蘭州石化“1.7”罐區(qū)爆炸事故案例分析

蘭州石化“1·7”罐區(qū)爆炸事故案例分析2010年1月7日17時(shí)24分，蘭州石化公司316#罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故，事故共造成6人死亡、1人重傷、5人輕傷，未造成次生事故和環(huán)境污染。一、事故發(fā)生經(jīng)過2010年1月7日0:00-8:00，合成橡膠廠316#罐區(qū)碳四、丁二烯罐區(qū)當(dāng)班班組外送R202球罐裂解碳四物料，同時(shí)接收烯烴裝置送來的裂解碳四物料。1月7日8:00-16:00，當(dāng)班班組按照本廠調(diào)度安排，于15時(shí)30分停止外送R202球罐裂解碳四物料，繼續(xù)接收烯烴裝置送來的裂解碳四物料。1月7日17:15左右，蘭州石化公司合成橡膠廠316#罐區(qū)操作工王某按照當(dāng)班班長孫某指令，到碳四、丁二烯罐區(qū)巡檢并檢查丁二烯卸車工藝流程，走到罐區(qū)平臺時(shí)，發(fā)現(xiàn)R202碳四球罐底部出料管線第一道閥門下彎頭處有碳四噴出，罐區(qū)防火堤內(nèi)彌漫一層白霧，濃度很大，呼吸困難，便立刻跑回控制室，向班長孫某進(jìn)行了匯報(bào)。1月7日17:19，班長孫某電話向本廠調(diào)度室報(bào)告，316#罐區(qū)R202罐體底部管線泄漏，請求立即派遣消防車到現(xiàn)場監(jiān)護(hù)。并安排王某立即到第4#貨位疏散等待卸料的丁二烯槽車。1月7日17:20，石油化工廠丙烯腈裝置焚燒爐當(dāng)班人員向本廠調(diào)度室報(bào)告，316#罐區(qū)北側(cè)鐵路附近有大片白霧，接著又報(bào)告白霧迅速擴(kuò)大。1月7日17:21，合成橡膠廠316#罐區(qū)班長孫某再次向本廠調(diào)度室報(bào)告，泄漏十分嚴(yán)重，現(xiàn)場一片白霧，要求停止向R202球罐送料。1月7日17:24:32，大量泄漏的碳四物料迅速汽化擴(kuò)散，蔓延至罐區(qū)東北側(cè)石油化工廠丙烯腈裝置焚燒爐區(qū)域，遇焚燒爐明火引燃，外圍火焰迅速回燃至316#罐區(qū)。1月7日17:24:40，達(dá)到爆炸極限的混合氣體在316#罐區(qū)發(fā)生空間爆炸。1月7日17:28，根據(jù)石化廠調(diào)度指令，烯烴裝置緊急停止向316#罐區(qū)R202球罐輸送碳四物料。二、事故原因（一）直接原因技術(shù)組通過仔細(xì)分析事故發(fā)生全過程的視頻資料、電話錄音、事故當(dāng)事人的筆錄、事故現(xiàn)場勘察情況和316#-R202球罐1#出口管線失效分析結(jié)論，反復(fù)核查事故證據(jù)，查找事故區(qū)域的碳四泄漏點(diǎn)和事故點(diǎn)火源。1.事故區(qū)域內(nèi)的設(shè)備及管道勘察316#-R201球罐：支柱部分防火層脫落，支柱、拉桿等受熱變形，球罐保溫層脫落，梯子、平臺和噴淋管線等附件脫落，部分接管斷裂。球罐向316#-R202方向傾斜，球罐本體無顯著變形，罐體未開裂。316#-R201A放水槽：罐體基本完好，無過火痕跡，保溫層脫落，罐體向北位移0.3m，連接管道變形、斷裂，支腿受熱變形。316#-R202球罐：支柱隔熱層完全脫落，支柱受熱變形，罐體坍塌，球罐保溫層脫落，梯子、平臺和噴淋管線等附件脫落。罐頂部有一長度約3m，寬度大于1m的橫向韌性裂口，裂口在母材上擴(kuò)展。支柱受熱，嚴(yán)重變形。罐底部及其接管嚴(yán)重受熱變形、有嚴(yán)重氧化痕跡。個(gè)別接管部分表面無氧化痕跡或氧化較輕，出料口接管彎頭開裂。316#-R203球罐：罐體基本完好，支柱基本完好，球罐保溫層脫落，梯子、平臺和噴淋管線等附件脫落，面向316#-R202一側(cè)有明顯的黑色過火痕跡。316#-R204球罐：球罐支柱基本完好，球罐保溫層脫落，梯子、平臺和噴淋管線等附件脫落。面向316#-R202一側(cè)有明顯的黑色過火痕跡，下部球殼板出現(xiàn)一處韌性裂口，長度約1800mm，最大寬度550mm。進(jìn)口接管彎頭部位一處韌性裂口（80×40mm）。