于達

中國石油大學（北京）

 

2013年11月22日，青島發生東黃復線原油管道泄漏爆炸導致特別重大傷亡事故。今年是事故發生十周年，回想當年事故場景仍然歷歷在目，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12分，濰坊調度中心發現黃島首站壓力由4.56 MPa突降至4.52 MPa，膠州站也有壓力下降現象，經判斷可能為管道泄漏，使用泄漏監測系統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生突降，于是調度中心下達停輸令，同時派值班人員上線巡查。巡查發現位于黃島經濟技術開發區的秦皇島路與齋堂島街的“丁”字路口處發生大量漏油，經開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：管道腐蝕嚴重。經過測量破口處管道壁厚僅為1.74 mm，管道存在嚴重的腐蝕問題，現場勘查認為有多種原因導致管道腐蝕。

（1）管道防腐層破損。對事故管道開挖發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境中（圖 2）。在東黃復線管道建設期，尚未普及三層PE管道外防腐技術，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，管道上方沒有抗壓保護。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水渠。根據施工說明，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又標注了暗渠蓋板、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、密閉輸送工藝設計的原油管道[3]。管道原設計輸油方向是從東營到黃島，設東營首站、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，根據管道沿線壓力分布選擇管道壁厚，結果是出站端壁厚大、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，黃島油庫變為首站、東營首站變成末站，停用了加熱爐[4]，中間站變為昌邑輸油站、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，該處管內的壓力最高，而此處原設計是末站進站端，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壓力較改造前增加了幾倍。

圖 4 東黃復線管道斷面圖

通過以上分析，事故點是管道的最薄弱點，因此在該處發生泄漏事故就不奇怪了。

3  為什么在那個時段泄漏

事故發生時秦皇島路正在進行全面的翻修改造，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。在道路翻修過程中，施工方和管道業主方均未考慮地下管道的保護問題。從現場看，路面下挖工作已經完成，在搶修作業照片（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 東黃復線管道泄漏搶修作業

通常管道受到外力擠壓應該是外凸，但在事故現場看到，穿越暗渠的事故管道被爆炸壓力擠扁，管道破口處出現了非常大的內凸變形（圖 6）。參見圖 7可以推測管道發生異常變形的原因。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，應該是管道發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
圖 7 類似的管道受損案例

4  事故是如何處置的

管道的事故應急操作就是盡量降低事故損失。根據當時濰坊輸油處調度中心的運行記錄，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，經判斷管道發生泄漏；

2時23分50秒黃島首站關泵，全線停輸；

2時40分00秒黃島首站泄壓閥打開，部分管內存油泄入油罐；

3時30分00秒線路閥室（洋河閥室）關閉。

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，所以在現場發現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12分鐘。

圖 8 泄漏到路面上的原油

（2）停輸至洋河截斷閥關閉。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的管道內壓，停泵后回流的原油從事故點以較高的壓力噴泄，關閉洋河閥室能避免高程大于高點2的管內原油繼續泄漏，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）洋河截斷閥關閉之后的自流泄漏。此階段有兩個過程，首先是管內原油液位高度從高點2降到高點4，此過程管內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，剩余管容內的原油完全從事故點漏空。發生爆炸后，暗渠內事故管道被炸扁足以證實這個說法（圖 10）。此階段管道內壓低、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展的

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

4時左右，確定開挖泄漏點，接到通報海上發現溢油，說明泄漏的原油已經充滿暗渠。經過物資準備、調配人力，于6時左右，開展海上溢油清理作業。

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

10時25分，暗渠蓋板拆除作業尚未完成，幾公里長的暗渠全線突然發生劇烈爆炸。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，在密閉空間內蒸發使可燃氣體濃度達到爆炸區間，由意外點火引發爆炸。關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生火星引發爆炸；二是麗東化工廠水泥板預制區電焊作業導致爆炸。根據現場調研，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。通過查看爆炸現場監控視頻，爆炸源也是來自管道泄漏處。調查認定開鑿暗渠蓋板時產生火花是引發爆炸的原因。

（2）教訓。一是不了解管道的風險狀態。管道運營單位對東黃復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險程度分析，沒有按各管段風險大小編排大修次序，以至于該管段的隱患尚未修復便發生了事故。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之后，在道路建設時沒有對管道采取保護措施。在道路翻修時，施工方與管道業主方沒有就管道保護和施工監管進行溝通，沒有采取任何保護措施是導致管道發生事故的重要因素。三是對管道事故二次災害風險缺乏足夠認識。事故點泄漏的原油滲入土壤，搶修現場存在揮發油氣，作業人員沒有想到火災風險；大量的原油通過暗渠溢出海面，有關人員沒有意識到暗渠密閉有形成爆炸危險空間的風險，采用破碎錘在鋼筋混凝土蓋板上進行開鑿作業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，高素質人才是管道安全的有力保障。保證管道安全最關鍵的是人的因素，要不斷提升員工安全意識、熟練運用智能技術、及時處置管道風險信息等基本素質，管道安全警鐘長鳴！

 

參考文獻：

[1]國務院山東省青島市“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://hnqxly.cn/htm/20187/115_1228.htm.

[2]劉培金.東黃復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年畢業于遼寧石油化工大學。曾任中國石油大學（北京）油氣儲運虛擬仿真教學實驗中心（國家級）主任，中國石油大學（北京）測試中心副主任，城市油氣輸配技術北京市重點實驗室副主任，國家安全生產專家組成員。主要研究領域：油氣長輸管道、油氣集輸、成品油管輸質量保障、海底石油管道流動安全保障和管道應急體系智能化建設等。聯系方式：13311026611，yuda@cup.edu.cn。