架空管线事故危害及处置要点解析

王振华

摘要：文章通过对架空管线事故的成因、危害及事故特点进行分析，提出架空管线因输送物料的不同，其架设方式也不同，造成事故的原因也各有侧重，按照油气架空管线事故成因选择处置对策，并就灭火救援现场参战人员的注意事项作了进一步概括。

关键词：油气管线;事故成因;处置对策

架空管线普遍是说部署在地面以及水面之上的能够运输气体、液体以及固体的设备;它重点通过跨越、支承和基础架构组合而成。跨越架构为直管、拱管和悬垂管三种跨越类型。支承架构普遍是支撑跨越架构的部分，核心普遍应用天然地基。只在地质状态不佳以及相对复杂，同时工艺层面对沉降具备特别需求的时候才应用人工地基。

架空管线与化工装置相同是化工制造设备内部无法替代的组分，具备将各类工艺作用的装置结合的功能。因为架空管线排布相对密集，类别较多，所运输的介质有所差异，出现爆炸的可能性高。管线出现破裂造成危害，可能通过管线系统持续扩散，波及范围迅速蔓延。所以，研究架空管线事故的特点及处置对策，对于迅速控制灾情，减少火灾损失，显得尤为重要。

1  架空管线系统的火灾爆炸事故类型及成因分析

1.1  泄漏引起火灾爆炸

架空管线普遍运输的是易燃易爆品，在出现破裂泄漏的时候可能造成火灾以及爆炸情况。这是由于漏出的可燃物接触火源就能够燃烧。管线普遍出现破裂泄漏的区域重点是：同装置相连的焊缝区域;阀门密封垫片区域;管段的变径以及弯头区域;阀门、法兰以及输送腐蚀性介质的区域;运输装置等。

（1）管线质量不佳造成泄漏，类似设计不精准，架构、管件同阀门的密闭方法不到位以及螺纹样式不同，没有顾及到遇热膨胀情况;材料自身不足，管壁较薄、有砂眼，代材无法满足需求;加工不到位，冷加工的时候，内外壁有磨损;焊接水平不足，出现裂纹、错位、烧穿、未焊透、焊瘤以及咬边等;阀门、法兰区域没有密实。

（2）管线工艺要素导致，类似管线内部运输的介质产生的损耗;反复应力的损耗;腐蚀性介质的损耗;时常在高温条件内部运转出现蠕变;低温条件内部材料温度较低断裂;老化变质;高压物料混入低压区域出现破裂等。

（3）外来要素导致，类似飞行物、狂风等外部因素;装置同设备以及气流造成的振动、摇摆;施工导致损耗;地震以及地基下沉等。

（4）操作异常导致泄漏，类似错误关闭阀门让物料流出;超温、超压、超速以及超负荷工作;维护不到位，沒有第一时间修理，超期甚至带病工作等。

1.2  管线内形成爆炸性混合物

在停车检修以及行驶途中，没有对管线实施置换，或通过非惰性气体操作，甚至置换不到位，空气流入内部，生成爆炸性混合物;检修的时候在管线内部没有堵盲板，造成空气同可燃物反应;负压管线流入空气;操作阀门不到位让管线内部流入空气，或让可燃物同助燃气体反应，碰到火源就会出现爆炸。

1.3  管线内超压爆炸

超压爆炸同容器的反应以及操作不足有所联系，冷却介质运输区域产生异常，造成冷却介质输出较少或停止，让制造体系出现超温、超压的危害堆积，最终造成装置以及管线出现超压爆炸情况。

（1）在管线内部因为出现聚合以及分解反应，会导致压力过高。类似在乙烯以及过氧化物催化剂的区域，温度超标，大于催化剂反应温度，乙烯将会出现聚合以及分解，造成高热，让压力增大，造成胀裂甚至爆炸。