底部管線受熱嚴(yán)重、斷裂，表面嚴(yán)重氧化。316#-R205球罐：支柱基本完好，球罐保溫層脫落，梯子、平臺和噴淋管線等附件脫落，罐體面向316#-R202一側(cè)和底部有明顯的黑色過火痕跡，但受熱明物料出口管（1#）表面無氧化痕跡物料進(jìn)口管（3#）嚴(yán)重受熱變形且有嚴(yán)重氧化痕跡物料出口管（2#）表面無氧化痕跡顯較316#-R201和316#-R204要輕，且上部球殼板出現(xiàn)一處韌性裂口，底部部分管線斷裂。316#-R207球罐：罐體面向316#-R202一側(cè)有明顯的過火痕跡。上述事故現(xiàn)象表明：（1））泄漏在事故區(qū)域的碳四遇“火”燃燒后，火焰最后集中在316#-R202球罐進(jìn)行燃燒；（2）燃燒產(chǎn)生強(qiáng)大的輻射熱使316#-R201、R202、R204、R205球罐存在不同程度的過火；（3）與316#-R202相鄰的316#-R201、R204、R205球罐由于受到輻射熱的加熱分別表現(xiàn)為：316#-R201球罐3根支柱（面向316#-R202側(cè)）受熱強(qiáng)度降低，由于不堪重負(fù)，3根支柱失穩(wěn)。造成該球罐向316#-R202側(cè)傾斜；316#-R202、R204、R205球罐本體由于在極短的時(shí)間內(nèi)受到高溫加熱，球罐氣相空間的球殼板溫度升高，強(qiáng)度降低；同時(shí)由于3個(gè)球罐內(nèi)儲存的物料隨著溫度升高，蒸氣壓力急劇升高【物料溫度為38℃時(shí)：1、2丁二烯飽和蒸汽壓力為0.27459MPa，160℃時(shí)：1、2丁二烯飽和蒸汽壓力為3.7844MPa，（2002.5化學(xué)工業(yè)出版社《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》P232）】，也就是說，受熱后的球殼內(nèi)物料的溫度由38℃提高到160℃時(shí)，內(nèi)壓力被劇烈提高到了設(shè)計(jì)壓力的2.37倍。160℃時(shí)的壓力還不足以使其爆裂，但從裂口鋼板的顏色可以確定其當(dāng)時(shí)的溫度超過了600℃。因此，在如此環(huán)境下3個(gè)球罐都在其氣相空間破裂。316#-R202、R204、R205球罐開裂后，加劇了316#罐區(qū)的燃燒狀況，使鄰近的其他設(shè)備如：拔頭油罐F1/C、F1/D，西側(cè)丙烯、丙烷罐區(qū)中的F2/A（丙烯罐）、F3/A（丙烷罐），常壓罐區(qū)的F6（抽余油罐）、F7（加氫汽油罐）、F8/A（甲苯罐）、F5（重碳罐）、F10（裂解油罐）和316#罐區(qū)的部分管線造成相應(yīng)的破壞。（4）316#-R202底部接管中球罐物料出口接管與球罐的物料進(jìn)口接管的宏觀形貌表明：該球罐物料出口接管（1號）為第一泄漏點(diǎn)的結(jié)論除與班長孫景林、合成橡膠廠值班調(diào)度電話錄音吻合外，還有如下分析。出料口接管（1號）：管子外表面殘留有綠色油漆，外表面無高溫氧化痕跡。表明該管子表面溫度一直處于較低狀態(tài)，說明該管子在火災(zāi)中，持續(xù)有物料從管內(nèi)流出，降低了管子的表面溫度。出料口接管（2號）：管子外表面呈褐色，氧化皮?重，呈嚴(yán)重氧化態(tài)，表明管子在火災(zāi)沒有介質(zhì)泄漏，處于高溫狀態(tài)。進(jìn)料口接管（3號）：管子外表面呈鐵銹色，閥門上殘留有綠油漆。表明管子在火災(zāi)處于高溫狀態(tài)，但溫度較2號管低，有介質(zhì)在管道中通過對管子表面起到了降溫的作用。（5）316#-R202球罐1#出口管線失效分析結(jié)論：彎頭和管線化學(xué)成分符合國標(biāo)9948-88中20鋼要求；除1#管線母材、彎頭焊縫外，其余部分S含量不符合國標(biāo)9948-2006中20鋼的要求；管線材料力學(xué)性能中抗拉強(qiáng)度符合國標(biāo)9948-2006和國標(biāo)9948-88中20鋼要求，但延伸率部分低于國標(biāo)9948-2006/88中20鋼標(biāo)準(zhǔn)值。