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根據(jù)《遼寧盤錦浩業(yè)化工有限公司“1?15”重大爆炸著火事故調(diào)查報告》，從事故發(fā)生的深層次原因來看，或者說引發(fā)事故的根本原因來看，是項目建設(shè)期間，在施工單位建議下，建設(shè)單位未經(jīng)設(shè)計變更擅自決定將事故管道用20#鋼代替316不銹鋼，而監(jiān)理、竣工驗收及監(jiān)督檢驗等過程均未發(fā)現(xiàn)事故管道材質(zhì)與設(shè)計不符問題，降低了管道耐介質(zhì)腐蝕性能。

發(fā)生事故的管道流經(jīng)介質(zhì)為經(jīng)酸洗、堿洗后的反應(yīng)流出物，具有酸、堿腐蝕性。316不銹鋼（0Cr17Ni12Mo2）因其成分中添加了Mo元素，具有較強的抗腐蝕性，可在苛酷的條件下使用；而20#鋼不怕強硫酸怕稀硫酸，對于鹽酸、硝酸、磷酸等都不具備抗腐性能，且長期在堿液浸泡情況下會發(fā)生堿脆裂。

事故的發(fā)生再次提醒，生產(chǎn)裝置材質(zhì)變更存在極高的風(fēng)險，尤其是在酸堿環(huán)境下的壓力管道的材質(zhì)。按理說，這樣的變更風(fēng)險是不可接受的。那么疑問就來了，事故管道更換為20#鋼是如何“過五關(guān)斬六將”，最后成功地“到達”裝置中的呢？為了更好地分析事故管道材質(zhì)變更出現(xiàn)的不規(guī)范，現(xiàn)根據(jù)事故調(diào)查報告梳理一下材質(zhì)發(fā)生變更的過程。

最初設(shè)計：事故管道為烷基化裝置水洗罐入口管道，涉及到濃酸、稀酸與堿性的環(huán)境，原管道設(shè)計規(guī)格為D168x7mm（D為管道外徑）,設(shè)計壓力為2.19MPa,工作壓力為0.73MPa，設(shè)計溫度為80℃，工作溫度為48℃，設(shè)計材質(zhì)為316奧氏體不銹鋼（0Cr17Ni12Mo2）。

變更緣由：增加聚結(jié)器，水洗罐尺寸變更。根據(jù)生產(chǎn)工藝需要，要在流出物水洗罐中設(shè)置聚結(jié)器。為保證水洗罐烴相出口中殘留（游離態(tài)）水量<50ppmv，聚結(jié)器專利商要求水洗罐殼體尺寸需由Φ1200mmx4000mm擴大至Φ3000mmx12000mm。根據(jù)水洗罐廠家返回的資料，設(shè)計院對原設(shè)計中水洗罐尺寸進行了變更，變更通知單中說明“所改變的管道上的材料、閥門及法蘭墊片不變，彎頭及管道數(shù)量變化不大，以現(xiàn)場實際施工核算為準”。

事故管道變更。由于水洗罐尺寸發(fā)生變更，水洗罐口徑變粗（D273x7mm ），致使原先預(yù)制的316奧氏體不銹鋼管材 （D168x7mm）不能滿足安裝需要，但訂購符合條件的管道需要較長時間。為搶趕工期，在未經(jīng)設(shè)計變更的情況下，浩業(yè)化工現(xiàn)場負責(zé)人同意中化十四建施工負責(zé)人提出的更換管道材質(zhì)的建議，擅自決定將水洗混合器后手閥門和水洗混合器副線閥門至水洗罐段的管道（長度約11.2米）材質(zhì)由316奧氏體不銹鋼更換為20#鋼。即下圖中所示深色管道部分。

簡單歸納一下：在項目建設(shè)期間，因增加聚結(jié)器的工藝變更，導(dǎo)致水洗罐設(shè)備變更，而水洗罐尺寸變大，管道口徑相應(yīng)變粗，原預(yù)制的316不銹鋼管道不能滿足要求。在施工單位建議下，建設(shè)單位未經(jīng)設(shè)計變更擅自決定將事故管道用20#鋼代替316不銹鋼，降低了管道耐介質(zhì)腐蝕性能。而且，此后項目監(jiān)理、竣工驗收及監(jiān)督檢驗等過程均未發(fā)現(xiàn)事故管道材質(zhì)與設(shè)計不符問題。這是導(dǎo)致這次事故發(fā)生的最根本的原因。

