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从韩国“2•11”爆炸事故看如何消除化工装置气密性隐患
  发布日期:2022-03-31

据韩联社2月11日消息,韩国全罗南道丽水国家产业园内石化原料生产商丽川NCC第三工厂11日上午9时26分许发生爆炸事故,造成4人遇难、4人受伤。爆炸事故未引发火灾,4名伤者被送往医院救治。消防队员及时采取了安全措施。

对中国同行来说,发生事故的丽水国家产业园并不陌生,国内许多石油和化工企业都组织员工去参观考察过。它位于韩国全罗南道丽水市光阳湾内,成立于1967年2月,总面积31.6平方公里。产业园入驻企业近300家,由石油化学、非金属、机械、电子电器、非制造业等组成,其中以炼油、石油化学和肥料三大类为主。该园在规划建设、安全监管、环境保护方面都做得可圈可点。园内山清水秀,自然风光和大型石化企业和谐相处,给参观考察过的中国同行都留下了深刻印象。发生事故的这家企业是于1999年整合韩华集团与大林集团各自的石脑油裂解装置成立的,双方各持50%股份,拥有具备世界最强竞争力的石脑油裂解装置,年产195万吨乙烯、111万吨丙烯以及550万吨石油化学基础馏分(如苯、甲苯、二甲苯)、苯乙烯单体、丁二烯等。这次发生事故的装置乙烯产能为47万吨/年,丙烯产能为24万吨/年。

这样一个成熟的产业园发生爆炸事故,不能不引起中国同行的高度关注。

按照一般规律,这起事故原因的正式调查报告需要一段时间才会官宣,目前尚不得而知。不过,对中国同行来说,这起爆炸事故的起因已是心中有数了。为此,我专门请教了几位中国专家。

据中国化学品安全协会高级专家张力介绍,一般的石化生产现场设备具有紧固螺栓多、体积大、管束多且直径在两米以上的特点。从报道看,韩国的这次事故应该发生在高压管式换热器处。因为该设备工作压力和试验压力应该都比较高,是具备高压力能的第一类危险源。

张力指着现场报道图片说,爆炸现场无明显燃烧痕迹,换热器封头被炸出较远位置,说明应该是换热器内惰性气体压力超过设备承受极限后发生的物理性爆炸。爆炸的冲击力还是非常大的,现场部分设备框架及施工搭设的脚手架都遭到了不同程度的破坏,但设备本体——壳体及被炸出几米远的换热器封头都未发现明显的形变和损坏。因此,推测造成爆炸的主要原因,一是换热器紧固螺栓失效。根据画面目测,该换热器至少有几十条固定螺栓,可能是换热器的部分紧固螺栓未上或处于松动状态;也可能是检修后使用了旧螺栓或长度和强度不合格的螺栓,螺栓本身承载能力下降或不足,超过了原设计规定的承载能力,最终导致螺栓被拉断后发生了爆炸。二是试压过程采用的介质可能是可压缩性更强的惰性气体,未采用液体介质,爆炸的风险就增大了。三是现场管理混乱,职责不明确。设备试压应有专门的试压方案,对施压过程中各个阶段提出明确具体的要求,包括试压介质、试验压力、保压时间、检查合格标准等。按照正常试压过程,试压期间不应该有大量人员滞留现场,此次事故造成多人伤亡,说明试验现场周围未进行有效隔离、警戒,未疏散无关人员,造成事故后果扩大。

