于達

中國石油大學(xué)（北京）

 

2013年11月22日，青島發(fā)生東黃復線(xiàn)原油管道泄漏爆炸導致特別重大傷亡事故。今年是事故發(fā)生十周年，回想當年事故場(chǎng)景仍然歷歷在目，慘痛的教訓刻骨銘心，追思事故原因以警世人。

1  原油在哪兒泄漏的

2013年11月22日凌晨2時(shí)12分，濰坊調度中心發(fā)現黃島首站壓力由4.56 MPa突降至4.52 MPa，膠州站也有壓力下降現象，經(jīng)判斷可能為管道泄漏，使用泄漏監測系統判定漏點(diǎn)距首站下游約0.8 km。2時(shí)23分，黃島出站壓力和膠州進(jìn)站壓力再次發(fā)生突降，于是調度中心下達停輸令，同時(shí)派值班人員上線(xiàn)巡查。巡查發(fā)現位于黃島經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區的秦皇島路與齋堂島街的“丁”字路口處發(fā)生大量漏油，經(jīng)開(kāi)挖確認該路口地下暗渠東墻外側約150 mm處的管道底部有超過(guò)170 mm長(cháng)的裂口，實(shí)際泄漏點(diǎn)距首站約1.5 km（圖 1）。

圖 1 管道泄漏點(diǎn)位置

2  為什么在那兒泄漏

原因之一：管道腐蝕嚴重。經(jīng)過(guò)測量破口處管道壁厚僅為1.74 mm，管道存在嚴重的腐蝕問(wèn)題，現場(chǎng)勘查認為有多種原因導致管道腐蝕。

（1）管道防腐層破損。對事故管道開(kāi)挖發(fā)現瀝青玻璃布防腐層破損、脫落嚴重，管道外壁大面積直接暴露在自然環(huán)境中（圖 2）。在東黃復線(xiàn)管道建設期，尚未普及三層PE管道外防腐技術(shù)，瀝青玻璃布防腐效果不佳。

圖 2 事故管道的防腐層

（2）管道穿越的暗渠環(huán)境惡劣。齋堂島街西側有一條通向海邊的水泥蓋板排水暗渠與秦皇島路下敷設的管道相交，穿越暗渠的管段外側加裝了鐵皮保護層。在暗渠墻外的管道埋于土中與暗渠中的管道構成了利于腐蝕的氧濃差環(huán)境。暗渠中充滿(mǎn)鹽霧和潮濕空氣，漲潮時(shí)海水涌入暗渠淹沒(méi)管道，下雨時(shí)匯入暗渠的污水沖刷管道。由于土壤鹽堿和地下水氯化物含量大，加劇了管道腐蝕。采用咬口方式安裝的保護鐵皮對管道防腐沒(méi)有任何意義。

原因之二：管道受外力剪切。暗渠兩側為漿砌石墻，管道穿過(guò)墻體處沒(méi)有保護措施。暗渠東墻外即為秦皇島路與齋堂島街的路口，路口處管頂埋深約1.2 m，管道上方?jīng)]有抗壓保護。石墻形成了管道的硬肩，車(chē)輛的碾壓給墻根處管道帶來(lái)持續的剪切應力沖擊是造成管道疲勞破壞的隱患。

排水渠的建設在管道之后，由早期的明渠后來(lái)加蓋成為暗渠。排水渠在秦皇島路與齋堂島街的“丁”字路口處建設了橋涵，管道沿秦皇島路在橋涵蓋板下穿過(guò)水渠。根據施工說(shuō)明，在路口開(kāi)挖寬度為56 m、中部深度5.3 m的橋涵基坑，橋涵建成后填土掩埋橋涵外側管道。秦皇島路的建設也在管道之后，道路與管道相同路由，管道大部分在道路的隔離帶下方，但是路口處的管道不能避免車(chē)輛碾壓，尤其是在秦皇島路建設期間管道上方土層薄、施工車(chē)輛重對管道的損傷難以避免。在當年手繪的排水渠橋涵施工圖上后來(lái)又標注了暗渠蓋板、車(chē)輛碾壓和泄漏點(diǎn)等信息（圖 3）。

