吳永豪

中國機械工程學會無損分會 

2014年7月31日23時55分至8月1日凌晨間，臺灣高雄市發(fā)生地下管線連環(huán)氣爆事故，造成32人不幸遇難、321人受傷，多條重要道路及周邊店家被嚴重破壞，損失慘重。事故直接原因為一條1016 mm的丙烯輸送管線鋪設于城市排水箱涵內(nèi)（圖 1），長期缺乏有效維護，以致該處管線腐蝕減薄只剩原壁厚的14%并發(fā)生破裂（圖 2），導致丙烯大量外泄，加之后續(xù)企業(yè)和有關部門安全管控措施不當和嚴重失誤，引起嚴重的爆炸。今年正值事故發(fā)生10周年，回顧分析這起事故之前所潛藏的安全風險，以及之后主管部門與管線行業(yè)認真汲取反思事故教訓所采取的改進措施，可為業(yè)內(nèi)同仁提供有益借鑒，防范類似事故再次發(fā)生。

圖 1 丙烯管線直接貫穿排水箱涵

圖 2 管線外壁腐蝕減薄破管

1  氣爆災害背景及原因分析

1974年至1979年間，臺灣有關部門為了改善基礎設施及實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，進行了十大基礎設施建設，高雄區(qū)成為發(fā)展石化等重工業(yè)的重鎮(zhèn)。市區(qū)道路下方埋設了復雜的石化管線，與市政建設的水電設施交錯在一起，就此埋下了隱患。此次氣爆的范圍擴及2～3公里范圍內(nèi)的多個街道，這是因為當丙烯發(fā)生泄漏時，第一時間到場的消防隊、石化企業(yè)及市政建設主管部門都無法精確掌握管線設施的基本情況，泄漏的丙烯氣體隨著地下排水箱涵流竄至多個街道，隨后陸續(xù)觸及火花而接連引爆。災后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，泄漏發(fā)生時，使用該管線輸送丙烯的供應及接收企業(yè)已察覺到輸送過程有不正常的壓力下降（圖 3），但卻不明究理而持續(xù)輸送，更加劇了爆炸的規(guī)模，不僅炸翻多條路面，甚至將路邊停放的汽車炸飛至三樓頂，直接財產(chǎn)損失數(shù)十億臺幣以上。后續(xù)衍生的問題還包括：民眾對地下石化管線莫名的恐懼與抗爭，石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展停滯且面臨存廢的挑戰(zhàn)，以及地方政府與上級石化監(jiān)管權(quán)責的爭議不休。

圖 3 丙烯輸送狀況出現(xiàn)不正常的壓降

當年事故發(fā)生的過程及后續(xù)處置期間，存在諸多失誤而未能及時采取正確的防范措施，才導致嚴重的災難。首先，負責丙烯輸送的供應及接收企業(yè)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)輸送異常及壓降的情況下，沒有采取立即停止輸氣的措施。其次，高雄市政府消防部門接獲居民報案趕赴現(xiàn)場處理時，誤認為是瓦斯氣體泄漏，而管道企業(yè)及市政監(jiān)管部門提供的地下管線相關信息缺失嚴重而且不明確，無法在第一時間確認泄漏介質(zhì)和管線位置來采取適當?shù)姆婪洞胧�。而最根本的原因是，市政單位在城市改造時，把丙烯管線穿過排水箱涵，在長期潮濕的環(huán)境下，管道失去了陰極防腐所需連續(xù)土壤的導電效果，加速了管外壁腐蝕和破裂，外泄的丙烯氣體順著排水箱涵四處流竄，使災害的范圍延伸了許多條街道。

2  地下管線的潛在風險及維護

管線雖然存在一定的安全風險，但仍然是當今相對高效、可靠且安全的油氣輸送方式。事實上，管線使用至今，從規(guī)劃、施工、選材、測試、操作、維修至環(huán)境管控已經(jīng)形成了一套完整的、可遵循的安全作業(yè)規(guī)程。由于地下管線埋設于土壤中，自然會產(chǎn)生幾種潛在的風險。

①金屬管線的材質(zhì)本身會逐漸腐蝕減薄、穿孔或破裂。②管線埋設區(qū)域常因開挖不當或地質(zhì)變動，而使管線遭受外力損壞。③管線周圍的電氣設施容易導致電化學干擾而腐蝕管線。