中国化学品安全协会另一位高级专家,对石化生产过程中气密性试验颇有研究的孙志岩表示,工艺系统气密性试验是指化工建设项目在完成设备、管道安装后,引入真实工艺物料前,向项目装置的工艺系统内引入特定的试验介质并对工艺系统进行严密性检测的一项工作,是化工项目建成投产或既有装置检维修结束后投入运行前必不可少的一个环节。他结合中国曾经发生过的类似事故,分析了影响气密性安全的4个风险隐患。一是管道及设备强度不足。主要是设计缺陷,比如在管道及设备选型设计时存在计算错误,选用材料的壁厚不够,设备内配置的加强筋偏少,不能满足气密性试验压力要求,真空设备会导致抽瘪、外壳塌陷等,压力设备则会发生超压容器爆炸事故。二是焊接质量差导致焊缝裂开。如2015年4月6日,中国腾龙芳烃(漳州)有限公司二甲苯装置发生的爆炸着火重大事故,直接原因就是在装置开工引料操作过程中出现压力和流量波动,引发液击,存在焊接质量问题的管道焊口作为最薄弱处断裂,管线开裂泄漏出的物料扩散后被鼓风机吸入风道,经空气预热器后进入炉膛,被炉膛内的高温引爆。三是紧固件连接强度不够脱开。主要表现在设备封头、管道法兰等连接部位选用的紧固件强度不够或紧固件数量偏少,不足以抑制试验压强。如发生在2017年11月30日的中石油乌鲁木齐石化公司换热器检修事故,就是因系统余压未泄完,当维修工拆卸换热器封头螺栓到仅剩余4~5颗时,换热器头盖连接的螺栓突然失效断裂,换热器芯子冲出,致使换热器壳程在反作用力下向后移动数米,造成在场的数名人员重伤,其中5人死亡。四是试验系统未与其他系统有效隔离相互影响。主要表现在检修后的设备、管道气密性试验系统未与其他系统完全隔离,尤其是未与涉及易燃易爆物料的系统隔离。当使用空气作试验介质时,可能串入易燃易爆物料系统,造成火灾爆炸事故。如果高压物料倒串入试验系统,也可能导致试验系统因超压发生爆炸事故。如2007年11月24日,中国上海市某油气加注站在对液化气储罐安全检查中发现隐患,检修完毕在进行管道气密性试验时,没有将管道与埋地液化石油气储罐用盲板隔断,导致液化石油气储罐内未置换干净的液化石油气与置换用压缩空气混合,形成爆炸性混合气体,遇现场电焊火花引发爆炸。事故造成4人死亡、30人受伤。

孙志岩进一步分析说,为做好设备、管道的气密性试验工作,防范试验过程中出现意外,石油和化工企业应坚持预防为主,从以下4个方面加强管理。

一是把好设计质量关。项目设计阶段,企业就要求设计单位必须在设计环节根据设备、管道工作参数精确计算,合理选用设备、管道材料、壁厚等参数,保证设备、管道的强度。

二是把好安装质量关。企业须盯紧施工单位在安装过程中严格遵守施工规范,加强焊制环节管理。输送易燃易爆有毒介质管道的焊缝应100%探伤,严格按照设计 要求选用紧固件并足量使用,切实把好安装质量关。

三是编制好试验方案并遵章执行。应编制气密试验方案,明确试验方法、试验介质、试验压力、检漏方式、泄放点设置、合格标准等内容;试验前要进行条件确认,确保试验系统与现有生产运行系统做好有效隔离;试验时应逐步缓慢升压或提高真空度,直到达到试验压力,泄压时也应缓慢操作,确保试验安全。对于老旧设备,应清楚认识到设备、管道因腐蚀、减薄造成的耐压强度降低的现状,合理确定气密方案,避免出现超压爆裂事故。

四是加强试验现场管理。试验前应规划限制区域,试验时禁止无关人员出入试验区域,避免出现意外。试验前应拟定应急预案,做到防患于未然,准确分析气密试验可能出现的险情,降低事故后果。在试验过程中,当需要对试验系统进行缺陷处理时,应先泄压,再进行处理。严禁在系统压力高于环境压力的情况下带压作业。

孙志岩还提醒企业,在开展气密性试验时,一定要充分了解工艺系统气密性试验国家标准的规定和要求,开展工艺系统气密性试验必须严格遵守标准。

我国是世界第一化工大国,大型石化装置数不胜数,安全生产必是头等大事。认真吸取韩国“2·11”事故教训,对中国同行来说,太重要了!

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