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          以案說法

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          凍土區不均勻沉降導致的一起儲油罐嚴重泄漏事故

          來源:《管道保護》2023年第2期 作者:張強 戴聯雙 時間:2023-4-25 閱讀:

          張強1 戴聯雙2

          1. 國家管網集團科學技術研究總院分公司; 2.國家管網集團公司

           


           

          1  事故概述

          2020年5月29日,俄羅斯諾里爾斯克鎳業公司位于凱爾坎(Kayerkan)附近的HPP-3熱力發電廠5#應急儲油罐發生災難性開裂事故,約20分鐘內罐內21 200 t柴油全部泄漏,大約6000 t油品滲透到土壤中,另外15 000 t經附近溪流進入安巴納亞河,污染面積達350 km2(圖 1),造成嚴重環境污染。該儲油罐1985年建成投用,罐容30 000 m3,最近的一次大修在2017—2018年,由第三方公司發布了相關報告。


          圖 1 儲油罐泄漏污染區域示意圖

          2  事故原因分析

          俄羅斯聯邦環境、工業和核監管局開展了事故調查,同時涉事企業委托伊爾姆環境資源管理咨詢公司(Environmental Resources Management,ERM)開展了獨立事故原因分析。調查顯示,儲油罐發生破裂是由多種因素共同作用的結果,直接原因是受氣候變暖等因素的影響,凍土退化造成儲油罐混凝土支撐樁性能劣化受損,儲油罐基礎發生不均勻沉降,導致罐底與罐壁開裂(圖 2)。儲油罐事故原因分析如圖 3所示。


          圖 2 儲油罐基礎破損及裂口狀況現場圖


          圖 3 儲油罐事故原因分析框圖

          (1)儲油罐存在建設缺陷。如圖 4所示,事故儲油罐筏板基礎偏心距不符合設計規范,樁頭無橫向鋼筋加固,高達30%的支撐樁實際長度小于設計長度,未按設計規定至少嵌入基巖800 mm。大部分支撐樁處在永凍土中,受氣候變化、凍土退化等因素影響(根據歐洲航天局Sentinel-2衛星數據,事故發生前該地區氣溫異常升高),樁基荷載分布不均,部分樁基荷載超過其承載能力,發生蠕變沉降,最大沉降深度達1.5 m,大約33根支撐樁破損。


          圖 4 儲油罐原始設計圖

          (2)安全管理存在不足。事故調查表明,涉事企業安全管理和安全保障水平與其儲油量水平不相匹配,對儲油罐隱患排查結果及異常跡象、儲油罐處于核心作業區的邊緣、針對油罐區的二級和三級防控措施的重要性未給予足夠重視。事發前的2018年,監管機構曾進行儲油罐安全隱患檢查,涉事企業認為該儲油罐的管理整體符合相關監管要求,但其對潛在風險以及管理不足缺乏足夠認識。如安全檢查中缺乏對儲油罐基礎的關注,未能評估支撐樁實際狀態是否符合設計文件和相關法規要求;對檢測到的儲油罐垂直度偏差、基礎與罐底之間存在80 mm的間隙等沉降指標未給予足夠重視。氣候變化導致凍土退化的風險未列入日常檢查并采取措施,缺乏對永凍土層必要的監控(法規對此沒有強制要求)等。

          (3)應急處置工作不到位;诤弦幮运季S而不是基于對風險的理解開展安全管理,儲油罐發生開裂失效風險的可能性和嚴重性被低估。以往風險評估認為災難性破裂事故發生概率很低(1.5×10-5),后果也很。▋H考慮了對土壤的影響),失效情況不太嚴重,風險評估報告也未對此提出建議措施。應對重大泄漏事件的措施和經驗不足,缺乏對此類重大事件迅速響應所需的資源和響應程序,未進行詳細的溢油模擬以制定溢油反應計劃(OSRP)。OSRP對受影響區域的估計甚至比風險評估中計算的區域還要小。儲油罐圍堰容積不足以容納泄漏的油品,圍堰墻體未能承受住泄漏油品的動態沖擊發生坍塌,油品溢出圍堰。對溢油可能的流向估計不足,未制定和實施有效的溢油應急預案。風險消減措施也僅限于清除污染土壤和從圍堰內回收油品。如圖 5所示。


          圖 5 導致環境災難原因分析框圖

          3  應對措施

          (1)排查與事故儲油罐設計相似的所有儲油罐基礎是否存在沉降跡象,確認支撐樁是否都按設計施工,并對存在安全風險的儲油罐采取了降低液位水平的措施。

          (2)根據設計要求。儲油罐下應有足夠的通風,以防止罐內熱量通過底板傳入土中導致多年凍土的熱邊界條件改變,保證儲油罐基礎的安全。

          (3)重點考察儲油罐基礎在永凍土層活動區的穩定性,以及氣候變暖降低土壤承載能力的趨勢,是否需要采取熱阻措施等。

          (4)對所有相關的儲油罐建立永凍土監測系統,包括安裝應變計和溫度傳感器進行監測。

          (5)完善儲油罐完整性管理系統,如改進檢查與維護、防腐措施以及在可能存在重大災難性失效風險的情況下封存儲油罐。

          (6)檢查所有儲油罐圍堰大小和設計符合性,研究在這些儲油罐周圍建設二級圍堰的必要性,降低罐之間圍堰墻體的高度或增加圍堰的總容量。

          (7)開展溢油模擬分析,確定實施油品攔截的最佳位置,完善應急響應計劃。

          (8)制定應急響應機制和快速響應的地點和路徑,開展應急演練。

           

          編譯自:《ERM:Review of May 2020 Catastrophic Tank Failure,HPP-3, Norilsk》、《White Paper on NTEC’s HPP-3 Incident Clean-up and Response》。


          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,主要從事管道風險評價和完整性相關的研究工作。先后參與制修訂多項行業與企業標準,曾獲中石油集團公司科學技術進步獎等獎項。聯系方式:18630630987,zhangqiang14@pipechina.com.cn。


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