圖 3 穿越橋涵管道受力示意圖

原因之三：壓力高、管壁薄。東黃復線(xiàn)于1986年7月建成投運，1991年9月通過(guò)竣工驗收[1,2]。該管道是我國首條采用大站距、變壁厚、密閉輸送工藝設計的原油管道[3]。管道原設計輸油方向是從東營(yíng)到黃島，設東營(yíng)首站、壽光熱泵站、丈嶺熱泵站、黃島末站，管道采用日本進(jìn)口的API5LX-60鋼管，管徑Ф711.2 mm，壁厚分別為8.74 mm、7.92 mm和7.14 mm三個(gè)級別，根據管道沿線(xiàn)壓力分布選擇管道壁厚，結果是出站端壁厚大、進(jìn)站端壁厚小，7.14 mm壁厚管道占總管長(cháng)的54.4%。1998年10月，管道改為從黃島向東營(yíng)方向輸送進(jìn)口原油，黃島油庫變?yōu)槭渍�、東營(yíng)首站變成末站，停用了加熱爐[4]，中間站變?yōu)椴�邑輸油站、壽光輸油站。從管道縱斷面圖上（圖 4）可見(jiàn)事故點(diǎn)處海拔高度最低，緊鄰首站出站端，該處管內的壓力最高，而此處原設計是末站進(jìn)站端，管道壁厚最薄。由于壁厚的原因，管道反向輸送改造后，泵站最高出站壓力由原來(lái)的6.57 MPa降到4.67 MPa，輸油量由2000萬(wàn)噸/年下降到1000萬(wàn)噸/年。然而反輸改造后事故點(diǎn)處管內壓力較改造前增加了幾倍。

圖 4 東黃復線(xiàn)管道斷面圖

通過(guò)以上分析，事故點(diǎn)是管道的最薄弱點(diǎn)，因此在該處發(fā)生泄漏事故就不奇怪了。

3  為什么在那個(gè)時(shí)段泄漏

事故發(fā)生時(shí)秦皇島路正在進(jìn)行全面的翻修改造，據施工方介紹此次改造將原路面下挖半米，再重新做路基、鋪瀝青。在道路翻修過(guò)程中，施工方和管道業(yè)主方均未考慮地下管道的保護問(wèn)題。從現場(chǎng)看，路面下挖工作已經(jīng)完成，在搶修作業(yè)照片（圖 5）中可見(jiàn)，管道直接埋在地下，大量泄漏的原油滲入土壤。管道上方覆土厚度約為0.7 m，路面開(kāi)挖、渣土運輸對管道的碾壓和沖擊不可避免。

圖 5 東黃復線(xiàn)管道泄漏搶修作業(yè)

通常管道受到外力擠壓應該是外凸，但在事故現場(chǎng)看到，穿越暗渠的事故管道被爆炸壓力擠扁，管道破口處出現了非常大的內凸變形（圖 6）。參見(jiàn)圖 7可以推測管道發(fā)生異常變形的原因。圖 7是某油庫在地面平整化改造時(shí)，壓道機碾壓了延伸到地下的油管造成管道損傷的案例。從圖中可以看到，管道的支撐點(diǎn)由于受到碾壓形成了明顯的內凸變形。暗渠的石墻就是事故管道的支撐點(diǎn)，兩圖對比足以說(shuō)明東黃復線(xiàn)受到了碾壓損傷。該處管道在平時(shí)就被車(chē)輛碾壓，在道路改造時(shí)管道覆土層減薄，加上幾十噸重的渣土車(chē)在管道上方通行，應該是管道發(fā)生泄漏的又一個(gè)原因。

