美國一起樹根纏繞引起的成品油管道重大泄漏事故
來源:《管道保護(hù)》2021年第3期 作者:戴聯(lián)雙 張強(qiáng) 楊玉鋒 時(shí)間:2021-7-6 閱讀:
戴聯(lián)雙1 張強(qiáng)2 楊玉鋒2
1.國家管網(wǎng)集團(tuán)安全環(huán)保與運(yùn)維本部;2.國家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道公司科技研究中心
欄目主持人戴聯(lián)雙博士:近年來,國內(nèi)外針對深根植物對埋地管道的影響開展了大量研究工作,但主要聚焦在對防腐層完整性的影響方面,對根系擴(kuò)張影響管道受力的探討較少。介紹一起樹根纏繞引起成品油管道重大泄漏事故案例,通過這起事故,啟示我們應(yīng)關(guān)注管道周邊深根植物根系對管道的安全影響。
1 事故經(jīng)過
2020年11月20日,金德摩根(Kinder Morgan)所轄LS-16成品油管道在加利福尼亞州康特拉科斯塔縣(Contra Costa)發(fā)生一起重大泄漏事故,初步估計(jì)泄漏量750~1000桶(50桶以上為重大事故),未起火,未造成人員傷亡。LS-16成品油管道全長82.7 km,建于1960年代,管徑254 mm,設(shè)計(jì)壓力9 MPa,管道輸量約4483桶/h,沿線設(shè)5座閥室(圖 1)。
圖 1 LS-16成品油管道走向示意圖
20日15:00控制室發(fā)現(xiàn)事故管段壓力波動(dòng),但巡線隊(duì)未發(fā)現(xiàn)泄漏跡象;直到24日22:03發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn),開挖檢查發(fā)現(xiàn)管道出現(xiàn)139.7 mm(5.5 in)裂紋, 并報(bào)告OES/NRC(州應(yīng)急服務(wù)中心/國家應(yīng)急中心);26日管線經(jīng)換管處置重新啟輸。12月2日,在距離泄漏點(diǎn)下游2.4 km處防洪排水渠發(fā)現(xiàn)大量油品,經(jīng)大范圍檢測確定管道未發(fā)生二次泄漏,是11月20日管道泄漏油品遷移至此(圖 2、圖 3)。
圖 2 油品回收工作現(xiàn)場
圖 3 管道泄漏點(diǎn)、漏油區(qū)域及2004年爆炸事故位置
2 應(yīng)急響應(yīng)
油品清理:截至2021年2月1日,通過開挖,使用土壤氣體萃取和真空卡車已回收約458桶(19 236加侖)油品(圖 2)。
油品攔截:在下游河床部署了圍油欄,以攔截可能因暴雨導(dǎo)致向下游遷移的油品。
空氣監(jiān)測:開展全天候社區(qū)空氣監(jiān)測,尚未監(jiān)測到揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)。
地下水監(jiān)測:利用/安裝土壤鉆孔和地下水井,以評(píng)估場地周圍區(qū)域?qū)λ|(zhì)的潛在影響。
現(xiàn)場管制:工作區(qū)附近對通道進(jìn)行控制和限制,以保護(hù)作業(yè)者和公眾安全。
3 事故原因
根據(jù)之前Kinder Morgan一段因橡樹長期擠壓變形的管道(圖 4),初步判斷管道泄漏與周邊橡樹樹根侵害有關(guān)。橡樹根系發(fā)達(dá),持久擴(kuò)張力強(qiáng)(圖 5),樹根形似蟒蛇纏繞在管道上,擠壓管道直至薄弱處發(fā)生破裂。此次管道裂紋成因有待實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行材料金相分析等試驗(yàn)后進(jìn)一步確定。
圖 4 Kinder Morgan一段因橡樹長期擠壓變形的管道
圖 5 橡樹植物根系發(fā)達(dá)示意圖
4 管理實(shí)踐
美國運(yùn)輸部管道與知情規(guī)劃聯(lián)盟(PIPA)于2010年開展的一項(xiàng)研究表明,管道周邊樹根可能對管道造成潛在損害,有以下幾種形式。
(1)影響巡線:樹木會(huì)影響管道日常巡線與維護(hù),對空中巡線尤甚。
(2)樹根擠壓:生長的樹根會(huì)對管道施加巨大壓力將其充分?jǐn)D壓(圖 6),造成管道薄弱點(diǎn)發(fā)生裂縫。根部纏繞管道也會(huì)干擾檢查和維護(hù)。
圖 6 樹根擠壓導(dǎo)致管道變形典型示例
(3)破壞防腐層:樹根經(jīng)常刺穿損壞管道涂層,加劇管道腐蝕,會(huì)導(dǎo)致管道泄漏。