歷史上因為設(shè)備、管道材質(zhì)變更所引發(fā)的設(shè)備失效事故時有發(fā)生。

事故一：唐山市某煤焦化工有限公司“2?23”爆燃事故

2021年2月23日，唐山某煤焦化工有限公司10萬噸/年甲醇裝置甲醇合成反應(yīng)器出口管道法蘭焊縫斷裂，合成產(chǎn)物（約80℃、5MPa壓力，氫氣占比約70%）泄漏發(fā)生燃爆，造成2人死亡。

根原因分析：

一是設(shè)備制造缺陷。甲醇水冷器入口管道連接法蘭設(shè)計材質(zhì)為304不銹鋼，但實際設(shè)備制造選用材質(zhì)為16錳鋼。在環(huán)境溫度小于100℃、合成氣中含有水蒸氣的條件下形成了弱酸性環(huán)境，對16錳鋼材質(zhì)法蘭造成腐蝕，法蘭壁厚由18mm減為3mm。在4.2MPa的工作壓力下，法蘭焊接處整體斷裂，泄漏的合成氣噴出后與空氣形成爆炸性混合物，與管道摩擦產(chǎn)生靜電火花引發(fā)爆燃。

二是未嚴格履行建設(shè)單位職責(zé)。設(shè)計院在提出水冷器的出入口管道兩個連接法蘭選用材質(zhì)應(yīng)采用304不銹鋼，并將設(shè)計圖紙交付該公司后，公司沒有將圖紙交給施工單位、監(jiān)理單位和設(shè)備供應(yīng)單位，致使甲醇水冷器法蘭仍按最初設(shè)計的16錳鋼的材質(zhì)安裝。

三是組織竣工驗收時，未對是否符合設(shè)計要求進行審核。

事故二：如皋市某化工有限公司“12?18”中毒事故

2018年12月18日，如皋市某化工有限公司17#廠房東半部分的氟胞嘧啶合成車間的氟化氫冷凝回收崗位R-05冷卻釜及外置循環(huán)冷卻器由于設(shè)備冷脆超壓爆裂，導(dǎo)致液氮和氟化氫泄漏，造成3人中毒死亡、1人受傷。

根原因分析：

一是氟化氫冷卻釜和冷卻器殼程材質(zhì)原設(shè)計為可滿足液氮深冷的使用要求的S30408不銹鋼（06Cr19Ni10），企業(yè)擅自變更為碳鋼Q235B（熱軋鋼板不屬于低溫用鋼），受液氮快速降溫驟冷作用變脆。

二是冷卻釜利舊使用原氟化氫蒸餾釜，冷卻釜原設(shè)計是采用S30408不銹鋼，而利舊的蒸餾釜材質(zhì)為碳鋼Q235B搪玻璃，由于氟化氫與搪玻璃反應(yīng)，冷卻釜內(nèi)筒受到腐蝕，引起其強度下降。

三是在生產(chǎn)調(diào)試運行時，因液氮尾氣出口閥處于關(guān)閉狀態(tài)，造成設(shè)備的夾套、殼程壓力升高。在驟冷、內(nèi)筒腐蝕以及壓力共同作用下，冷卻釜夾套和冷卻器殼程發(fā)生粉碎性炸裂，冷卻釜內(nèi)筒底部破裂，冷卻釜內(nèi)和冷卻器管程內(nèi)的液態(tài)氟化氫和夾套、殼程內(nèi)液氮泄漏。

