一起焊缝噘嘴缺陷导致的原油管道泄漏事故
2023-01-11
2009年8月7日，隶属于法国SPSE公司的南欧原油管道（South European Oil Pipeline）Line 2管道（Ф1016 mm）在克劳自然保护区发生一起原油泄漏事故（图 1），估计泄漏量5400 m³，未发生起火爆炸，经济损失累计达5000万欧元。
图 1 喷涌的原油
（1）环境影响。自然保护区内地面油品污染面积为50000 m²（5公顷），如图 2所示，受污染的草原植被被铲除。地下水位于9 m～12 m之间，钻孔进行了一系列岩芯样本以及地面样本分析。泄漏发生后一个月内安装了72组监测装置监测地下水的污染情况，还建立了一道水力屏障，以遏制油品的迁移。通过定期监测分析表明，灌溉、人类和动物饮用未受到影响。
图 2 泄漏现场土壤污染区
（2）经济损失。管道停输后，下游瑞士克里西耶炼油厂被迫关闭。事故发生1年后，管道运营商为此次泄漏累计支出5000万欧元，其中大部分用于环境恢复。（3）事故级别。根据欧洲工业事故等级划分原则，从泄漏介质的危险性和人员伤亡、社会影响、环境影响、经济损失等4个方面进行定级，其中环境影响H3，经济损失H5，综合判定事故属5级工业事故（最高为6级）。开挖后显示管道直焊缝上有一个长1.8 m、宽15 cm的“扣眼型（Button-hole）”开口（图 3）。造成这种破裂的原因主要有以下几点。
图 3 管道爆裂口实况
（1）焊缝噘嘴缺陷。经排查与事故管道同厂同期制造的5190根管道出现类似缺陷，均位于事故管道线路的南半段。经测径清管测量，噘嘴高度在0～4 mm之间（图 4）。专业实验室针对不超过3.5 mm噘嘴缺陷的发展进行建模（图 5）研究表明，开裂主要取决于压力变化而引起的负载变化。针对存在大于3.5 mm噘嘴缺陷的管段进行现场开挖验证。基于此，管道运营商进行了管道强度测试，测试压力为最大使用压力的150%。
图 4 噘嘴缺陷示意图
图 5 噘嘴缺陷危害模型
事故发生前，该管道最近一次压力测试在2003年，当时抽查5根管道，其中1根最终爆裂，证实这些管材均存在噘嘴缺陷，只是严重程度不同，但应用超声波技术没有检测到裂缝。（2）管材分层缺陷。事故发生后，在另一根存在噘嘴缺陷的管道直焊缝处发现同时存在管材分层缺陷，位于断裂管段附近。根据压力测试期间爆裂管道检查报告，超声波检查时没有发现直焊缝根部开裂迹象，但分层区仍然很明显。运营商将前后对比结果提交给第三方专门机构进行解释。第三方专家分析后得出初步结论：“直焊缝水平处的管材表面存在广泛的分层区域，恰好是发生破裂的区域。分层缺陷对管道运营影响有限，但鉴于其位置会带来以下两方面影响：无法评估焊根的完整性；这种分层缺陷与疲劳裂纹相结合，当暴露于循环载荷会显著缩短管材寿命（例如，与理论模型输出结果相比，分层缺陷导致疲劳裂纹的传播速度加快）。”因此，分层缺陷可能掩盖了从管材内部形成的内部裂纹。另一家专业冶金实验室分析得出结论，分层缺陷的存在与加速裂纹发展之间无直接关联。但分层缺陷伪装作用干扰了从外表面或内表面检测管道裂纹。（3）管材特性。实验室测试同时表明，破裂管段的机械强度（如管材韧性，代表其抵抗裂纹扩展的能力）在某些情况下低于制造标准规定的最低可接受阈值。2010年4月开展的裂纹检测结果证实，管道运行过程中未发现其他管道显示出明显的开裂迹象。因此，这根爆裂管道似乎只是一次意外事件。（1）限制老化设施风险。法国生态部和当地企业组织主题论坛，共同提出通过加强维护，控制设施老化带来的风险，从而提高设备安全性，同时要求更加关注生态敏感区内风险后果。生态部还呼吁增加检查频率，限制设备老化带来的风险，加强识别自然环境区域。所有显示噘嘴缺陷的管道都必须尽快完成检查，并组织评估了上年为提高管道安全所采取的措施有效性。（2）重视管道检测。此次漏油事故充分说明，现有检测方法不足以及时发现管道运行过程中可能出现的缺陷。管材分层缺陷即使不会破坏其原有机械强度，但会对检测定位其他更严重缺陷造成困难。如在超声波检测中，检测信号与超声波束截获的初始分层缺陷相对应，不可接受缺陷的微弱信号（但具有代表性）可能会被可接受缺陷的更强信号所覆盖。（3）事故现场治理。法国生态部启动了为期3年的实验项目，在受灾地区附近建立一个受保护区域，转变为牧场，恢复稀有物种和受威胁物种生存环境，以弥补此次事故对生物多样性造成的负面影响。