（2）持续运输流体的管线，特别是运输气态物质的管线，由于运输速度减缓会造成装置内部的物料无法第一时间流通，以此造成装置出现超压爆炸情况。

（3）高压区域的物料混入低压区域，导致压力上升。

1.4  管线内堵塞爆炸

出现堵塞，会造成系统压力持续上升，造成爆炸情况。

（1）运输低温液体以及含水物的区域，在低温情况相当可能出现结冰“冻堵”，特别是不经常应用的区域，流速较缓的变径区域、易滞留以及低位区域可能出现“冻堵”。

（2）输送有着粘性以及潮湿的粉状、颗粒物的区域，可能在供料以及转弯区域粘着管壁造成堵塞。管线规划以及部署不到位，类似应用大管径远距离运输以及管径大小不一，连接区域错位，障碍物区域可能堵塞;物料掺杂大型碎块的时候可能导致堵塞;物料有着粘着性，如果不第一时间处理，出现滞留沉积等现象，会导致堵塞情况。

（3）操作不到位让管线某些阀门没有开启甚至生锈卡死，或者物料容器超荷运转，流速减缓，突然终端会让物料堆积，出现堵塞。

1.5  发生自燃火灾

管线内部结焦甚至积炭，在高温高压环境内部可能自燃，造成燃烧甚至爆炸。在操作含硫原料的高压区域内部，硫化亚铁是相对普遍的物质，它是由铁锈以及硫化氢反应生成，装置停止后开启，以及维修前同空气反应，可能导致自燃。

管线内部介质温度是达到自燃点，流出同空气反应就会出现自燃。

1.6  具有多种引火源

物料在管线内部运输的时候，有各类引火源要素。开闭区域阀门的时候，阀瓣同阀座产生冲击以及挤压，能够变成引火源。阀门在高低压区域内部突然开启的时候，低压区域气体持续收缩同时温度增长，变成压缩引火源。物料在运输的环节内部，粉体同管壁、颗粒、液体同固体、液体同气体、液体同不相溶液体以及气体同少量固液杂质相互，出现碰撞以及摩擦，可能产生静电，出现火花。

危险物料运输区域附近有着摩擦、撞击、明火、高温热体、电火花以及雷击等各类外因点火源。可燃物由破裂以及非密实区域流出的时候会产生静电，变成流出或附近可燃物的引火源。

1.7  易成为火灾蔓延的通道

因为管线连通所有装置，某区域出现火灾，不仅阻碍系统的正常运转，同时还会让所有制造分支出现连带效应，危害持续扩散蔓延，尤其是输送的介质具备毒性时，对公众的安全危害相当大。在管线内部连锁的爆炸，某种环境内部会出现由爆燃朝着爆轰变化的趋势，对制造装置、厂房等产生较大的危害[1]。

2  架空管线事故灾害特征

2.1  火势发展迅猛、蔓延迅速易形成立体火灾

石油化工生产是通过管线将生产工序连接在一起，通过管线传输物料;架空的管线出现腐蚀、法兰损坏等原因，造成管线内的物料出现泄漏，管线泄漏着火，从管线向下流淌的火流，形成管线和地面同时燃烧。尤其是大口径管线内易燃液体物料泄漏着火后，能够形成大面积流淌火，造成火势蔓延迅速。

2.2  爆炸引起燃烧，燃烧引起爆炸破坏性强

管线内易燃气体泄漏，扩散迅速，遇一定能量引起爆炸，在一定范围内能够造成毁灭性的破坏。

有些是有化工管线直接连接着生产装置、储罐或其它生产设备，管线发生火灾或爆炸对周围装置和设备会造成巨大的威胁：

（1）连锁反应带来的威胁：在大型化工企业中生产装置既相互独立又有紧密联系，上下游物料的生产和使用都是有管线进行连接输送，发生事故后一是会引起其他生产装置发生事故;在事故处置中生产装置需要紧急停车，化工生产紧急停车是一个危险性非常高的工艺处置措施，如果处理不当，往往引起更大灾害事故的发生。

（2）高辐射热带来的威胁：化工生产中物料往往是易燃易爆气体或液体，燃烧辐射热非常高，高辐射热对装置设备、人员构成严重的威胁。

2.3  火灾易蔓延，易导致次生灾害

架空管线可能变成火灾扩散的途径，同时还会让所有制造系统出现一系列反应，让危害持续扩散蔓延。在管线内部出现的爆炸，某种环境内部会出现由爆燃朝着爆轰变化的趋势，对制造装置、厂房等产生较大的危害。管线输送的物料有些是易燃易爆、有毒有害，有些是剧毒，这些物料泄漏后会对人员造成伤害，同时这些物料或燃烧产物，往往造成环境的污染，易造成次生灾害。