圖 6 管道事故點(diǎn)斷口

（a）地下延伸段被碾壓的管道

（b）被碾壓管道的損傷狀態(tài)
圖 7 類(lèi)似的管道受損案例

4  事故是如何處置的

管道的事故應急操作就是盡量降低事故損失。根據當時(shí)濰坊輸油處調度中心的運行記錄，管道運行操作過(guò)程如下：

2時(shí)11分58秒首站出站端壓力突降，經(jīng)判斷管道發(fā)生泄漏；

2時(shí)23分50秒黃島首站關(guān)泵，全線(xiàn)停輸；

2時(shí)40分00秒黃島首站泄壓閥打開(kāi)，部分管內存油泄入油罐；

3時(shí)30分00秒線(xiàn)路閥室（洋河閥室）關(guān)閉。

通過(guò)對事故工況的分析，將管道泄漏過(guò)程分為三個(gè)階段：

（1）壓力突降至關(guān)泵停輸。此階段管道內壓高（大于4.5 MPa）、流速大、泄漏沖擊力強，所以在現場(chǎng)發(fā)現了大量反沖至路面的原油（圖 8），同時(shí)還有大部分原油從穿墻處涌入暗渠。從壓力突降到停泵，此階段大約延續12分鐘。

圖 8 泄漏到路面上的原油

（2）停輸至洋河截斷閥關(guān)閉。從圖 9中可見(jiàn)，高點(diǎn)1與泄漏點(diǎn)有超過(guò)100 m的高差，能造成泄漏點(diǎn)處0.8 MPa的管道內壓，停泵后回流的原油從事故點(diǎn)以較高的壓力噴泄，關(guān)閉洋河閥室能避免高程大于高點(diǎn)2的管內原油繼續泄漏，開(kāi)啟首站泄壓閥能回收部分從高點(diǎn)回流的原油。洋河閥室距黃島首站24.5 km，從停泵到關(guān)閥歷時(shí)66分鐘。

圖 9 黃島—膠州管道縱斷面圖

（3）洋河截斷閥關(guān)閉之后的自流泄漏。此階段有兩個(gè)過(guò)程，首先是管內原油液位高度從高點(diǎn)2降到高點(diǎn)4，此過(guò)程管內壓力不足上階段的一半，在泄漏的同時(shí)仍有部分原油可以回流到黃島油庫；當原油液位降到高點(diǎn)4的高度以后，高點(diǎn)4到高點(diǎn)5的“U”形管段長(cháng)6.5 km，減掉約1 km低洼段，剩余管容內的原油完全從事故點(diǎn)漏空。發(fā)生爆炸后，暗渠內事故管道被炸扁足以證實(shí)這個(gè)說(shuō)法（圖 10）。此階段管道內壓低、泄漏速度小，但是時(shí)間長(cháng)、管段長(cháng)，泄漏量最大。

圖 10 被炸扁的穿越暗渠事故管道

根據上述分析，采用不同算法分組背靠背計算，得出總泄漏量2000余噸�？傮w上看，濰坊調度中心的事故應急操作尚屬正常。

5  事故應急搶修是如何開(kāi)展的

11月22日3時(shí)40分左右，巡檢人員發(fā)現泄漏事故地點(diǎn)，報告濰坊輸油處啟動(dòng)應急搶修工作。

4時(shí)左右，確定開(kāi)挖泄漏點(diǎn)，接到通報海上發(fā)現溢油，說(shuō)明泄漏的原油已經(jīng)充滿(mǎn)暗渠。經(jīng)過(guò)物資準備、調配人力，于6時(shí)左右，開(kāi)展海上溢油清理作業(yè)。

7時(shí)左右，使用挖掘機實(shí)施開(kāi)挖作業(yè)，在漏油處路面挖出2 m×2 m×1.5 m作業(yè)坑，在管道下方發(fā)現泄漏口（圖 5）。由于泄漏點(diǎn)緊鄰暗渠外墻，修復管道需要拆除暗渠蓋板，于是采用液壓破碎錘開(kāi)鑿鋼筋混凝土蓋板。

10時(shí)25分，暗渠蓋板拆除作業(yè)尚未完成，幾公里長(cháng)的暗渠全線(xiàn)突然發(fā)生劇烈爆炸。爆炸造成了驚人的破壞和人員傷亡，此方面多有報道不再贅述。