沖擊韌性隨溫度降低明顯下降，沖擊韌性較低；1#彎頭和直管金相組織晶粒較粗大，含有少量的魏氏組織，焊縫熱影響區(qū)有魏氏組織存在；在塑性變形較大區(qū)域，珠光體明顯分解，滲碳體分布于晶粒晶界；受熱影響區(qū)中魏氏組織的影響，材料沖擊韌性降低；裂紋源位于焊縫熱影響區(qū)附近－平斷口區(qū)域；材料低溫脆性是造成開裂的直接原因。介質(zhì)的泄漏對開裂口的沖刷以及溫度和塌壓等原因，導(dǎo)致開裂部位繼續(xù)撕裂，引起局部塑性變形減薄。2.事故點(diǎn)火源的確定技術(shù)組對事故區(qū)域內(nèi)所有可能導(dǎo)致事故發(fā)生的點(diǎn)火源進(jìn)行了認(rèn)真的排查，確定丙烯腈裝置污水焚燒爐（位于事故區(qū)域東北方向距316#-R202約105m，角度北偏東25.37°，當(dāng)時(shí)處于工作狀態(tài)，有明火）為事故點(diǎn)火源。與2010年1月7日17時(shí)24分32秒視頻資料提供的事實(shí)相符。3.事故結(jié)論316#-R202碳四球罐1#出料口彎頭焊縫熱影響區(qū)組織缺陷使彎頭局部脆性開裂，導(dǎo)致易燃易爆的碳四物料泄漏并擴(kuò)散至整個(gè)事故區(qū)域，遇丙烯腈裝置污水焚燒爐的明火著火、爆炸是造成此次事故的直接原因。（二）間接原因1.特種設(shè)備安全監(jiān)督管理不到位。（1）未按規(guī)程規(guī)定對事故管線進(jìn)行定期檢驗(yàn)沒有按照國家質(zhì)監(jiān)總局2003年6月試行的《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，對在用工業(yè)管道進(jìn)行全面定期檢驗(yàn)，致使R202球罐出料管線母材存在的組織缺陷未被發(fā)現(xiàn)和整改。（2）未按規(guī)定落實(shí)事故管線更換計(jì)劃2007年3月，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)R203、R206、R207球罐底部進(jìn)出物料管線腐蝕嚴(yán)重、壁?減薄，定為4級，企業(yè)下達(dá)了R201、R202、R203、R204球罐底部進(jìn)出物料管線更換計(jì)劃。實(shí)際僅更換了R201球罐底部進(jìn)出物料管線，R202、R203、R204球罐底部進(jìn)出物料管線一直未更換。2.設(shè)備管理人員沒有認(rèn)真履行設(shè)備管理職責(zé)。設(shè)備管理部門和有關(guān)管理人員，沒有按照規(guī)定要求對碳四車間R202等球罐進(jìn)出物料管線進(jìn)行全面檢測檢驗(yàn)，在R202球罐管線更換計(jì)劃下達(dá)后，又沒有履行監(jiān)督落實(shí)職責(zé)，致使事故隱患長期存在并最終導(dǎo)致事故發(fā)生。3.安全應(yīng)急處置設(shè)施不完善。316#罐區(qū)自1986年建成投運(yùn)以來，未按照《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（國標(biāo)50160）規(guī)定，對儲罐進(jìn)出物料管道設(shè)置自動聯(lián)鎖切斷裝置，致使事故狀態(tài)下無法緊急切斷泄漏源，導(dǎo)致泄漏擴(kuò)大并引發(fā)事故。三、整改措施與建議（一）加強(qiáng)特種設(shè)備安全管理工作。完善特種設(shè)備安全管理制度，按照《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》要求，定期組織開展在用工業(yè)壓力管道在線檢驗(yàn)和全面檢驗(yàn)，切實(shí)落實(shí)檢維修工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除事故隱患，確保安全運(yùn)行。（二）加大設(shè)備改造力度，提高本質(zhì)安全水平。對存在安全隱患的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行徹底整改，對不能滿足安全生產(chǎn)條件的壓力容器和壓力管道要堅(jiān)決淘汰更新，特別對液態(tài)烴、液氯、液氨及劇毒化學(xué)