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(fù)線原油管道泄漏爆炸導(dǎo)致特別重大傷亡事故。今年是事故發(fā)生十周年，回想當(dāng)年事故場景仍然歷歷在目，慘痛的教訓(xùn)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12分，濰坊調(diào)度中心發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象，經(jīng)判斷可能為管道泄漏，使用泄漏監(jiān)測系統(tǒng)判定漏點距首站下游約0.8 km。2時23分，黃島出站壓力和膠州進站壓力再次發(fā)生突降，于是調(diào)度中心下達停輸令，同時派值班人員上線巡查。巡查發(fā)現(xiàn)位于黃島經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)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)開挖確認(rèn)該路口地下暗渠東墻外側(cè)約150 mm處的管道底部有超過170 mm長的裂口，實際泄漏點距首站約1.5 km（圖 1）。

圖 1 管道泄漏點位置

2  為什么在那兒泄漏

原因之一：管道腐蝕嚴(yán)重。經(jīng)過測量破口處管道壁厚僅為1.74 mm，管道存在嚴(yán)重的腐蝕問題，現(xiàn)場勘查認(rèn)為有多種原因?qū)е鹿艿栏�蝕。

（1）管道防腐層破損。對事故管道開挖發(fā)現(xiàn)瀝青玻璃布防腐層破損、脫落嚴(yán)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(fù)線管道建設(shè)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(cè)有一條通向海邊的水泥蓋板排水暗渠與秦皇島路下敷設(shè)的管道相交，穿越暗渠的管段外側(cè)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(gòu)成了利于腐蝕的氧濃差環(huán)境。暗渠中充滿鹽霧和潮濕空氣，漲潮時海水涌入暗渠淹沒管道，下雨時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有任何意義。

原因之二：管道受外力剪切。暗渠兩側(cè)為漿砌石墻，管道穿過墻體處沒有保護措施。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，車輛的碾壓給墻根處管道帶來持續(xù)的剪切應(yīng)力沖擊是造成管道疲勞破壞的隱患。

排水渠的建設(shè)在管道之后，由早期的明渠后來加蓋成為暗渠。排水渠在秦皇島路與齋堂島街的“丁”字路口處建設(shè)了橋涵，管道沿秦皇島路在橋涵蓋板下穿過水渠。根據(jù)施工說明，在路口開挖寬度為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(cè)管道。秦皇島路的建設(shè)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輛碾壓，尤其是在秦皇島路建設(shè)期間管道上方土層薄、施工車輛重對管道的損傷難以避免。在當(dāng)年手繪的排水渠橋涵施工圖上后來又標(biāo)注了暗渠蓋板、車輛碾壓和泄漏點等信息（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(fù)線于1986年7月建成投運，1991年9月通過竣工驗收[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(shè)計的原油管道[3]。管道原設(shè)計輸油方向是從東營到黃島，設(shè)東營首站、壽光熱泵站、丈嶺熱泵站、黃島末站，管道采用日本進口的API5LX-60鋼管，管徑Ф711.2 mm，壁厚分別為8.74 mm、7.92 mm和7.14 mm三個級別，根據(jù)管道沿線壓力分布選擇管道壁厚，結(jié)果是出站端壁厚大、進站端壁厚小，7.14 mm壁厚管道占總管長的54.4%。1998年10月，管道改為從黃島向東營方向輸送進口原油，黃島油庫變?yōu)槭渍尽�東營首站變成末站，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）可見事故點處海拔高度最低，緊鄰首站出站端，該處管內(nèi)的壓力最高，而此處原設(shè)計是末站進站端，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的6.57 MPa降到4.67 MPa，輸油量由2000萬噸/年下降到1000萬噸/年。然而反輸改造后事故點處管內(nèi)壓力較改造前增加了幾倍。

圖 4 東黃復(fù)線管道斷面圖

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

3  為什么在那個時段泄漏

事故發(fā)生時秦皇島路正在進行全面的翻修改造，據(jù)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。在道路翻修過程中，施工方和管道業(yè)主方均未考慮地下管道的保護問題。從現(xiàn)場看，路面下挖工作已經(jīng)完成，在搶修作業(yè)照片（圖 5）中可見，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，路面開挖、渣土運輸對管道的碾壓和沖擊不可避免。

圖 5 東黃復(fù)線管道泄漏搶修作業(yè)

通常管道受到外力擠壓應(yīng)該是外凸，但在事故現(xiàn)場看到，穿越暗渠的事故管道被爆炸壓力擠扁，管道破口處出現(xiàn)了非常大的內(nèi)凸變形（圖 6）。參見圖 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，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，管道的支撐點由于受到碾壓形成了明顯的內(nèi)凸變形。暗渠的石墻就是事故管道的支撐點，兩圖對比足以說明東黃復(fù)線受到了碾壓損傷。該處管道在平時就被車輛碾壓，在道路改造時管道覆土層減薄，加上幾十噸重的渣土車在管道上方通行，應(yīng)該是管道發(fā)生泄漏的又一個原因。