四是特種設(shè)備檢驗檢測機構(gòu)未按規(guī)范進行檢測檢驗，在對搪玻璃釜檢測時，過程不嚴謹，審核把關(guān)不嚴。

事故三：連云港某生物科技有限公司“12?9”重大爆炸事故

2017年12月9日，連云港某生物科技有限公司間二氯苯裝置發(fā)生爆炸事故，造成10人死亡、1人輕傷，直接經(jīng)濟損失4875萬元。

根原因分析：

一是尾氣處理系統(tǒng)改造擅自選用塑料管道。因脫水釜、保溫釜和高位槽的尾氣直排大氣，2017年4月至5月，企業(yè)對脫水釜、保溫釜、高位槽的直排尾氣進行改造，用真空泵抽吸、經(jīng)活性碳吸附后排放。尾氣管道應(yīng)采用碳鋼管道，實際使用PP塑料管道。

二是擅自將改造后的尾氣處理系統(tǒng)與原有的氯化水洗尾氣處理系統(tǒng)在三級堿吸收前連通，中間僅設(shè)置了一個管道隔膜閥，在使用過程中，原本兩個獨立的尾氣處理系統(tǒng)實際串連成一個系統(tǒng)。

三是氯化水洗尾氣處理系統(tǒng)的氮氧化物（夾帶硫酸）竄入1#保溫釜，與釜內(nèi)物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在緊急卸壓放空時，與PP塑料管道摩擦發(fā)生靜電火花引發(fā)燃燒，物料大量噴出,遇燃燒火源發(fā)生爆炸。

這三起典型的因設(shè)備材質(zhì)變更引發(fā)的事故與盤錦浩業(yè)化工“1?15”事故的共同點是：企業(yè)相關(guān)人員缺少風(fēng)險意識，當設(shè)備制造發(fā)生變更，或利舊設(shè)備時，對設(shè)計單位提出的設(shè)計要求置之不理，而是幾個人“憑經(jīng)驗”“拍腦袋”，便隨意變更了設(shè)備、管道的材質(zhì)，變更時未分析材質(zhì)更換后潛在的風(fēng)險。

另外，分析幾起典型事故的根原因發(fā)現(xiàn)，雖然有些材質(zhì)選用對于企業(yè)來說不存在變更，但從整個行業(yè)來看卻是變更了材質(zhì)，增加了風(fēng)險。

如：某多晶硅企業(yè)冷氫化合成系統(tǒng)靜態(tài)混合器至四氯化硅蒸發(fā)器的進料壓力管道（管道材質(zhì)為20#鋼，管徑為DN300，設(shè)計壓力為3.3MPa）發(fā)生泄漏。此管道介質(zhì)為氫氣及四氯化硅，屬易燃、易爆、有腐蝕性的氣液兩相混合物，壓力高，存在氫氣，行業(yè)內(nèi)多采用耐氫腐蝕的不銹鋼材質(zhì)，而企業(yè)實際上采用了20#鋼。

再如：某煤化工企業(yè)合成車間甲醇回收裝置合成氣管線彎頭腐蝕減薄發(fā)生爆裂，就存在將行業(yè)內(nèi)應(yīng)該采用的耐氫腐蝕不銹鋼變更為碳鋼。

盤錦浩業(yè)化工“1?15”事故后，應(yīng)急管理部發(fā)布了《危險化學(xué)品企業(yè)裝置設(shè)備帶“病”運行安全專項整治工作方案》，將“設(shè)備、閥門、管線未按照設(shè)計選型和選用材質(zhì)，且未履行變更手續(xù)仍維持運行”列為帶“病”運行情景之一。筆者認為，隨意變更設(shè)備材質(zhì)，已不是個別事故企業(yè)的偶然現(xiàn)象，尤其是尾氣處理系統(tǒng)的改造將碳鋼管線改為塑料管線的不規(guī)范變更更加普遍，引發(fā)的設(shè)備失效事故每年皆有發(fā)生。因此，為了有效防控隨意變更設(shè)備、閥門、管線材質(zhì)，更好地防控設(shè)備、閥門、管線帶“病”運行，筆者認為，如果企業(yè)不得已開展設(shè)備、閥門、管線的設(shè)計選型和選用材質(zhì)變更，建議至少要履行好以下變更手續(xù)，并做好設(shè)備完好性管理。

