陈超 李长俊

西南石油大学石油与天然气工程学院

石油天然气属易燃、易爆危险化学品，一旦发生泄漏，极易引发爆炸事故，造成灾难性的后果[1]。2013年11月22日，东黄输油管道泄漏原油进入市政排水暗渠，原油在密闭空间蒸发、扩散、积聚，遇火花发生爆炸[2]。事故发生后，各级政府和油气管道企业在安全领域开展了大量工作，发布了多项管道安全标准，油气管道安全管理水平稳步提升。但随着老龄管道的增加和新能源管道的兴建，油气管道爆炸防治将面临新的挑战。本文采用瑞士奶酪模型分析了青岛“11·22”输油管道爆炸事故的原因和教训，提出了未来我国油气管道爆炸防护工作的发展方向。

东黄管道于1986年7月建成投产，当时爆炸管段附近为空旷的农田，不属于高后果区。随着城市化的快速推进，事故管道周围逐渐出现大量居民区与市政管网，管段的安全风险增大，成为高后果区，但管道安全管理并未随管道风险等级的提高而得到加强。通过采取经典的事故致因理论模型——瑞士奶酪模型（Swiss cheese model）[3]，对事故进行了致因分析。

如图 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，则会造成事故。青岛“11·22”输油管道爆炸事故的直接原因是管道腐蚀。事故管段与排水暗渠交叉，所处区域土壤盐碱和地下水氯化物含量高，同时排水暗渠内随着潮汐变化海水倒灌，使管道长期处于干湿交替的海水及盐雾腐蚀环境，加之管道受到道路承重和振动等因素影响，导致管道腐蚀加剧。在腐蚀危害与爆炸事故之间，管道运营单位实际上有四层安全屏障可以避免事故的发生。

图 1 青岛“11·22”瑞士奶酪模型

第一层安全屏障为腐蚀防护。通过采取“外防腐层+阴极保护”的腐蚀防护技术，可以避免管道与腐蚀介质接触，如果外防腐层完好，理论上可以阻止外腐蚀的发生。事故管道就是因为防腐层破损加速管道腐蚀，从而引发后面的事故。

第二层安全屏障为腐蚀监检测技术。通过采取漏磁检测等技术对管道进行检测，可以及时发现绝大多数内/外腐蚀缺陷，从而采取相应维修措施，以防止腐蚀缺陷扩大。

第三层安全屏障为腐蚀风险处置。由于事故管段没有及时开展检测工作，因此也无法发现存在的腐蚀缺陷和采取措施消除风险。

第四层安全屏障为泄漏应急响应。泄漏应急处置是为了避免事故后果进一步扩大的有效措施。然而，不当的应急响应可能引发火灾爆炸事故，造成更大的损失。地方政府和事故管道企业在这次应急响应中存在诸多漏洞，如未按要求及时全面报告泄漏量、现场处置人员没有对泄漏区域实施有效警戒和围挡；抢修现场未进行可燃气体检测，盲目动用非防爆设备进行作业，最终导致油蒸汽爆炸。

通过瑞士奶酪模型分析，可以发现正是由于管道多层安全屏障同时失效导致了爆炸事故发生，暴露了我国管道与市政工程规划管理的诸多问题，其惨痛教训值得永远汲取。这次事故也警示我们，随着经济社会的发展，对油气能源的需求不断增长，迫切需要我们加强管道安全保障，深入开展油气管道防爆相关的研究工作。

（1）油气管道泄漏防治。油气管道泄漏的发生多由各种缺陷与第三方破坏造成。因此，应坚持常态化的缺陷检测，同时对重点管段应采取监测手段，实时掌握缺陷的发展情况；应采用同沟敷设光纤、无人机巡线等先进方法及早发现第三方破坏风险，防止破坏发生。对于泄漏事故的应急救援，应严格遵守标准规范，加强通风，避免油气聚集、禁止引入火源，杜绝人为爆炸隐患，从根本上抑制爆炸的发生。