2.4  事故处置困难

首先架空管线本身的构造特性：管线离地面具有一定的高度，攀爬和行走都非常困难，致使救援人员自身的安全得不到保障，造成事故处置有一定的难度;其次，为节约成本和占地，架空管线一般采用多管并排布置，每个管线输送的物料各不相同，一旦其中一根管线发生事故，势必会影响到其他管线的安全，致使灾情进一步扩大，处置难度进一步增加。最后，绝大多数管线内的物料燃烧热值大、温度高、热辐射强，消防人员、车辆难以靠近现场，冷却和灭火十分困难[2]。

3  各种灭火方法的局限性

因为化工管线输送介质性质的影响，许多灭火方法对化工管线火灾爆炸事故并不适用，不但不能達到灭火和消除事故危害的目的，反而会导致事故的失控或扩大。

3.1  冷却灭火法

冷却法是通过灭火剂喷洒向可燃物，让它的温度下降到燃点之下，以此阻止燃烧;或把灭火剂喷洒在火源周边的可燃物上，控制温度避免因为热辐射造成的起火。在化工管线火灾中用此方法有很多的禁忌。

（1）如果管线中运输的介质是比水轻的非水溶性可燃、易燃的液体，出现火灾的时候，原则上不通过水灭火。类似苯、甲苯等，假使通过水灭火，水会沉在液体下方造成喷溅以及漂流，导致火势蔓延。

（2）高温的区域出现火灾时不可用水灭火，可能造成区域破裂、管线内的物料飞溅，导致更大的火灾，宜用水蒸汽灭火。

（3）当区域内部腐蚀性介质流出的时候，碰到加压密集水流，将直接沸腾，造成酸液飞溅，因此，此类物质出现火灾的时候，尽可能通过雾状水、干沙土以及二氧化碳灭火。

3.2  隔离灭火法

隔离法普遍是将着火区域以及附近的可燃物隔开或转移，燃烧区域由于没有可燃物无法扩散而停止。由于管线不论是气体或者液体的介质泄漏或跑冒，都具有火灾爆炸的危险，对于区域流出的可燃气体、液体的燃烧，需要第一时间中断阀门气源以及液流，降低甚至阻断可燃物流入燃烧区域。不过，在无法靠近实施断源、堵漏以及倒液等情况，只可以在水枪的扑救下让它平稳的燃烧，直至熄灭为止。否则火焰熄灭后易燃物不断流出，造成更大规模的易燃混合物，就有发生复燃、复爆的危险。

3.3  窒息灭火法

窒息法实际上是避免空气混入燃烧区域以及通过不燃或者不助燃的惰性气体置换空气，让燃烧物没有对应的氧气燃烧。在部分火灾环境，应用泡沫灭火剂来喷洒燃烧物质也可能造成火灾蔓延。比如，氰化钠、氰化钾以及各类氰化物等，在同泡沫内部的酸性物质反应后可能排出带有毒性的氰化氢。有爆炸性的物质也要禁止用酸碱泡沫灭火剂灭火，因为化学反应使爆炸更加剧烈。

3.4  抑制灭火法

抑制法就是根据连锁反应理论，把化学灭火剂喷洒至燃烧区域进行反应，中止链反应以此让燃烧中断。应用此类办法能够喷洒的灭火剂有干粉以及1211、1301等卤代烷灭火剂。不过，碱金属、碱土金属以及此类金属化合物在燃烧的时候能够造成高温，在高温环境下此类物质多半可以同卤代烷反应，让燃烧越发剧烈，所以无法通过它们来扑救，对含氧化学品亦不适宜。

4  管线火灾的扑救的一般方法

4.1  采取工艺措施，断绝可燃物源

在发生扑救架空管线事故时应优先考虑采取工艺措施，及时切断或减少可燃物源，控制火势蔓延扩大。架空管线连续化，设备之间相互贯通，当某个设备或部位着火时，必须立即开阀切断其与上下左右的物料联系。当着火设备内可燃物料较多时，可以利用物料输转措施，开阀导流减少其数量。当压力容器受热内部压力急剧升高时，及时进行放空至安全罐或火炬系统，防止发生爆炸。在专业技术人员的指导下，利用工艺措施，在处置架空管线事故中，往往会起到关键性的作用，运用得当，可以解决其他方法不易解决的问题。

