从一起管道腐蚀泄漏案例看安全决策 [复制链接]

总论：安全决策是管理人员汇总各类安全信息，分析未来风险情况，并对安全管理起决定性的环节，对于安全信息的正确研判和把握是其关键，缺失部分安全信息就有可能影响最终的安全决策。

本文从一起管道腐蚀泄漏引发爆炸的案例出发，介绍了该材料（不锈钢）的常见腐蚀问题及其腐蚀原理，并通过“5-14”模型，对事故发生前后的信息流通环节进行分析，分析其安全信息流通中的信息缺失情况，并分析安全决策失误的主客观原因

01一、管道腐蚀泄漏相关信息

年6月18日，上海某石化公司发生一起爆炸事故，某座环氧乙烷精制塔(T-)和再吸收塔(T-)之间的管道P-7的一处焊缝发生腐蚀断裂，管道内工艺水（约℃）大量泄露，导致塔釜内溶液漏空后，精制塔内的环氧乙烷落到塔釜底部，沿着管道P-7大量泄漏至大气中，遇到点火源起火爆炸。大火导致塔内环氧乙烷发生自分解反应，造成环氧乙烷精制塔爆炸。

可以看出，这是一起典型的，因为化工管道腐蚀导致泄漏，继而引发爆炸的事故案例。管道作为化工装置的动脉，因为生产条件大部分为露天，且部分物料具有腐蚀性，石油化工设备是极易受到腐蚀的。且由于受到腐蚀的因素或者导致腐蚀的介质不同，腐蚀的具体问题也不同。一部分化工装置或者流程中，存在腐蚀性液体，或者存在高毒性、高碱性、酸性物质，或者带有腐蚀性离子，都有可能导致腐蚀。根据有关研究调查，近10年来，化工事故中，从设备来看，管道引起的事故约占71%，从事故起因来看，腐蚀引起的事故约占50%。

腐蚀泄漏的物料本身可能对员工的人身健康造成危害；腐蚀也会导致设备失效，继而造成巨大的经济损失。事故案例中，管道腐蚀导致整个塔釜内的环氧乙烷泄漏，继而引发大爆炸，经济损失高达.48万元。

根据事故调查结果，本次发生泄漏的管道情况如下：

该管道属于换热器工艺水出口管道。管道材质为不锈钢，规格为DN，工作压力为0.7兆帕，工作温度为摄氏度，工作介质为工艺水。

该管道一共有四道焊缝，分别编号①②③④，后来断裂的为焊缝③，可以看到，焊缝③本身位于管道的弯折处，平时经常受到介质的冲刷，应力较高。

根据有关记录，该管道的焊缝检查记录如下：

年11月，该处管道的③号焊缝处已经发生一次泄漏，11月18日采用了带压堵漏的操作，对四处焊缝均使用了四处焊缝卡具。

事故发生后，调查组委托相关机构对事故焊缝断口进行了检查，检查结果为：管道P-7②、③、④焊口在运行过程中因腐蚀介质（氯离子）作用在内壁焊趾高应力部位萌生裂纹，裂纹不断沿环向及壁厚方向腐蚀疲劳扩展，当③焊口上的裂纹扩展至有效承载截面不足时，在轴向应力作用下该焊口被完全拉断，导致管道断裂。

根据调查，氯离子来源有：一是微量的抑制剂二氯乙烷；二是调整酸碱度使用的氢氧化钠溶液，其中含有微量氯化钠；三是氧化反应单元原料中的乙烯、甲烷中夹杂氯化物（极微量）。

02二、不锈钢的腐蚀机理

不锈钢是一种常见的奥氏体不锈钢，约占不锈钢使用量的70%。不锈钢实在铬(Cr)含量大于18%的铁素体不锈钢中加入镍(Ni)、锰(Mn)、氮(N)等元素获得的钢种系列，主要的合金的元素是镍。

奥氏体不锈钢的耐腐蚀能力来自于表面的保护膜，又称钝化膜。但是在含有氯离子的腐蚀环境中，奥氏体不锈钢的钝化膜很容易被破坏，继而发生氯离子点蚀和应力腐蚀。

不锈钢腐蚀的起点，一般为钝化膜产生点蚀。点蚀是不锈钢在酸性（尤其是带氯离子）的介质中常见的局部腐蚀现象，其本质是一种电化学腐蚀。钝化膜局部被破坏后形成了电解槽，破口处的金属成为阳极，钝化膜形成阴极，电子向阴极产生转移，并且进一步在氧气分子和水分子的作用下生成氢氧离子。此时，带正电的金属离子(M+)为了保持电中性，会让氯离子(Cl-)向金属物质迁移，氯离子增浓，金属离子发生水解，形成金属氢氧化物和盐酸，进一步加速腐蚀。

在不锈钢的腐蚀过程中，氯化物、溴化物和次氯酸盐的存在会诱发腐蚀，而温度升高和低pH值会促进腐蚀的过程。事故中的腐蚀管道的介质常年大于℃，会导致氯离子浓缩，提升腐蚀速度，进一步诱发氯离子的应力腐蚀。

应力腐蚀破裂(SCC)，是在拉应力与腐蚀介质共同作用下引起的材料开裂，是在特定成分和组织的金属、特定环境与足够的拉应力作用下发生的，且应力腐蚀只会发生在合金中。它是由电化学腐蚀和拉应力下金属局部破坏共同作用的结果。本次事故中的管道电化学腐蚀过程即为第3点提到的氯离子腐蚀过程。

