埋地管道爆炸事故成因及預防對策分析

孫貴磊　李琴　孟燕華

【摘 要】為預防和控制埋地管道爆炸事故的發生，通過查閱文獻及對已發生的埋地管道事故原因的分析，確定埋地管道爆炸事故發生的原因，通過建立事故樹，計算得到最小割集和最小徑集，確定埋地管道爆炸事故發生的原因組合以及預防埋地管道爆炸事故的途徑和方法，此外，運用層次分析法對事故發生的原因進行權重分析，確定各原因的重要性排序，并針對性的提出預防埋地管道爆炸的預防對策。

【關鍵詞】埋地管道爆炸；事故樹分析；層次分析法；預防對策

0 前言

我國的埋地管道的建設已有近30年歷史，管道的走向、運營狀況、完好程度等都尚不能完全清楚，且部分管道已經進入事故的多發期和高發期。近年來，隨著國民經濟的發展，埋地管道的安全性優點廣泛被公眾認可，我國的埋地管道建設和發展進入了高峰期，但同時，埋地管道所面臨的安全形勢也十分嚴峻，埋地管道的泄漏、火災、爆炸等事故也日益為公眾所關注。埋地管道事故的誘發因素眾多，且發生的幾率較高，造成的影響大，尤其是埋地管道爆炸事故，一旦發生了埋地管道爆炸事故，將造成巨大的人員傷亡和經濟損失乃至惡劣的社會影響，因此，弄清楚埋地管道爆炸事故發生的原因，提出預防和控制埋地管道爆炸事故的對策措施顯得尤為重要。

埋地管道種類繁多，比如埋地原油管道、埋地油氣管道等，大多數情況下，埋地管道都是鋪設在表層土壤中，土壤中存在的電腐蝕、化學腐蝕等環境極易造成管道的破壞，埋地管道遭遇腐蝕之后引起泄漏，形成泄漏事故，造成土壤污染，如遇火源，則極易造成火災，甚至進一步引發爆炸事故。李勇等[1]人也認為埋地管道周圍土壤環境復雜，管道管材極易被腐蝕破壞，他認為合適的外防腐形式對減少埋地管道事故的發生和延長管線的壽命，起著決定性的作用，因此他在文中闡述了外防腐的作用，介紹了埋地管道外防腐基本形式，施工工藝及選用原則；王敘喬[2]認為埋地油氣管道非常容易自燃爆炸，對導致埋地油氣管道外腐蝕的原因進行了分析，同時提出了相應的防腐技術。王文和等[3]人運用事故樹分析方法對造成埋地管道外腐蝕的原因進行了分析。對于不同類型的埋地管道，國內外學者也從不同的角度、以不同的方式對其進行了研究。如孫貴磊[4]基于ANSYS/LS-DYNA提出不同墊層管道爆炸對周圍建筑物的影響；姜璐等[5]人基于Fluent對埋地原油管道泄漏事故所造成的后果進行了分析；吳楓等[6]人討論了爆炸作用下減震溝對埋地管道的振動效應；刁孝松[7]對埋地原油長輸管道進行了定量的風險評價。

關于埋地管道爆炸事故的原因，也有學者進行了相關的研究。林樹青[8]提出埋地管道事故發生的不安全因素及事故誘因很多，涉及到系統本身、人、環境、管道工程的規劃、設計、施工、運行、維護等各方面有關，設計不當、施工不當、誤操作、腐蝕、第三方破壞等都有可能引起管道事故的發生。分析埋地管道事故發生的原因對于有效預防埋地管道事故的發生具有重要意義，本文將運用事故樹分析法對埋地管道爆炸事故進行原因分析，同時運用層次分析法判別各事故原因的權重，對導致埋地管道爆炸事故的原因進行排序，有針對性的對事故原因進行控制。

1 埋地管道爆炸的事故樹分析

通過文獻調研以及對埋地管道爆炸事故的事故統計及原因分析，本文認為埋地管道爆炸事故是因為泄漏出的物質達到燃爆極限，同時遇到點火源，進而引起埋地管道的爆炸事故。點火源包括靜電火花、機動車排氣管火花、機械火星、吸煙、電氣火花，只要其中任意一種點火源遇到達到爆炸極限的物質，都將會引發埋地管道的爆炸事故。物質達到燃爆極限包括兩方面內容，一方面是管道存在泄漏，導致燃爆物質的存在，另一方面是因為埋地管道中存在氧氣，導致燃爆物質與氧氣充分接觸和混合，進而使得燃爆物質達到燃爆極限，這種情況下，一旦遇到點火源，事故一觸即發。導致管道泄漏的原因是多種多樣的，泄漏不僅本身就是一種事故，也是導致火災爆炸事故的原因之一，因此對泄漏的分析也很有必要。顧文婷等[9]人基于事故樹分析法對長輸管道的泄漏因素進行了分析，她認為導致管道泄漏的原因包括自然災害的破壞、第三方的破壞、安裝問題、設備故障、腐蝕及土壤等自然因素問題。黃萍等[10]人基于HFACS和AHP對油氣管道泄漏爆炸事故進行人因分析，作者認為不安全行為是引起油氣管道泄漏爆炸事故的決定性要素，不安全行為的前提條件和不良的組織管理則是引起該油氣管道泄漏爆炸事故的深層次要素。通過對埋地管道爆炸事故的原因分析，繪制事故樹如圖1所示。

