陳超 李長俊

西南石油大學石油與天然氣工程學院

石油天然氣屬易燃、易爆危險化學品，一旦發生泄漏，極易引發爆炸事故，造成災難性的后果[1]。2013年11月22日，東黃輸油管道泄漏原油進入市政排水暗渠，原油在密閉空間蒸發、擴散、積聚，遇火花發生爆炸[2]。事故發生后，各級政府和油氣管道企業在安全領域開展了大量工作，發布了多項管道安全標準，油氣管道安全管理水平穩步提升。但隨著老齡管道的增加和新能源管道的興建，油氣管道爆炸防治將面臨新的挑戰。本文采用瑞士奶酪模型分析了青島“11·22”輸油管道爆炸事故的原因和教訓，提出了未來我國油氣管道爆炸防護工作的發展方向。

東黃管道于1986年7月建成投產，當時爆炸管段附近為空曠的農田，不屬于高后果區。隨著城市化的快速推進，事故管道周圍逐漸出現大量居民區與市政管網，管段的安全風險增大，成為高后果區，但管道安全管理并未隨管道風險等級的提高而得到加強。通過采取經典的事故致因理論模型——瑞士奶酪模型（Swiss cheese model）[3]，對事故進行了致因分析。

如圖 1所示，奶酪片表示安全屏障，奶酪片上的小孔表示安全屏障的漏洞，一旦所有安全屏障的漏洞都被突破，則會造成事故。青島“11·22”輸油管道爆炸事故的直接原因是管道腐蝕。事故管段與排水暗渠交叉，所處區域土壤鹽堿和地下水氯化物含量高，同時排水暗渠內隨著潮汐變化海水倒灌，使管道長期處于干濕交替的海水及鹽霧腐蝕環境，加之管道受到道路承重和振動等因素影響，導致管道腐蝕加劇。在腐蝕危害與爆炸事故之間，管道運營單位實際上有四層安全屏障可以避免事故的發生。

圖 1 青島“11·22”瑞士奶酪模型

第一層安全屏障為腐蝕防護。通過采取“外防腐層+陰極保護”的腐蝕防護技術，可以避免管道與腐蝕介質接觸，如果外防腐層完好，理論上可以阻止外腐蝕的發生。事故管道就是因為防腐層破損加速管道腐蝕，從而引發后面的事故。

第二層安全屏障為腐蝕監檢測技術。通過采取漏磁檢測等技術對管道進行檢測，可以及時發現絕大多數內/外腐蝕缺陷，從而采取相應維修措施，以防止腐蝕缺陷擴大。

第三層安全屏障為腐蝕風險處置。由于事故管段沒有及時開展檢測工作，因此也無法發現存在的腐蝕缺陷和采取措施消除風險。

第四層安全屏障為泄漏應急響應。泄漏應急處置是為了避免事故后果進一步擴大的有效措施。然而，不當的應急響應可能引發火災爆炸事故，造成更大的損失。地方政府和事故管道企業在這次應急響應中存在諸多漏洞，如未按要求及時全面報告泄漏量、現場處置人員沒有對泄漏區域實施有效警戒和圍擋；搶修現場未進行可燃氣體檢測，盲目動用非防爆設備進行作業，最終導致油蒸汽爆炸。

通過瑞士奶酪模型分析，可以發現正是由于管道多層安全屏障同時失效導致了爆炸事故發生，暴露了我國管道與市政工程規劃管理的諸多問題，其慘痛教訓值得永遠汲取。這次事故也警示我們，隨著經濟社會的發展，對油氣能源的需求不斷增長，迫切需要我們加強管道安全保障，深入開展油氣管道防爆相關的研究工作。

（1）油氣管道泄漏防治。油氣管道泄漏的發生多由各種缺陷與第三方破壞造成。因此，應堅持常態化的缺陷檢測，同時對重點管段應采取監測手段，實時掌握缺陷的發展情況；應采用同溝敷設光纖、無人機巡線等先進方法及早發現第三方破壞風險，防止破壞發生。對于泄漏事故的應急救援，應嚴格遵守標準規范，加強通風，避免油氣聚集、禁止引入火源，杜絕人為爆炸隱患，從根本上抑制爆炸的發生。