4.2  围堵防流，防止火势蔓延扩大

在架空管线事故现场，会有大量可燃、易燃物料外泄，造成大面积的流淌液体燃烧，参战官兵应对流淌火进行围堵防流。一是对地面筑堤围堵定向导流，防止燃烧液体向高温高压装置区蔓延;二是对空间管线容器流淌火，采取关阀断料，切断物料来源，防止形成大面积或立体燃烧;三是对地下沟流淌火，若是明沟可用泥土筑堤;若是暗沟，可分段堵截，然后向暗沟喷射高倍数泡沫或采取窒息等方法灭火。这样就能彻底地防止火势蔓延扩大，为下一步的处置行动创造条件。

4.3  抓住重点，排除险情

根据架空管线事故特点，出动力量到达火场后必须迅速掌握事故情况，确定重点保护区域，组织攻坚力量对灾害事故的主要方面实施有效的控制，尤其是对受威胁的容器设备实施不间断保护，排除爆炸危險。

4.4  实施不间断冷却，抓住时机发起总攻

架空管线事故发生燃烧时具有热辐射强、火势蔓延快、初期阶段时间短、易爆炸的特性，所以，在灭火战斗中更需强调“先控制，后消灭”的原则。在火场上实施不间断冷却，控制石油化工火灾面积蔓延扩大，防止着火设备、受火威胁设备发生爆炸。调足灭火力量，确保火场上的供水不间断，抓住战机发起总攻，一举歼灭[3]。

5  架空管线事故处置基本程序

根据架空管线事故的类别和输送物料的不同性质（表1有助于辨别管线内为何种物料），合理采取不同的处置措施[4]。

表1  几种常见化工物料的管线颜色

序号 物质种类 基本识别色 序号 物质种类 基本识别色

1 氧气 蓝色 8 氨气 黑色

2 乙炔 白色 9 液氨 黄色

3 淡水 绿色 10 氯气 草绿

4 压缩空气 灰色 11 盐酸 灰色

5 消防管线 红色 12 硫酸 红色

6 氮气 黄色 13 酸或碱 紫色

7 氢气 深绿 14 可燃气体 棕色

5.1  输送可燃气体架空管线火灾的处置

气体管线发生火灾，不要急于灭火，应以防止蔓延和防止发生二次灾害为重点;扑救这类火灾主要有以下措施：

（1）关闭阀门，断绝气源，用水枪、水炮冷却管线。

（2）灭火应掌握时机;在保证阀门关好，火焰由高变低，声音由大变小，压力降低的条件下，接近火点，视情使用喷射干粉、泡沫或浸上水的草袋、石棉布等覆盖，窒息灭火。

（3）当架空管线着火点处于不易接近的死角位置时，可以在关阀断料的同时，利用蒸汽灭火。

（4）对扩散的残余可燃气体，应使用大量喷雾水冲散、稀释，防止形成爆炸性混合气体。

灭火后对管线要继续射水，以便驱散周围可燃气体，如扑救有毒的可燃气体火灾，人员必须佩戴好防毒面具。

5.2  输送可燃液体架空管线火灾的处置

液体物料管线因腐蚀穿孔、垫片损坏、管线破裂等引起泄漏，被引燃后，着火物料在管内液压和管线高度的作用下，向四周喷洒，对邻近设备和建筑物有很大威胁;扑救这类火灾主要有以下措施：

（1）在关闭进液阀的同时，关闭火点处的出液阀，以防止倒流或燃烧的液体通过管线向下道生产工序蔓延。

（2）挖坑筑堤，限制着火液体流窜，防止蔓延。

（3）用直流水枪、泡沫、干粉等灭火，也可用砂土等掩埋扑灭。

（4）加强对着火管线和邻近管线的冷却，防止因管线受热变形，造成灾情的进一步扩大。

（5）对于在管线内发生的流淌火，可以采用泡沫、水或蒸汽进行吹扫灭火。

（6）可燃液体管线着火，在压力未降低之前，不应采取覆盖法灭火，否则会引起油品飞溅;当压力下降且泄漏处形成稳定燃烧，可以采取交叉水流在火焰下方喷射，然后逐渐上移，将火焰割断灭火。