根據對埋地管道爆炸事故的事故樹分析，得到11個基本原因事件，如表1所示。

此外，繪制圖1的成功樹，以“預防埋地管道爆炸”為頂上事件，運用布爾代數運算法求成功樹頂上事件的最小割集，得到原事故樹的最小徑集，即3個預防埋地管道爆炸事故的途徑，分別是{X1}、{X2，X3，X4，X5，X6}、{X7，X8，X9，X10，X11}，對于最小徑集{X1}“與氧氣接觸”而言，很難實施，因此，預防埋地管道泄漏爆炸事故有兩條途徑：一個是預防管道腐蝕、防止水位變化及地殼運動造成管道泄漏、預防施工不當及占壓與重車碾壓；另一個是防止火花等火源的出現。

2 埋地管道爆炸的層次分析

在完成對埋地管道爆炸事故的事故樹分析之后，得到了導致埋地管道爆炸事故的原因及預防事故發生的方法和途徑，但是對于各基本原因事件的重要程度沒有進行排序，基于此，以“埋地管道爆炸”作為目標層，以人的因素、管道因素、環境因素為一級指標，方案層提出11個二級指標，繪制層次模型圖，并通過問卷對專家進行調查，得到專家打分的分值，進行層次分析法，從而獲得相應的各事故原因的權重。層次模型圖如圖2所示。

從表中可以看出，人的因素的權重為0.6491，管道因素的權重為0.279，環境因素的權重為0.0719，說明人的因素是導致埋地管道爆炸事故發生的主要因素，這與黃萍等[10]人的研究結果一致；其次對埋地管道爆炸事故影響較大的是管道因素，環境因素對事故的影響相對較小。endprint

在人的因素中，施工不當對管道的影響是非常大的，這個研究結果與大多數學者的研究結果保持一致，因此制定完善相應的操作規程和規章制度、具有良好的安全管理制度對于預防不正當的施工具有重要作用。在前五項權重排序里，人的因素占了三項，分別是施工不當、重車碾壓、機動車火花。

在管道因素中，管道施工質量具有較高的權重，說明管道施工的質量也是導致埋地管道發生爆炸事故的重要因素之一。在前五項權重排序里，管道因素占了兩項，分別是管道施工質量、管道腐蝕。

在環境因素中，權重最高的是占壓，其他因素都比較靠后。

從表中可以看出，施工不當對管道的影響是非常大的，其次是管道施工質量及重車碾壓；管道腐蝕、占壓等也占較大比重。因此，相應措施應著重從這5個方面展開。

1）控制施工程序，可能觸及油氣管道的施工前應提前進行向相關管理部門申請，經批準后尚可施工；

2）施工單位應由具備資質的單位，施工時應使用防爆型工具或設備，周邊應實施對氣體濃度進行監控；

3）管道應禁止重型車輛通行，如必須通行，則應采用較厚鋼板覆蓋地面，以分散重型汽車的壓應力；

4）管道腐蝕問題比較復雜，包括化學腐蝕和雜散電流造成的腐蝕等，化學腐蝕通常采用陰極保護等，但應針對不同的位置或土壤層提出相應的防護措施；

5）對占壓問題較為嚴重的位置，應及時提出解決措施，如搬遷、及時檢測等；

3 小結

通過對事故樹的分析，分析出到了導致事故發生的25個原因組合，并提出預防埋地管道爆炸事故的兩條途徑；通過層次分析，得到了事故原因的權重排序，發現人的因素是導致事故發生的最主要因素，其次是管道因素，最后是環境因素；通過對權重較大因素的進一步分析，從五個角度提出針對管道爆炸事故的預防對策。

【參考文獻】

[1]李勇，朱瑞華，郭偉. 埋地管道外防腐技術[J].廣州化工，2015，43（2）：124-125.

[2]王敘喬.埋地油氣管道外腐蝕成因及防腐技術分析[J]. 中國石油石化，2017（08）：127-128.

[3]王文和，沈士明.埋地管道外腐蝕致因事故樹分析[J].腐蝕與防護，2007（11）：587-589.

[4]孫貴磊.不同類型墊層對埋地管道爆炸超壓影響[J].爆破，2017，34（01）：42-46+100.

[5]姜璐，梁偉，仇經緯.基于Fluent的埋地原油管道泄漏事故后果分析[J].安全與環境學報，2017，17（01）：199-203.

[6]吳楓，劉軍，賈永勝.爆炸作用下減震溝對埋地管道振動效應分析[J].能源與環保，2017，39（05）：41-46+50.

[7]刁孝松.埋地原油長輸管道定量風險評價技術研究[D].西南石油大學，2015.

[8]林樹青.基于風險的埋地管道事故預防關鍵技術研究[A].合肥通用機械研究院、中國機械工程學會壓力容器分會管道委員會、國家壓力容器與管道安全工程技術研究中心.壓力管道技術研究進展精選集——第四屆全國管道技術學術會議[C].合肥通用機械研究院、中國機械工程學會壓力容器分會管道委員會、國家壓力容器與管道安全工程技術研究中心：2010：4.

[9]顧文婷，李超，畢中毅.基于事故樹分析法的長輸管道泄漏因素分析[J].石油工業技術監督，2010，26（04）：19-24.

[10]黃萍，徐晶晶，賴永生，張永亮.基于HFACS和AHP的油氣管道泄漏爆炸事故人因分析[J].安全與環境工程，2016，23（06）：114-118.endprint