罐設計相似的所有儲油罐基礎是否存在沉降跡象，確認支撐樁是否都按設計施工，并對存在安全風(fēng)險的儲油罐采取了降低液位水平的措施。

（2）根據設計要求。儲油罐下應有足夠的通風(fēng)，以防止罐內熱量通過(guò)底板傳入土中導致多年凍土的熱邊界條件改變，保證儲油罐基礎的安全。

（3）重點(diǎn)考察儲油罐基礎在永凍土層活動(dòng)區的穩定性，以及氣候變暖降低土壤承載能力的趨勢，是否需要采取熱阻措施等。

（4）對所有相關(guān)的儲油罐建立永凍土監測系統，包括安裝應變計和溫度傳感器進(jìn)行監測。

（5）完善儲油罐完整性管理系統，如改進(jìn)檢查與維護、防腐措施以及在可能存在重大災難性失效風(fēng)險的情況下封存儲油罐。

（6）檢查所有儲油罐圍堰大小和設計符合性，研究在這些儲油罐周?chē)�建設二級圍堰的必要性，降低罐之間圍堰墻體的高度或增加圍堰的總容量。

（7）開(kāi)展溢油模擬分析，確定實(shí)施油品攔截的最佳位置，完善應急響應計劃。

（8）制定應急響應機制和快速響應的地點(diǎn)和路徑，開(kāi)展應急演練。

編譯自：《ERM：Review of May 2020 Catastrophic Tank Failure,HPP-3, Norilsk》、《White Paper on NTEC’s HPP-3 Incident Clean-up and Response》。

作者簡(jiǎn)介：張強，1986年生，注冊安全工程師、二級安全評價(jià)師、管道檢驗員，主要從事管道風(fēng)險評價(jià)和完整性相關(guān)的研究工作。先后參與制修訂多項行業(yè)與企業(yè)標準，曾獲中石油集團公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎等獎項。聯(lián)系方式：18630630987，zhangqiang14@pipechina.com.cn。