5.3  输送有毒或腐蚀性液体架空管线泄漏的处置

（1）根据管线泄漏物料的性质，做好等级防护，佩戴好防毒面具。

（2）利用大量的喷雾水对现场进行稀释、吹扫，防止形成爆炸性混合气体。

（3）筑堤围堵，关阀断料，防止有毒或腐蚀性的液体流淌，造成环境污染。

（4）大量物料的泄漏，应根据物料的性质，采用不同的输转泵，对液体进行回收、转移;少量物料的泄漏，采用砂土、水泥等进行覆盖，并进行回收，送到指定的处理中心。

事故处理结束后，应对人员器材和现场进行仔细的洗消，防止发生人员中毒和环境污染的现象。

5.4  输送有毒或易燃易爆气体架空管线泄漏的处置

处置此类事故一定要牢记，人员、车辆一定要从上风方向进入，各项行动要在现场侦检的前提下展开，同时要有大量的喷雾水进行保护。

（1）从上风方向抵达现场，控制好车辆与事故现场的距离，迅速组织人员进行侦检警戒，同时做好等级防护。

（2）利用多重水幕水带对现场进行隔离，防止有毒或可燃的气体扩散;用大量的喷雾水对气体进行稀释，防止形成爆炸性混合气体。

（3）在消防力量部署到位之后，组织精干力量，在技术人员的配合下，关阀断料，当管线内压力降到一定范围内，组织人员进行堵漏，或者在消防力量的监控下，让管线内有毒或易燃易爆气体全部排空[5]。

6  注意事项

（1）扑救架空管线火灾时，在第一线的人员要穿隔热服，或组织第二线水枪进行掩护。

（2）灭火时不要太盲目，要防止火灭后继续泄漏而发生爆炸。灭火一定要彻底，防止其复燃。

（3）当有毒或可燃气体泄漏时，到达现场一定要及时划定警戒区域，疏散无关人员;救援人员要佩戴好防毒面具和保护措施，禁止现场人员穿钉鞋和化纤衣服;操作消防器材时严防打出火花;堵漏时应采用木堵，使用铜锤、胶皮锤等无火花工具。

（4）在泄漏部位和时间不明的情况下，救援工作的展开应采用由远及近、逐步推进的方法，防止误入泄漏区域，引发不必要的伤亡。

（5）及时处置废液，堵塞下水道口。事故处置时，要用橡皮垫对下水道口及时堵塞，火灾扑灭后，要及时对废液进行收集处理，未经处理的废液，不能直接排入回收池、下水道或阴沟内，防止二次污染或回火、爆炸。

根据架空管线的结构特点，攀爬、行走和堵漏作业都具有一定的危险性，在紧急的情况下，人员来不及逃生;一般不提倡登高堵漏，而是采用工藝措施，关阀断料进行处置，消防力量主要部署在稀释、冷却、围堵等方面。

参考文献：

[1]马振，何天鹏，任金钰，陈章瑞，李婧.长输油气管道安全隐患及管理措施研究[J].石化技术，2021，28（04）：169-170.

[2]郭铁男.中国消防手册[M].上海：上海科学技术出版社，2006.

[3]曾钧生.消防灭火救援及抢险救援实用手册[M].北京：中国知识出版社，2007.

[4]GB50316-2000，工业金属管道设计规范（2008年版）[S].北京：中国计划出版社，2001.

[5]胡忆沩，杨世儒.堵漏技术[M].北京：化学工业出版社，2002.

Analysis on accidents consequences of overhead pipelines fire and response strategies

Wang Zhenhua

Jinshan Detachment of Shanghai Fire Rescue Corps

Abstract：This paper analyzes the accident causes， hazards， and characteristics of overhead pipelines accidents， points out that accident causes may vary from different patterns of construction， stresses the importance of choosing corresponding measures in accordance with accident causes of overhead pipelines transferring oil and gas， and summarizes the operation gist for firefighting personnel.

Keywords：oil and gas pipeline; accident causes; countermeasures