6  引發(fā)事故爆炸的原因和教訓

（1）原因。該事故是因泄漏的原油流入暗渠，在密閉空間內蒸發(fā)使可燃氣體濃度達到爆炸區間，由意外點(diǎn)火引發(fā)爆炸。關(guān)于引爆的火源有兩個(gè)不同的說(shuō)法，一是破碎錘開(kāi)鑿鋼筋混凝土蓋板時(shí)產(chǎn)生火星引發(fā)爆炸；二是麗東化工廠(chǎng)水泥板預制區電焊作業(yè)導致爆炸。根據現場(chǎng)調研，水泥板預制區雖然在暗渠蓋板上方，因澆筑水泥需要此處暗渠蓋板密封嚴格，所以不存在引爆的條件。通過(guò)查看爆炸現場(chǎng)監控視頻，爆炸源也是來(lái)自管道泄漏處。調查認定開(kāi)鑿暗渠蓋板時(shí)產(chǎn)生火花是引發(fā)爆炸的原因。

（2）教訓。一是不了解管道的風(fēng)險狀態(tài)。管道運營(yíng)單位對東黃復線(xiàn)的薄弱點(diǎn)沒(méi)有掌握，只是按照既定次序安排管道防腐層大修工作，沒(méi)有對管道分段進(jìn)行風(fēng)險程度分析，沒(méi)有按各管段風(fēng)險大小編排大修次序，以至于該管段的隱患尚未修復便發(fā)生了事故。二是在管道上方施工缺少監管和保護。秦皇島路建于東黃復線(xiàn)之后，在道路建設時(shí)沒(méi)有對管道采取保護措施。在道路翻修時(shí)，施工方與管道業(yè)主方?jīng)]有就管道保護和施工監管進(jìn)行溝通，沒(méi)有采取任何保護措施是導致管道發(fā)生事故的重要因素。三是對管道事故二次災害風(fēng)險缺乏足夠認識。事故點(diǎn)泄漏的原油滲入土壤，搶修現場(chǎng)存在揮發(fā)油氣，作業(yè)人員沒(méi)有想到火災風(fēng)險；大量的原油通過(guò)暗渠溢出海面，有關(guān)人員沒(méi)有意識到暗渠密閉有形成爆炸危險空間的風(fēng)險，采用破碎錘在鋼筋混凝土蓋板上進(jìn)行開(kāi)鑿作業(yè)導致了火災爆炸二次災害。

事故給了我們深刻的啟示，管道安全是管道人肩負的責任，高素質(zhì)人才是管道安全的有力保障。保證管道安全最關(guān)鍵的是人的因素，要不斷提升員工安全意識、熟練運用智能技術(shù)、及時(shí)處置管道風(fēng)險信息等基本素質(zhì)，管道安全警鐘長(cháng)鳴！

 

參考文獻：

[1]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.b5057.cn/htm/20187/115_1228.htm.

[2]劉培金.東黃復線(xiàn)通過(guò)中國石油天然氣總公司驗收[J].油氣儲運，1992，2(2)：49.

[3]張國忠，高探貴.東黃復線(xiàn)停輸再啟動(dòng)過(guò)程研究[J].油氣儲運，1996，15(9)：37-40.

[4]支激揚，朱長(cháng)春，李永強，等.東黃復線(xiàn)輸油泵運行的合理匹配[J].油氣儲運，2002，21(12)：48-50 .

 

作者簡(jiǎn)介：于達，教授級高工，1956年生，1982年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)。曾任中國石油大學(xué)（北京）油氣儲運虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗中心（國家級）主任，中國石油大學(xué)（北京）測試中心副主任，城市油氣輸配技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗室副主任，國家安全生產(chǎn)專(zhuān)家組成員。主要研究領(lǐng)域：油氣長(cháng)輸管道、油氣集輸、成品油管輸質(zhì)量保障、海底石油管道流動(dòng)安全保障和管道應急體系智能化建設等。聯(lián)系方式：13311026611，yuda@cup.edu.cn。