一、正確識別材質(zhì)變更范圍

按照《化工過程安全管理導(dǎo)則》（AQ/T 3034-2022）給出的定義，變更是指企業(yè)內(nèi)任何與化工過程相關(guān)的改造、停用、拆除或非同類替換的改變，以及對經(jīng)過評審的管理方式和人員情況等進行的調(diào)整。也就是說，材質(zhì)的任何變化都應(yīng)納入變更的范疇，包括材質(zhì)制造、加工、熱處理的變化，設(shè)備的結(jié)構(gòu)、型式等變化。

一般來說，企業(yè)比較容易識別的材質(zhì)變更，可能是從不銹鋼變更為碳鋼、從碳鋼變更為非金屬材料。但如果從耐低溫鋼變更為普通碳鋼、從耐氫鋼變更為普通碳鋼，或者是從增強聚丙烯變更為聚丙烯等，這類變更由于從現(xiàn)場很難識別，也不一定會引起企業(yè)的重視。

另外，不同的材料供應(yīng)商或設(shè)備供應(yīng)商對材料的冶煉、加工，設(shè)備的制造、熱處理方式不同，會引起材質(zhì)的組分、雜質(zhì)、晶相等不同，對材質(zhì)的機械、耐腐蝕等性能影響較大，也應(yīng)納入變更。而設(shè)備的結(jié)構(gòu)、型式等變更，也會帶來不可預(yù)知的風(fēng)險。還有相對應(yīng)的設(shè)備、管道所涉及的介質(zhì)、工藝條件的變更，對材質(zhì)的影響也是巨大的。

總的來說，材質(zhì)變更的范圍沒有絕對的定義，企業(yè)應(yīng)該關(guān)注的是變更后是否可能帶來潛在的風(fēng)險。

二、重視評估材質(zhì)變更的風(fēng)險

要認真分析和識別設(shè)備、閥門、管線設(shè)計選型和選用材質(zhì)變更所帶來的風(fēng)險，尤其是涉及腐蝕性介質(zhì)（如硫化氫、氯化氫、硫酸、氟化氫等）的壓力管道、涉有高毒劇毒介質(zhì)（如氯氣、氟氣等）的設(shè)備管道、涉及易燃易爆介質(zhì)的設(shè)備管道、涉及含氯離子的環(huán)境下的設(shè)備管道等材質(zhì)的變更，必須充分進行風(fēng)險評估。要評估材質(zhì)變更后，可能帶來不能滿足原設(shè)計功能要求的風(fēng)險，不能承受系統(tǒng)壓力、溫度的風(fēng)險，不能滿足工藝運行的風(fēng)險，不能滿足介質(zhì)腐蝕、磨損的風(fēng)險，不能滿足防火、防爆、防靜電的風(fēng)險等。

尤其是對于管道的彎頭、法蘭、變徑等特殊的部位，要充分評估因沖刷造成的局部減薄、腐蝕加劇等風(fēng)險。事故三中的尾氣改造的隨意變更設(shè)備、管道材質(zhì)已成為材質(zhì)變更的重災(zāi)區(qū)，筆者在很多企業(yè)都能發(fā)現(xiàn)，需要特別引起企業(yè)的重視。

以上可能的風(fēng)險在檢查中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)。如：邵武市某化工企業(yè)精制釜乙酸乙酯輸送管線、尾氣管線設(shè)計采用碳鋼管，現(xiàn)場采用非金屬材質(zhì)管道，未考慮靜電的風(fēng)險。湖北云夢縣某化工企業(yè)甲基磺酰氯裝置中的氯氣、氮氣、二甲基二硫管道均為PP材質(zhì)，與設(shè)計要求的不銹鋼、碳鋼不符，未考慮PP管線在氯氣環(huán)境下加速老化失效的風(fēng)險。

三、要評估材質(zhì)變更的適用性

對于材質(zhì)的變更不能一味地考慮投資成本，以低廉價格材質(zhì)代替性能好的高價格材質(zhì)。但實際上，除了特殊情況外，很多企業(yè)在材質(zhì)變更時更多的是考慮投資成本這個因素。但在某些特定環(huán)境下，材質(zhì)的選用也不能只考慮高價材質(zhì)，不銹鋼、鈦材是公認的耐強腐蝕的材料，但并不是所有環(huán)境下都能使用，如果變更中不適當?shù)倪x用也會造成風(fēng)險。