（2）油氣管道系統受限空間爆炸防治。油蒸氣或天然氣泄漏后與空氣混合，形成可燃氣云，當可燃氣云在開敞空間被點燃則發生閃火或低強度氣云爆炸，若在受限空間，則可能誘發嚴重的氣云爆炸事故。青島“11·22”輸油管道爆炸事故就是發生在排水暗渠受限空間中，造成了嚴重后果。因此，油氣管道應盡可能避免與受限空間交叉；新建市政工程如與管道比鄰或交叉時，在設計規劃時就應盡可能杜絕或減少受限空間；如果受限不可避免，則應盡可能保持良好通風，防止可燃氣體聚集，同時應安裝可燃氣體監測儀，實時監測可燃氣體濃度，動態預警爆炸風險。

（3）防爆本質安全與抑爆設計。油氣管道系統不可避免會途經受限或封閉空間，如壓縮機房、泵房、閥室等，因此，爆炸風險不可能完全消失。為了減小爆炸風險，可以采取本質安全設計的方法合理設計管道設施。例如壓縮機房可以通過設置窗戶或去掉墻壁的方法，增加空間的通風性能，防止可燃氣體積聚；防護的壁面或者窗戶可以采用低強度材料，在爆炸發生時，起到泄爆的作用。對于通風性能差的受限空間，必須安裝可燃氣體濃度監測儀與抑爆劑噴淋裝置，及時發現爆炸風險，抑制爆炸的發生。

（4）火源控制。火源控制是防火抑爆的關鍵環節[4]。在管道設施及周圍應消除火源，避免點燃可燃氣體引發爆炸。對于機電設備等容易引發電火花的裝備，應采取防爆措施。進出人員應嚴格遵循防靜電操作，嚴格禁止火源帶入。此外，對于施工作業，應在確保沒有可燃氣體泄漏的情況下進行動火作業。對于泄漏事故處理，應避免搶修作業產生火花而點燃可燃氣體。

（5）防爆安全教育與培訓。管道企業應加強員工、承包商的安全教育與培訓，嚴格遵循國家/行業標準規范與油氣管道企業的防爆安全規章制度，規范日常操作人員與應急搶險人員的行為，避免違規操作，降低誤操作的可能性，杜絕人為因素導致的爆炸風險。

（6）燃氣管道爆炸防治。燃氣管道附近人口流動大、施工作業頻繁，第三方破壞風險大，導致爆炸風險增大；燃氣用戶的知識水平、安全意識參差不齊，給燃氣安全利用帶來了嚴重隱患。因此，應制定完善燃氣管道防爆相關標準，開展安全監測與檢測，做好安全科普教育，提升燃氣管道的安全水平。

（7）新能源管道系統爆炸防治。氫氣、甲醇、氨等新能源也屬于易燃易爆危險品，且他們的燃燒特性、火焰傳播規律、爆炸極限、最小點火能等燃爆特征與油氣具有明顯差別，因此需要對新能源儲運過程中存在的爆炸風險進行深入研究，制定相應的法律法規、標準規范，防控新能源儲運過程中的爆炸風險。

青島“11·22”輸油管道爆炸事故雖然已過去十年，但其引發油氣管道行業安全管理深層次反思一直在持續進行，也對油氣管道爆炸防護帶來了諸多啟示：為了保障管道安全，油氣管道應堅持常態化的缺陷檢測、評價與維護，做到早發現，早評價，早處置，避免出現嚴重的泄漏與爆炸事故；在油氣管道設計、施工、運行管理與維護中要嚴格遵循標準規范，落實各種安全要求，盡可能降低爆炸風險；同時應持續加強油氣管道防爆相關工作的研究，提升管道本質安全水平，保障能源輸送安全和公共安全。

參考文獻：

[1]Chen C, Li C, Reniers G, et al. Safety and security of oil and gas pipeline transportation: A systematic analysis of research trends and future needs using WoS[J]. Journal of Cleaner Production, 2021, 279: 123583.

[2]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.

[3]Larouzee J, Le Coze J-C. Good and bad reasons: The Swiss cheese model and its critics[J]. Safety science, 2020, 126: 104660.

[4]Chen C, Khakzad N, Reniers G. Dynamic vulnerability assessment of process plants with respect to vapor cloud explosions[J]. Reliability Engineering & System Safety, 2020, 200.

作者簡介：陳超，1991年生，西南石油大學研究員，主要從事油氣與新能源系統安全韌性理論、燃爆事故防護、安全監檢測技術與完整性管理相關研究。聯系方式：chenchaoswpu@gmail.com。

李長俊，1963年生，西南石油大學二級教授，博士生導師，學術技術帶頭人，主要從事油氣儲運系統仿真與優化、油氣儲運系統多相流理論與技術、油氣儲運系統完整性管理相關的研究與教學工作。聯系方式：lichangjunemail@sina.com。