埋地管道爆炸事故成因及预防对策分析

孙贵磊　李琴　孟燕华

【摘 要】为预防和控制埋地管道爆炸事故的发生，通过查阅文献及对已发生的埋地管道事故原因的分析，确定埋地管道爆炸事故发生的原因，通过建立事故树，计算得到最小割集和最小径集，确定埋地管道爆炸事故发生的原因组合以及预防埋地管道爆炸事故的途径和方法，此外，运用层次分析法对事故发生的原因进行权重分析，确定各原因的重要性排序，并针对性的提出预防埋地管道爆炸的预防对策。

【关键词】埋地管道爆炸；事故树分析；层次分析法；预防对策

0 前言

我国的埋地管道的建设已有近30年历史，管道的走向、運营状况、完好程度等都尚不能完全清楚，且部分管道已经进入事故的多发期和高发期。近年来，随着国民经济的发展，埋地管道的安全性优点广泛被公众认可，我国的埋地管道建设和发展进入了高峰期，但同时，埋地管道所面临的安全形势也十分严峻，埋地管道的泄漏、火灾、爆炸等事故也日益为公众所关注。埋地管道事故的诱发因素众多，且发生的几率较高，造成的影响大，尤其是埋地管道爆炸事故，一旦发生了埋地管道爆炸事故，将造成巨大的人员伤亡和经济损失乃至恶劣的社会影响，因此，弄清楚埋地管道爆炸事故发生的原因，提出预防和控制埋地管道爆炸事故的对策措施显得尤为重要。

埋地管道种类繁多，比如埋地原油管道、埋地油气管道等，大多数情况下，埋地管道都是铺设在表层土壤中，土壤中存在的电腐蚀、化学腐蚀等环境极易造成管道的破坏，埋地管道遭遇腐蚀之后引起泄漏，形成泄漏事故，造成土壤污染，如遇火源，则极易造成火灾，甚至进一步引发爆炸事故。李勇等[1]人也认为埋地管道周围土壤环境复杂，管道管材极易被腐蚀破坏，他认为合适的外防腐形式对减少埋地管道事故的发生和延长管线的寿命，起着决定性的作用，因此他在文中阐述了外防腐的作用，介绍了埋地管道外防腐基本形式，施工工艺及选用原则；王叙乔[2]认为埋地油气管道非常容易自燃爆炸，对导致埋地油气管道外腐蚀的原因进行了分析，同时提出了相应的防腐技术。王文和等[3]人运用事故树分析方法对造成埋地管道外腐蚀的原因进行了分析。对于不同类型的埋地管道，国内外学者也从不同的角度、以不同的方式对其进行了研究。如孙贵磊[4]基于ANSYS/LS-DYNA提出不同垫层管道爆炸对周围建筑物的影响；姜璐等[5]人基于Fluent对埋地原油管道泄漏事故所造成的后果进行了分析；吴枫等[6]人讨论了爆炸作用下减震沟对埋地管道的振动效应；刁孝松[7]对埋地原油长输管道进行了定量的风险评价。

关于埋地管道爆炸事故的原因，也有学者进行了相关的研究。林树青[8]提出埋地管道事故发生的不安全因素及事故诱因很多，涉及到系统本身、人、环境、管道工程的规划、设计、施工、运行、维护等各方面有关，设计不当、施工不当、误操作、腐蚀、第三方破坏等都有可能引起管道事故的发生。分析埋地管道事故发生的原因对于有效预防埋地管道事故的发生具有重要意义，本文将运用事故树分析法对埋地管道爆炸事故进行原因分析，同时运用层次分析法判别各事故原因的权重，对导致埋地管道爆炸事故的原因进行排序，有针对性的对事故原因进行控制。

1 埋地管道爆炸的事故树分析

通过文献调研以及对埋地管道爆炸事故的事故统计及原因分析，本文认为埋地管道爆炸事故是因为泄漏出的物质达到燃爆极限，同时遇到点火源，进而引起埋地管道的爆炸事故。点火源包括静电火花、机动车排气管火花、机械火星、吸烟、电气火花，只要其中任意一种点火源遇到达到爆炸极限的物质，都将会引发埋地管道的爆炸事故。物质达到燃爆极限包括两方面内容，一方面是管道存在泄漏，导致燃爆物质的存在，另一方面是因为埋地管道中存在氧气，导致燃爆物质与氧气充分接触和混合，进而使得燃爆物质达到燃爆极限，这种情况下，一旦遇到点火源，事故一触即发。导致管道泄漏的原因是多种多样的，泄漏不仅本身就是一种事故，也是导致火灾爆炸事故的原因之一，因此对泄漏的分析也很有必要。顾文婷等[9]人基于事故树分析法对长输管道的泄漏因素进行了分析，她认为导致管道泄漏的原因包括自然灾害的破坏、第三方的破坏、安装问题、设备故障、腐蚀及土壤等自然因素问题。黄萍等[10]人基于HFACS和AHP对油气管道泄漏爆炸事故进行人因分析，作者认为不安全行为是引起油气管道泄漏爆炸事故的决定性要素，不安全行为的前提条件和不良的组织管理则是引起该油气管道泄漏爆炸事故的深层次要素。通过对埋地管道爆炸事故的原因分析，绘制事故树如图1所示。