圖 6 管道事故點斷口

（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 類似的管道受損案例

4  事故是如何處置的

管道的事故應(yīng)急操作就是盡量降低事故損失。根據(jù)當(dāng)時濰坊輸油處調(diào)度中心的運行記錄，管道運行操作過程如下：

2時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23分50秒黃島首站關(guān)泵，全線停輸；

2時40分00秒黃島首站泄壓閥打開，部分管內(nèi)存油泄入油罐；

3時30分00秒線路閥室（洋河閥室）關(guān)閉。

通過對事故工況的分析，將管道泄漏過程分為三個階段：

（1）壓力突降至關(guān)泵停輸。此階段管道內(nèi)壓高（大于4.5 MPa）、流速大、泄漏沖擊力強，所以在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)了大量反沖至路面的原油（圖 8），同時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(xù)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，高點1與泄漏點有超過100 m的高差，能造成泄漏點處0.8 MPa的管道內(nèi)壓，停泵后回流的原油從事故點以較高的壓力噴泄，關(guān)閉洋河閥室能避免高程大于高點2的管內(nèi)原油繼續(xù)泄漏，開啟首站泄壓閥能回收部分從高點回流的原油。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。此階段有兩個過程，首先是管內(nèi)原油液位高度從高點2降到高點4，此過程管內(nèi)壓力不足上階段的一半，在泄漏的同時仍有部分原油可以回流到黃島油庫；當(dāng)原油液位降到高點4的高度以后，高點4到高點5的“U”形管段長6.5 km，減掉約1 km低洼段，剩余管容內(nèi)的原油完全從事故點漏空。發(fā)生爆炸后，暗渠內(nèi)事故管道被炸扁足以證實這個說法（圖 10）。此階段管道內(nèi)壓低、泄漏速度小，但是時間長、管段長，泄漏量最大。

圖 10 被炸扁的穿越暗渠事故管道

根據(jù)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。總體上看，濰坊調(diào)度中心的事故應(yīng)急操作尚屬正常。

5  事故應(yīng)急搶修是如何開展的

11月22日3時40分左右，巡檢人員發(fā)現(xiàn)泄漏事故地點，報告濰坊輸油處啟動應(yīng)急搶修工作。

4時左右，確定開挖泄漏點，接到通報海上發(fā)現(xiàn)溢油，說明泄漏的原油已經(jīng)充滿暗渠。經(jīng)過物資準(zhǔn)備、調(diào)配人力，于6時左右，開展海上溢油清理作業(yè)。

7時左右，使用挖掘機實施開挖作業(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(xiàn)泄漏口（圖 5）。由于泄漏點緊鄰暗渠外墻，修復(fù)管道需要拆除暗渠蓋板，于是采用液壓破碎錘開鑿鋼筋混凝土蓋板。

10時25分，暗渠蓋板拆除作業(yè)尚未完成，幾公里長的暗渠全線突然發(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(xùn)

（1）原因。該事故是因泄漏的原油流入暗渠，在密閉空間內(nèi)蒸發(fā)使可燃?xì)怏w濃度達到爆炸區(qū)間，由意外點火引發(fā)爆炸。關(guān)于引爆的火源有兩個不同的說法，一是破碎錘開鑿鋼筋混凝土蓋板時產(chǎn)生火星引發(fā)爆炸；二是麗東化工廠水泥板預(yù)制區(qū)電焊作業(yè)導(dǎo)致爆炸。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，水泥板預(yù)制區(qū)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(yán)格，所以不存在引爆的條件。通過查看爆炸現(xiàn)場監(jiān)控視頻，爆炸源也是來自管道泄漏處。調(diào)查認(rèn)定開鑿暗渠蓋板時產(chǎn)生火花是引發(fā)爆炸的原因。

（2）教訓(xùn)。一是不了解管道的風(fēng)險狀態(tài)。管道運營單位對東黃復(fù)線的薄弱點沒有掌握，只是按照既定次序安排管道防腐層大修工作，沒有對管道分段進行風(fēng)險程度分析，沒有按各管段風(fēng)險大小編排大修次序，以至于該管段的隱患尚未修復(fù)便發(fā)生了事故。二是在管道上方施工缺少監(jiān)管和保護。秦皇島路建于東黃復(fù)線之后，在道路建設(shè)時沒有對管道采取保護措施。在道路翻修時，施工方與管道業(yè)主方?jīng)]有就管道保護和施工監(jiān)管進行溝通，沒有采取任何保護措施是導(dǎo)致管道發(fā)生事故的重要因素。三是對管道事故二次災(zāi)害風(fēng)險缺乏足夠認(rèn)識。事故點泄漏的原油滲入土壤，搶修現(xiàn)場存在揮發(fā)油氣，作業(yè)人員沒有想到火災(zāi)風(fēng)險；大量的原油通過暗渠溢出海面，有關(guān)人員沒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行開鑿作業(yè)導(dǎo)致了火災(zāi)爆炸二次災(zāi)害。

事故給了我們深刻的啟示，管道安全是管道人肩負(fù)的責(zé)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)、及時處置管道風(fēng)險信息等基本素質(zhì)，管道安全警鐘長鳴！

 

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(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.yameilizi.cn/htm/20187/115_1228.htm.

[2]劉培金.東黃復(fù)線通過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(fù)線停輸再啟動過程研究[J].油氣儲運，1996，15(9)：37-40.

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

 

作者簡介：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)北京市重點實驗室副主任，國家安全生產(chǎn)專家組成員。主要研究領(lǐng)域：油氣長輸管道、油氣集輸、成品油管輸質(zhì)量保障、海底石油管道流動安全保障和管道應(yīng)急體系智能化建設(shè)等。聯(lián)系方式：13311026611，yuda@cup.edu.cn。