张强1 戴联双2

1. 国家管网集团科学技术研究总院分公司； 2.国家管网集团公司

1  事故概述

2020年5月29日，俄罗斯诺里尔斯克镍业公司位于凯尔坎（Kayerkan）附近的HPP-3热力发电厂5#应急储油罐发生灾难性开裂事故，约20分钟内罐内21 200 t柴油全部泄漏，大约6000 t油品渗透到土壤中，另外15 000 t经附近溪流进入安巴纳亚河，污染面积达350 km2（图 1），造成严重环境污染。该储油罐1985年建成投用，罐容30 000 m3，最近的一次大修在2017—2018年，由第三方公司发布了相关报告。

图 1 储油罐泄漏污染区域示意图

2  事故原因分析

俄罗斯联邦环境、工业和核监管局开展了事故调查，同时涉事企业委托伊尔姆环境资源管理咨询公司（Environmental Resources Management,ERM)开展了独立事故原因分析。调查显示，储油罐发生破裂是由多种因素共同作用的结果，直接原因是受气候变暖等因素的影响，冻土退化造成储油罐混凝土支撑桩性能劣化受损，储油罐基础发生不均匀沉降，导致罐底与罐壁开裂（图 2）。储油罐事故原因分析如图 3所示。

图 2 储油罐基础破损及裂口状况现场图

图 3 储油罐事故原因分析框图

（1）储油罐存在建设缺陷。如图 4所示，事故储油罐筏板基础偏心距不符合设计规范，桩头无横向钢筋加固，高达30%的支撑桩实际长度小于设计长度，未按设计规定至少嵌入基岩800 mm。大部分支撑桩处在永冻土中，受气候变化、冻土退化等因素影响（根据欧洲航天局Sentinel-2卫星数据，事故发生前该地区气温异常升高），桩基荷载分布不均，部分桩基荷载超过其承载能力，发生蠕变沉降，最大沉降深度达1.5 m，大约33根支撑桩破损。

图 4 储油罐原始设计图

（2）安全管理存在不足。事故调查表明，涉事企业安全管理和安全保障水平与其储油量水平不相匹配，对储油罐隐患排查结果及异常迹象、储油罐处于核心作业区的边缘、针对油罐区的二级和三级防控措施的重要性未给予足够重视。事发前的2018年，监管机构曾进行储油罐安全隐患检查，涉事企业认为该储油罐的管理整体符合相关监管要求，但其对潜在风险以及管理不足缺乏足够认识。如安全检查中缺乏对储油罐基础的关注，未能评估支撑桩实际状态是否符合设计文件和相关法规要求；对检测到的储油罐垂直度偏差、基础与罐底之间存在80 mm的间隙等沉降指标未给予足够重视。气候变化导致冻土退化的风险未列入日常检查并采取措施，缺乏对永冻土层必要的监控（法规对此没有强制要求）等。

（3）应急处置工作不到位。基于合规性思维而不是基于对风险的理解开展安全管理，储油罐发生开裂失效风险的可能性和严重性被低估。以往风险评估认为灾难性破裂事故发生概率很低（1.5×10-5），后果也很小（仅考虑了对土壤的影响），失效情况不太严重，风险评估报告也未对此提出建议措施。应对重大泄漏事件的措施和经验不足，缺乏对此类重大事件迅速响应所需的资源和响应程序，未进行详细的溢油模拟以制定溢油反应计划（OSRP）。OSRP对受影响区域的估计甚至比风险评估中计算的区域还要小。储油罐围堰容积不足以容纳泄漏的油品，围堰墙体未能承受住泄漏油品的动态冲击发生坍塌，油品溢出围堰。对溢油可能的流向估计不足，未制定和实施有效的溢油应急预案。风险消减措施也仅限于清除污染土壤和从围堰内回收油品。如图 5所示。

图 5 导致环境灾难原因分析框图

3  应对措施

（1）排查与事故储油罐设计相似的所有储油罐基础是否存在沉降迹象，确认支撑桩是否都按设计施工，并对存在安全风险的储油罐采取了降低液位水平的措施。

（2）根据设计要求。储油罐下应有足够的通风，以防止罐内热量通过底板传入土中导致多年冻土的热边界条件改变，保证储油罐基础的安全。

（3）重点考察储油罐基础在永冻土层活动区的稳定性，以及气候变暖降低土壤承载能力的趋势，是否需要采取热阻措施等。

（4）对所有相关的储油罐建立永冻土监测系统，包括安装应变计和温度传感器进行监测。

（5）完善储油罐完整性管理系统，如改进检查与维护、防腐措施以及在可能存在重大灾难性失效风险的情况下封存储油罐。

（6）检查所有储油罐围堰大小和设计符合性，研究在这些储油罐周围建设二级围堰的必要性，降低罐之间围堰墙体的高度或增加围堰的总容量。

（7）开展溢油模拟分析，确定实施油品拦截的最佳位置，完善应急响应计划。

（8）制定应急响应机制和快速响应的地点和路径，开展应急演练。

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

作者简介：张强，1986年生，注册安全工程师、二级安全评价师、管道检验员，主要从事管道风险评价和完整性相关的研究工作。先后参与制修订多项行业与企业标准，曾获中石油集团公司科学技术进步奖等奖项。联系方式：18630630987，zhangqiang14@pipechina.com.cn。