根据对埋地管道爆炸事故的事故树分析，得到11个基本原因事件，如表1所示。

此外，绘制图1的成功树，以“预防埋地管道爆炸”为顶上事件，运用布尔代数运算法求成功树顶上事件的最小割集，得到原事故树的最小径集，即3个预防埋地管道爆炸事故的途径，分别是{X1}、{X2，X3，X4，X5，X6}、{X7，X8，X9，X10，X11}，对于最小径集{X1}“与氧气接触”而言，很难实施，因此，预防埋地管道泄漏爆炸事故有两条途径：一个是预防管道腐蚀、防止水位变化及地壳运动造成管道泄漏、预防施工不当及占压与重车碾压；另一个是防止火花等火源的出现。

2 埋地管道爆炸的层次分析

在完成对埋地管道爆炸事故的事故树分析之后，得到了导致埋地管道爆炸事故的原因及预防事故发生的方法和途径，但是对于各基本原因事件的重要程度没有进行排序，基于此，以“埋地管道爆炸”作为目标层，以人的因素、管道因素、环境因素为一级指标，方案层提出11个二级指标，绘制层次模型图，并通过问卷对专家进行调查，得到专家打分的分值，进行层次分析法，从而获得相应的各事故原因的权重。层次模型图如图2所示。

从表中可以看出，人的因素的权重为0.6491，管道因素的权重为0.279，环境因素的权重为0.0719，说明人的因素是导致埋地管道爆炸事故发生的主要因素，这与黄萍等[10]人的研究结果一致；其次对埋地管道爆炸事故影响较大的是管道因素，环境因素对事故的影响相对较小。endprint

在人的因素中，施工不当对管道的影响是非常大的，这个研究结果与大多数学者的研究结果保持一致，因此制定完善相应的操作规程和规章制度、具有良好的安全管理制度对于预防不正当的施工具有重要作用。在前五项权重排序里，人的因素占了三项，分别是施工不当、重车碾压、机动车火花。

在管道因素中，管道施工质量具有较高的权重，说明管道施工的質量也是导致埋地管道发生爆炸事故的重要因素之一。在前五项权重排序里，管道因素占了两项，分别是管道施工质量、管道腐蚀。

在环境因素中，权重最高的是占压，其他因素都比较靠后。

从表中可以看出，施工不当对管道的影响是非常大的，其次是管道施工质量及重车碾压；管道腐蚀、占压等也占较大比重。因此，相应措施应着重从这5个方面展开。

1）控制施工程序，可能触及油气管道的施工前应提前进行向相关管理部门申请，经批准后尚可施工；

2）施工单位应由具备资质的单位，施工时应使用防爆型工具或设备，周边应实施对气体浓度进行监控；

3）管道应禁止重型车辆通行，如必须通行，则应采用较厚钢板覆盖地面，以分散重型汽车的压应力；

4）管道腐蚀问题比较复杂，包括化学腐蚀和杂散电流造成的腐蚀等，化学腐蚀通常采用阴极保护等，但应针对不同的位置或土壤层提出相应的防护措施；

5）对占压问题较为严重的位置，应及时提出解决措施，如搬迁、及时检测等；

3 小结

通过对事故树的分析，分析出到了导致事故发生的25个原因组合，并提出预防埋地管道爆炸事故的两条途径；通过层次分析，得到了事故原因的权重排序，发现人的因素是导致事故发生的最主要因素，其次是管道因素，最后是环境因素；通过对权重较大因素的进一步分析，从五个角度提出针对管道爆炸事故的预防对策。

【参考文献】

[1]李勇，朱瑞华，郭伟. 埋地管道外防腐技术[J].广州化工，2015，43（2）：124-125.

[2]王叙乔.埋地油气管道外腐蚀成因及防腐技术分析[J]. 中国石油石化，2017（08）：127-128.

[3]王文和，沈士明.埋地管道外腐蚀致因事故树分析[J].腐蚀与防护，2007（11）：587-589.

[4]孙贵磊.不同类型垫层对埋地管道爆炸超压影响[J].爆破，2017，34（01）：42-46+100.

[5]姜璐，梁伟，仇经纬.基于Fluent的埋地原油管道泄漏事故后果分析[J].安全与环境学报，2017，17（01）：199-203.

[6]吴枫，刘军，贾永胜.爆炸作用下减震沟对埋地管道振动效应分析[J].能源与环保，2017，39（05）：41-46+50.

[7]刁孝松.埋地原油长输管道定量风险评价技术研究[D].西南石油大学，2015.

[8]林树青.基于风险的埋地管道事故预防关键技术研究[A].合肥通用机械研究院、中国机械工程学会压力容器分会管道委员会、国家压力容器与管道安全工程技术研究中心.压力管道技术研究进展精选集——第四届全国管道技术学术会议[C].合肥通用机械研究院、中国机械工程学会压力容器分会管道委员会、国家压力容器与管道安全工程技术研究中心：2010：4.

[9]顾文婷，李超，毕中毅.基于事故树分析法的长输管道泄漏因素分析[J].石油工业技术监督，2010，26（04）：19-24.

[10]黄萍，徐晶晶，赖永生，张永亮.基于HFACS和AHP的油气管道泄漏爆炸事故人因分析[J].安全与环境工程，2016，23（06）：114-118.endprint