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          以案說法

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          一起焊縫噘嘴缺陷導致的原油管道泄漏事故

          來源:《管道保護》2022年第6期 作者:張強 戴聯雙 楊玉鋒 時間:2023-1-3 閱讀:

          張強1 戴聯雙2 楊玉鋒1

          1.國家管網集團研究總院;2.國家管網集團公司

           

          2009年8月7日,隸屬于法國SPSE公司的南歐原油管道(South European Oil Pipeline)Line 2管道(Ф1016 mm)在克勞自然保護區發生一起原油泄漏事故(圖 1),估計泄漏量5400 m3,未發生起火爆炸,經濟損失累計達5000萬歐元。


          圖 1 噴涌的原油

          1  事故后果

          (1)環境影響。自然保護區內地面油品污染面積為50000 m2(5公頃),如圖 2所示,受污染的草原植被被鏟除。地下水位于9 m~12 m之間,鉆孔進行了一系列巖芯樣本以及地面樣本分析。泄漏發生后一個月內安裝了72組監測裝置監測地下水的污染情況,還建立了一道水力屏障,以遏制油品的遷移。通過定期監測分析表明,灌溉、人類和動物飲用未受到影響。


          圖 2 泄漏現場土壤污染區

          (2)經濟損失。管道停輸后,下游瑞士克里西耶煉油廠被迫關閉。事故發生1年后,管道運營商為此次泄漏累計支出5000萬歐元,其中大部分用于環境恢復。

          (3)事故級別。根據歐洲工業事故等級劃分原則,從泄漏介質的危險性和人員傷亡、社會影響、環境影響、經濟損失等4個方面進行定級,其中環境影響H3,經濟損失H5,綜合判定事故屬5級工業事故(最高為6級)。

          2  原因分析

          開挖后顯示管道直焊縫上有一個長1.8 m、寬15 cm的“扣眼型(Button-hole)”開口(圖 3)。造成這種破裂的原因主要有以下幾點。


          圖 3 管道爆裂口實況

          (1)焊縫噘嘴缺陷。經排查與事故管道同廠同期制造的5190根管道出現類似缺陷,均位于事故管道線路的南半段。經測徑清管測量,噘嘴高度在0~4 mm之間(圖 4)。專業實驗室針對不超過3.5 mm噘嘴缺陷的發展進行建模(圖 5)研究表明,開裂主要取決于壓力變化而引起的負載變化。針對存在大于3.5 mm噘嘴缺陷的管段進行現場開挖驗證;诖,管道運營商進行了管道強度測試,測試壓力為最大使用壓力的150%。


          圖 4 噘嘴缺陷示意圖


          圖 5 噘嘴缺陷危害模型

          事故發生前,該管道最近一次壓力測試在2003年,當時抽查5根管道,其中1根最終爆裂,證實這些管材均存在噘嘴缺陷,只是嚴重程度不同,但應用超聲波技術沒有檢測到裂縫。

          (2)管材分層缺陷。事故發生后,在另一根存在噘嘴缺陷的管道直焊縫處發現同時存在管材分層缺陷,位于斷裂管段附近。根據壓力測試期間爆裂管道檢查報告,超聲波檢查時沒有發現直焊縫根部開裂跡象,但分層區仍然很明顯。運營商將前后對比結果提交給第三方專門機構進行解釋。第三方專家分析后得出初步結論:“直焊縫水平處的管材表面存在廣泛的分層區域,恰好是發生破裂的區域。分層缺陷對管道運營影響有限,但鑒于其位置會帶來以下兩方面影響:無法評估焊根的完整性;這種分層缺陷與疲勞裂紋相結合,當暴露于循環載荷會顯著縮短管材壽命(例如,與理論模型輸出結果相比,分層缺陷導致疲勞裂紋的傳播速度加快)!币虼,分層缺陷可能掩蓋了從管材內部形成的內部裂紋。

          另一家專業冶金實驗室分析得出結論,分層缺陷的存在與加速裂紋發展之間無直接關聯。但分層缺陷偽裝作用干擾了從外表面或內表面檢測管道裂紋。

          (3)管材特性。實驗室測試同時表明,破裂管段的機械強度(如管材韌性,代表其抵抗裂紋擴展的能力)在某些情況下低于制造標準規定的最低可接受閾值。2010年4月開展的裂紋檢測結果證實,管道運行過程中未發現其他管道顯示出明顯的開裂跡象。因此,這根爆裂管道似乎只是一次意外事件。

          3  后續處置

          (1)限制老化設施風險。法國生態部和當地企業組織主題論壇,共同提出通過加強維護,控制設施老化帶來的風險,從而提高設備安全性,同時要求更加關注生態敏感區內風險后果。生態部還呼吁增加檢查頻率,限制設備老化帶來的風險,加強識別自然環境區域。所有顯示噘嘴缺陷的管道都必須盡快完成檢查,并組織評估了上年為提高管道安全所采取的措施有效性。

          (2)重視管道檢測。此次漏油事故充分說明,現有檢測方法不足以及時發現管道運行過程中可能出現的缺陷。管材分層缺陷即使不會破壞其原有機械強度,但會對檢測定位其他更嚴重缺陷造成困難。如在超聲波檢測中,檢測信號與超聲波束截獲的初始分層缺陷相對應,不可接受缺陷的微弱信號(但具有代表性)可能會被可接受缺陷的更強信號所覆蓋。

          (3)事故現場治理。法國生態部啟動了為期3年的實驗項目,在受災地區附近建立一個受保護區域,轉變為牧場,恢復稀有物種和受威脅物種生存環境,以彌補此次事故對生物多樣性造成的負面影響。

           

          編譯自:Break in a liquid hydrocarbon pipeline-7 August 2009 -Plaine-de-la-Crau(Bouches-du-Rhône) France(ARIA NO.36654).


          作者簡介:張強,1986年生,注冊安全工程師、二級安全評價師、管道檢驗員,主要從事管道完整性相關的研究工作。先后參與編寫《油氣管道風險評價方法 第2部分 定量評價法》《油氣管道基于風險的檢測方法》等行業標準、《油氣管道站場完整性管理》等書籍,曾獲中石油集團公司科學技術進步獎等。聯系方式:18630630987,zhangqiang14@pipechina.com.cn。


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