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以案說法

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一起重車碾壓導致的原油管道破裂事故

來源:《管道保護》2023年第4期 作者:張強 戴聯雙 時間:2023-8-9 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

2014年5月,法國道達爾能源公司所轄的一條原油管道在巴黎霍德濕地(部分列入塞納河河口國家自然保護區)發生一起泄漏事故。估計泄漏量500 m³,造成了嚴重環境污染,未發生起火爆炸和人員傷亡,總經濟損失約850萬歐元,屬四級工業安全事故。事故管道建于1968年、全長260 km、管徑508 mm、輸量102 000桶/天,始于法國大西洋沿岸的勒阿弗爾港口,向東南終于道達爾格蘭德普伊特煉油廠(圖 1)。


1 管道路由及泄漏位置

泄漏油品污染了周邊14 000m2(半徑約95 m)的草地,同時周邊48 000 m2(半徑約175 m)的植物附著了油滴,油品順著溝渠擴散820 m(當時溝渠已被淹沒)進入了附近的柳樹園。管道泄漏事故發展時間線如表 1所示,現場處置如圖 2所示。

1 事故發展時間線



2 事故現場處置

2  事故原因分析

管道破裂位置形成了一個87 cm長的裂口,橫跨環焊縫兩側(圖 3)。割取泄漏位置附近4 m長的管道進行了事故原因分析。破裂位置的管道母材上同時發現了許多沖擊、凹痕和劃痕等特征,以及以壓扁和波紋出現的宏觀變形(圖 4)。環焊縫上也出現了類似特征,說明損壞發生在焊接以后。管道外部宏觀變形特征表明管道可能受到重型設備(挖掘機/履帶機)的碾壓。


3 管道裂口

 4 破裂位置附近的波紋狀宏觀變形

相關檢驗機構評估表明,受到機械變形的管道運行期間形成多條縱向腐蝕裂紋,在外界條件的影響下從管道外表面發生了突然開裂。

破裂區域內表面,發現與預先存在的縱向裂紋相對應的6個新月體,達到壁厚的35%~50%(圖 5)。其特征為高度氧化甚至腐蝕,與最終破裂區不匹配,表明它們的形成早于破裂。管道其余部分未見因腐蝕造成的壁厚損失。外表面輻射帶的存在表明裂紋從該表面開始。


5 管道內表面開裂特征

破裂區外表面,磁粉檢測顯示存在與已識別的機械損傷相關的裂紋(圖 6),該機械損傷促使管道發生了應變硬化,并導致管道母材上與非平坦區域的連接處形成了機械應力。


6 外表面特征

事故發生前的2008年、2009年和2013年分別對管道開展了一系列的外檢測和幾何變形+裂紋檢測,而提交給管道企業的報告未提及事故破裂處的管道缺陷。2008年和2013年內檢測結果為事故處的管道變形低于驗收標準(ND的1.2%,低于6%的標準值),存在夾雜物(金屬雜質)等缺陷。事故發生后,專家對檢測數據進行了復核,分析表明管道母材上可見波紋可能導致裂紋檢測器上的傳感器出現反彈或過陡傾斜,致使破裂處裂紋出現不連續讀數。但對于分析人員得出夾雜物而非裂紋缺陷的結論未給出原因說明。而2009年進行的外檢測也未發現此處的瀝青涂層損失。

3  管道維修與重啟

對泄漏處管道進行了換管同時在溝渠穿越處新增了鋼套管以防止可能的機械損壞。DREAL環境局要求管道在重啟前消除管道上存在的類似缺陷。為滿足這一要求,涉事企業對2013年底進行的內檢測數據進行全面分析,優先考慮整個管道上記錄的類似缺陷信號。并根據檢測結果制定了開挖修復計劃,逐步恢復管道運行服務(隨著維修工作的完成,管道內的壓力逐漸增加)。同時,鑒于上述事故(即管道圓度輕微變形導致出現裂縫和潛在泄漏),運營商最終決定任何超過標稱直徑2%的凹陷進行開挖調查(即使監管公差為6%)。

(1)裂紋的檢測和數據解讀對數據分析師要求較高。僅通過一種方式進行檢測可能會出現漏檢,將檢測數據與幾何變形數據進行相互交叉引用,提醒數據分析師可能存在的嚴重缺陷。

(2)修訂或補充GESIP(法國石油和化學安全工業協會)指南中規定的凹陷驗收標準(小于管道公稱直徑的6%,焊縫周圍2%),尤其是當管道上部發生變形時。本起事故中變形量僅為標稱直徑的1.2%,但出現引發導致泄漏的多個裂紋。在組合缺陷的情況下,GESIP指南標準不再適用。一旦檢測到凹陷變形,考慮到凹陷的位置和大小,應適當的進行開挖驗證,以驗證是否存在裂縫,尤其是在老舊管道上。

(3)運輸商或檢測服務商應重新校準用于處理和解釋數據的模型。

4  管理實踐

重車碾壓是管道面臨的風險因素之一,對管道的安全影響與設備類型、設備大小、土壤條件、穿越活動頻率、管道屬性、管道運行條件和埋深等因素緊密相關。

2016年加拿大能源局(NEB)發布《農用車輛或移動設備穿越管道安全指南》,要求若車輛或移動設備的負載軸重和輪胎壓力超出管道企業規定的限值和操作指南范圍,則應提前通知管道企業協商制定通過方案。Enbridge公司要求當重型設備在管道上方活動時,應符合表 2要求并根據實際制定防護措施,由管道企業與第三方施工單位共同制定保護方案。

2 管道周邊重型設備通過安全要求


TC Energy公司要求重型設備穿越管道時,第三方應充分做好保護措施,包括不限于布置墊子、鋼板或其他經批準的保護措施,避免在穿越活動期間免受重型設備造成的潛在損壞。所有擬建的埋地設施交叉處應由TC Energy公司進行評估。

 

編譯自:Rupture of a crude oil pipeline 26 May 2014 St-Vigor-d'Ymonville(Seine-Maritime)France(ARIA NO.45229).


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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