如：一家企業(yè)物料精制泵原為氟塑料磁力泵，為提高運行安全性，選型更換為屏蔽泵結(jié)構(gòu)。在設(shè)備選型中，隔離套材質(zhì)是哈氏合金，端面部件和葉輪是316L，但是因為泵中的介質(zhì)對50°C以上的316L材質(zhì)具有腐蝕性，投用7天后，就因設(shè)備內(nèi)部隔離套焊口腐蝕導(dǎo)致設(shè)備故障停機。

另一家企業(yè)新采購液氯儲槽，引入部分干氯氣進行氣密試驗。在引入氯氣后，發(fā)現(xiàn)磁翻板液位計下部逐漸發(fā)紅，拆檢發(fā)現(xiàn)浮子為鈦材，而鈦材能與氯氣發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)。這是因為采購部門沒有落實該液位計使用場合和部件的材質(zhì)，且沒有給供應(yīng)商提供詳細使用數(shù)據(jù)，在后期的驗收過程中把關(guān)不嚴。

四、基于設(shè)備設(shè)施安全生產(chǎn)信息研判變更的風(fēng)險

設(shè)備設(shè)施安全生產(chǎn)信息是設(shè)備、管道與閥門等所有設(shè)備設(shè)施變更的基礎(chǔ)，包括材料的冶煉、加工、熱處理等信息，材料的機械性能、腐蝕性能等相關(guān)信息，設(shè)備的設(shè)計、結(jié)構(gòu)、型式等信息，設(shè)備的制造、安裝等信息，設(shè)備的所有安全附件等信息，設(shè)備使用中的維護、保養(yǎng)、檢測、檢驗和測試等信息，材料供應(yīng)商或設(shè)備供應(yīng)商等信息，以及材料應(yīng)用場所下所涉及工藝條件、各類化學(xué)品、操作指標等相關(guān)信息。總之，與之相關(guān)的信息、技術(shù)資料，包括圖紙、試驗記錄、檢維修記錄、缺陷及處理記錄、運行規(guī)程、技術(shù)與安全狀況分析等，圖紙又包括設(shè)備裝配圖、備品備件圖、電氣及管路系統(tǒng)圖、儀表控制圖等，都是需要保存的重要設(shè)備設(shè)施安全生產(chǎn)信息。企業(yè)要建立完整的設(shè)備、管道與閥門等設(shè)備設(shè)施安全生產(chǎn)信息檔案，基于設(shè)備設(shè)施安全生產(chǎn)信息研判材質(zhì)更換或變更設(shè)計時，可能引發(fā)的風(fēng)險。

五、加強設(shè)備完好性管理

設(shè)備完好性管理包括設(shè)備設(shè)計、采購、制造、安裝質(zhì)量控制、運行維護、檢驗和測試、預(yù)防性維護、缺陷管理、泄漏管理等全生命周期的管理。

設(shè)計單位要做好本質(zhì)安全設(shè)計，根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果合理選擇設(shè)備和管道的材質(zhì)、設(shè)備規(guī)格,關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)留有足夠的安全裕量，為裝置長周期運行提供基礎(chǔ)保障。

企業(yè)應(yīng)明確采購和驗收標準，選擇合格的供應(yīng)商，對于關(guān)鍵設(shè)備或有特殊質(zhì)量要求的設(shè)備，應(yīng)派代表現(xiàn)場監(jiān)督制造質(zhì)量；設(shè)備入庫驗收時，應(yīng)確保其符合采購計劃和設(shè)計要求；特殊設(shè)備材料入庫后，儲存條件應(yīng)滿足要求。應(yīng)依據(jù)設(shè)計標準和制造商提供的安裝指南正確安裝設(shè)備，并進行初始檢查、檢驗和測試，形成報告并保存。設(shè)備安裝、檢查、檢驗和測試過程及人員資質(zhì)應(yīng)符合法律法規(guī)要求。