应力腐蚀产生的条件有三个：敏感金属材料、特定腐蚀介质、足够大的应力。

本次事故管道发生应力腐蚀的深层因素，依然与上述三种条件一一对应。

材料：事故管道材质不锈钢属于合金，符合条件。

介质：事故管道的工艺水含氯离子。

应力：腐蚀部位处于焊口，属于高应力部位。（应力，是物体由于外因发生形变时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，单位面积上的内力称为应力。焊口部位因为焊接工序而发生形变，因而会积累一定的应力。）

应力腐蚀的隐患在于：一旦发生应力腐蚀，其裂纹扩展速度极快，且发生脆性断裂，表现在管道中，就像本次事故管道一样，从一个小的腐蚀点极快的发展成为整个管道断裂。相关研究将应力腐蚀特征总结为“滞后破坏”，发展阶段分为孕育期、裂纹扩展期、快速断裂期，在裂纹达到临界尺寸时，会发生快速断裂，让人猝不及防。

氯化物应力腐蚀(CLSCC)是/等奥氏体不锈钢最常见的失效模式，发生应力腐蚀时的应力阈值也较低，往往由冷加工应力和焊接引起的残余应力引起，而且不锈钢的阈值温度也比较低，仅为20℃，事故中的管道介质常年在℃以上，氯化物应力腐蚀的发生概率与速率都大大增加了。有研究表明，不锈钢在60℃中性溶液中发生应力腐蚀的临界氯离子浓度值为90㎎/L。

03三、安全信息流通与决策分析

美国安全理事会NSC的研究指出，90%的安全事故是由人的不安全行为引起的。要减少事故的发生，对于人的不安全行为研究一样重要，这其中，既包括操作人员的不安全心理及行为干预，以及安全管理与安全决策。其中，安全决策是管理人员汇总各类安全信息，分析未来风险情况，并对安全管理起决定性的环节，对于安全信息的正确研判和把握是其关键，缺失部分安全信息就有可能影响最终的安全决策。

我们从第二部分的奥氏体不锈钢腐蚀机理介绍中，可以看出，腐蚀是化工设备常见的、客观的、经常发生的、不以人的意志为转移的现象。腐蚀发生的直接因素，是管道设备本身的材料、介质、制作工艺，这三个条件中的每一个，都无法避免。比如材料，不锈钢本身具有耐腐蚀、耐高温、经济等特性，是工业管道常见且适用的材料，如果不是合金，也无法做到耐腐蚀、耐高温；而介质中的氯离子，更是无法避免的，化工厂本身的物料，比如二氯乙烯、乙烯、甲烷都有可能携带氯离子杂质，水体消毒也会使用含氯离子的消毒剂，工艺水不可避免带有氯离子；焊接更是制作管道弯折处的常见工艺，如果不采用焊接，难道还要把管道直接拗弯吗？所以腐蚀是无法避免的。

归根来说，我们从事故致因的角度出发这件事情，物的不安全因素是注定的，因为腐蚀是管道无法避免的，但是人的不安全因素是可以变更的，在第一次泄漏产生到第二次管道断裂，中间经历了7个月时间，设备一直被默许带病运行。这其中存在的风险不可能不为人所知。

然而，大型化工装置不可随意停车，一个是装置所采用的连续工艺决定了停车必须有序进行，提前制定停车计划，否则随意停车容易引发各类事故意外；二是停车检修会影响经济效益。所以，风险爆发的突然性与停车的计划性之间，天然就存在矛盾，如何平衡矛盾就需要安全管理人员做出正确的安全决策。

在本次事故中，该公司原定于6月16号开始进行停车大检修，但是因为疫情、人员、工艺、资金等因素，多次更改检修时间，最后定于6月20号开始检修，结果就在6月18号，即检修前两天，发生了事故。我们从前后的资料可以合理推测出，虽然去年已经发现了泄漏，并进行了不合规的带压堵漏操作，但是由于停车本身就较为复杂，该腐蚀管道迟迟未得到更换。中间又有很多突发因素影响检修的时间，最终影响了安全决策。

我们将通过“5-14”安全信息的流动模型分析其中的信息流通情况，以分析在安全决策因素中，安全信息如何组织并最终影响了安全决策。“5-14”模型包括五个信息流通环节，14个一级要素，46个二级要素，具体如下：

我们根据上述模型构建分析表格：

04四、总结

通过上述表格分析，我们可以清晰看出，最主要的问题出在“安全预测”的“隐患排查和治理方案”这一环节，问题在于：第一次③号焊缝发生腐蚀后，对于腐蚀隐患没有进行有效的隐患排查，仅执行带压堵漏操作，未对氯离子浓度进行分析。结果，③号焊缝在腐蚀达到一定阶段后出现快速断裂，形成突发事故。

出现我们从主观原因和客观原因两方面来看，分析本次安全决策形成的最终成因：

（一）主观原因

1.企业的安全管理缺乏灵活性，采用统一停车检修，统一拨付安全经费的方式，设备管理人员对于隐患处理缺乏绝对决策权。

2.设备安全因素在安全决策中权重较低。

3.企业在防腐蚀管理上缺乏相关的制度，对于工业管道的腐蚀管理法律法规也比较模糊。

（二）客观原因

1.化工生产的复杂性：整套乙二醇-环氧乙烷设备生产过程较为复杂，无法随意开车停车，无法随意更换管道等物料。

2.腐蚀机理的隐蔽性：虽然氯离子应力腐蚀常见的失效原因，但是从宏观指标无法准确判断应力腐蚀的发展阶段，且氯离子应力腐蚀分析需要对氯离子浓度进行检测，同样无法通过宏观指标进行判断。

3.在腐蚀泄漏上未采取有效的隐患排查方式：在安全预测环节，未进行氯离子浓度检测，未预防管道的脆性断裂风险。