(4)樹木移動(dòng):管道上方樹木被移走或倒下也會(huì)損壞管道。如卡特里娜颶風(fēng)期間,一棵樹倒下時(shí)將一條天然氣管道拉出地面。
(5)肥料孔:有些樹木需要在其根部鉆出15.2 mm~30.4 mm(6 in~12 in)深孔,這個(gè)深度會(huì)對管道造成威脅。
(6)雷擊傷害:閃電能量沿樹根向下穿過進(jìn)入土壤,導(dǎo)致土壤水分蒸發(fā)。劇烈的水分蒸發(fā)使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,可能導(dǎo)致管道破裂。
2017年美國太平洋煤氣電力公司(PG&E)發(fā)布了TD―4490S《天然氣管道入侵管理》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),旨在確定天然氣管道被植物侵害的后果(不適用于果園或葡萄園等商業(yè)性土地區(qū)域),規(guī)定了管道周邊三個(gè)區(qū)域及其種植要求(圖 7)。
圖 7 管道周邊種植限制區(qū)域劃分
(1)管道安全區(qū)域(Pipe Safety Zone):管道中心線兩側(cè)1.5 m(5 ft)。不得種植任何阻礙視線和管道通道的樹木和植物(如灌木叢或灌木)。允許種植草坪、花朵、低矮植物。
(2)管道邊界區(qū)域(Border Zone):從管道安全區(qū)域邊緣向外1.5 m(5 ft)。不得種植直徑超過0.2 m(8 in)或胸徑可能超過0.2 m(8 in)、其主干或主分支距管道中心線超過1.5 m~3.0 m(5 ft~10 ft)的樹木和植物。
(3)管道外部區(qū)域(Outer Zone):從管道邊界區(qū)域邊緣向外1.21 m(4 ft)。不允許種植胸徑超過或可能超過0.9 m(36 in)且其主干或主分支距管道中心線超過3.0 m~4.2 m(10 ft~14 ft)的樹木。若不滿足上述條件,則須開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以確定其對管道的威脅程度。參考表 1風(fēng)險(xiǎn)矩陣,根據(jù)成齡樹胸徑、成齡樹與管道的距離、管道埋深等初步篩查風(fēng)險(xiǎn)。
若風(fēng)險(xiǎn)篩查判定為“進(jìn)一步分析”,則應(yīng)考慮樹木可能造成防腐層損壞、雷擊傷害、外力損傷(颶風(fēng)、洪水、樹根擠壓等)、交互作用(外力與老式建筑)、標(biāo)識(shí)不清致巡線受阻、應(yīng)急救援現(xiàn)場受限等因素。
下一期將為大家介紹 “雷擊致管道損傷典型案例及其機(jī)理分析”,并分享經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),敬請關(guān)注。
戴聯(lián)雙,博士, 1983年生,現(xiàn)就職于國家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司,注冊安全工程師、二級(jí)安全評(píng)價(jià)師、管道檢驗(yàn)師。負(fù)責(zé)編寫了《油氣管道安全防護(hù)規(guī)范》( Q/SY1490),參與起草公安部標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣管道系統(tǒng)治安風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和安全防范要求》( GA 1166)、國家標(biāo)準(zhǔn) 《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》( GB 32167)等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。在國內(nèi)外期刊先后發(fā)表論文數(shù)十篇,參與編著了《管道完整性管理技術(shù)》《油氣管道事故啟示錄》《油氣管道清管技術(shù)與應(yīng)用》等書籍。近年來多次獲得中石油集團(tuán)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、河北省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、管道科學(xué)獎(jiǎng)等。
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