（2）油气管道系统受限空间爆炸防治。油蒸气或天然气泄漏后与空气混合，形成可燃气云，当可燃气云在开敞空间被点燃则发生闪火或低强度气云爆炸，若在受限空间，则可能诱发严重的气云爆炸事故。青岛“11·22”输油管道爆炸事故就是发生在排水暗渠受限空间中，造成了严重后果。因此，油气管道应尽可能避免与受限空间交叉；新建市政工程如与管道比邻或交叉时，在设计规划时就应尽可能杜绝或减少受限空间；如果受限不可避免，则应尽可能保持良好通风，防止可燃气体聚集，同时应安装可燃气体监测仪，实时监测可燃气体浓度，动态预警爆炸风险。

（3）防爆本质安全与抑爆设计。油气管道系统不可避免会途经受限或封闭空间，如压缩机房、泵房、阀室等，因此，爆炸风险不可能完全消失。为了减小爆炸风险，可以采取本质安全设计的方法合理设计管道设施。例如压缩机房可以通过设置窗户或去掉墙壁的方法，增加空间的通风性能，防止可燃气体积聚；防护的壁面或者窗户可以采用低强度材料，在爆炸发生时，起到泄爆的作用。对于通风性能差的受限空间，必须安装可燃气体浓度监测仪与抑爆剂喷淋装置，及时发现爆炸风险，抑制爆炸的发生。

（4）火源控制。火源控制是防火抑爆的关键环节[4]。在管道设施及周围应消除火源，避免点燃可燃气体引发爆炸。对于机电设备等容易引发电火花的装备，应采取防爆措施。进出人员应严格遵循防静电操作，严格禁止火源带入。此外，对于施工作业，应在确保没有可燃气体泄漏的情况下进行动火作业。对于泄漏事故处理，应避免抢修作业产生火花而点燃可燃气体。

（5）防爆安全教育与培训。管道企业应加强员工、承包商的安全教育与培训，严格遵循国家/行业标准规范与油气管道企业的防爆安全规章制度，规范日常操作人员与应急抢险人员的行为，避免违规操作，降低误操作的可能性，杜绝人为因素导致的爆炸风险。

（6）燃气管道爆炸防治。燃气管道附近人口流动大、施工作业频繁，第三方破坏风险大，导致爆炸风险增大；燃气用户的知识水平、安全意识参差不齐，给燃气安全利用带来了严重隐患。因此，应制定完善燃气管道防爆相关标准，开展安全监测与检测，做好安全科普教育，提升燃气管道的安全水平。

（7）新能源管道系统爆炸防治。氢气、甲醇、氨等新能源也属于易燃易爆危险品，且他们的燃烧特性、火焰传播规律、爆炸极限、最小点火能等燃爆特征与油气具有明显差别，因此需要对新能源储运过程中存在的爆炸风险进行深入研究，制定相应的法律法规、标准规范，防控新能源储运过程中的爆炸风险。

青岛“11·22”输油管道爆炸事故虽然已过去十年，但其引发油气管道行业安全管理深层次反思一直在持续进行，也对油气管道爆炸防护带来了诸多启示：为了保障管道安全，油气管道应坚持常态化的缺陷检测、评价与维护，做到早发现，早评价，早处置，避免出现严重的泄漏与爆炸事故；在油气管道设计、施工、运行管理与维护中要严格遵循标准规范，落实各种安全要求，尽可能降低爆炸风险；同时应持续加强油气管道防爆相关工作的研究，提升管道本质安全水平，保障能源输送安全和公共安全。

参考文献：

[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]国务院山东省青岛市“11·22”中石化东黄输油管道泄漏爆炸特别重大事故调查组.山东省青岛市“11·22中石化东黄输油管道泄漏爆炸特别重大事故调查报告[EB/OL].(2013-12).http://www.guandaobaohuchina.com/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.

作者简介：陈超，1991年生，西南石油大学研究员，主要从事油气与新能源系统安全韧性理论、燃爆事故防护、安全监检测技术与完整性管理相关研究。联系方式：chenchaoswpu@gmail.com。

李长俊，1963年生，西南石油大学二级教授，博士生导师，学术技术带头人，主要从事油气储运系统仿真与优化、油气储运系统多相流理论与技术、油气储运系统完整性管理相关的研究与教学工作。联系方式：lichangjunemail@sina.com。