因此，對管線的管理及定檢通常有以下原則及規(guī)定（圖 4）。

圖 4 臺灣既有地下管線防腐及檢測

①管線鋪設應有防腐設計及防腐設施。②應定期檢驗管線防腐設施的運作狀態(tài)（腐蝕狀態(tài)監(jiān)控）。③管線應定期執(zhí)行內(nèi)/外非破壞檢測（泄漏或結(jié)構(gòu)缺陷定檢）。

根據(jù)歐美發(fā)達國家統(tǒng)計，管線發(fā)生事故的原因大致可歸納為：外力破壞（43%）、腐蝕老化（39%）、自然災害（8%）、設備失效（5%）、 操作失誤（5%）。而臺灣過去發(fā)生的地下管線事故，早就發(fā)現(xiàn)存在以下管理問題。

①涵蓋不足：兩公里一個測試點的防腐檢測完整性不夠，無法全面了解局部腐蝕。②法規(guī)不全：檢驗步驟、圖資以及質(zhì)量管理要求不周全。③認知缺失：相關從業(yè)人員對泄漏成因、泄漏防治及污染應急處置認知不足。④低價取向：管溝回填不認真，管溝內(nèi)有石塊，阻擋了陰極防腐電流流動。⑤腐蝕加劇：鐵道及捷運的電氣化設施常干擾周邊的管線而加速電蝕。

為了抑制地下管線的腐蝕，一般采取如下三種手段：

①管線埋設時，在外層先包覆絕緣層。一般采用塑料材質(zhì)，如聚乙烯（polyethylene）做批覆，減少金屬管直接與氧氣接觸，作為第一道防腐保護。②第二層保護是采用電化學效應的“陰極防腐法”。通電將管材（如鐵管）當陰極，另置鋁或鎂作犧牲陽極，使腐蝕集中于陽極，相對避免管材腐蝕。③定期、定點檢查管線的陽極電位是否足夠，提供適當防腐保護。并據(jù)此決定是否有防腐效用，并找出異常區(qū)段予以修復或替換。

3  事故追責及改善現(xiàn)狀

2014年高雄地下管線氣爆災難發(fā)生后，通過司法程序?qū)φ�府部門及相關從業(yè)人員從技術(shù)及管理兩個層面做了多年的調(diào)查及追責，其結(jié)果和整改措施如下。

①高雄市府工務部門人員等三人犯業(yè)務過失致死罪，各處刑期2年6個月至3年6個月不等。9名負責氣體輸送的企業(yè)被告，因未違反注意義務，獲判無罪。此外，事件受害個人及家庭各以和解方式獲得政府及民間機構(gòu)的賠償。②由經(jīng)濟發(fā)展部門負責推動建立管線安全管理運作架構(gòu)，其中包括三個層面：課責廠商應負管線安全責任，建立廠商自主管理意識；要求管線企業(yè)將總部設在高雄，落實安全管理與實時應變系統(tǒng)；主管部門負責建立既有工業(yè)管線管理與應變機制。據(jù)此擬訂既有工業(yè)管線管理自治條例。③建立高雄市地下管線管理規(guī)范并成立技術(shù)咨詢委員會協(xié)助監(jiān)理。④成立管線安全辦公室（OPS），負責管線維運計劃審核與查核及管線運作安全監(jiān)管與應變。⑤指定第三方認證機構(gòu)，協(xié)助確認廠商維運計劃的合理性及實際執(zhí)行作業(yè)的查核。

依據(jù)《高雄市既有工業(yè)管線管理維護辦法》第四條關于既有工業(yè)管線所有人應建置管線安全管理系統(tǒng)的要求，企業(yè)應建立管線管理系統(tǒng)（PSMS）。各項規(guī)定則分列于《高雄市既有工業(yè)管線管理維護辦法》第六條至第十六條，對應美國石油協(xié)會指引API RP 1173 的九個項目。并依據(jù)PDCA（Plan-Do-Check-Act）循環(huán)式質(zhì)量管理方式規(guī)劃每年管線維運計劃。目前，公共管線管理整合系統(tǒng)已納入高雄市政府的地理資訊服務網(wǎng)。

4  結(jié)語

2014年高雄地下管線氣爆事故發(fā)生后，臺灣地區(qū)針對地下管線自主管理及政府監(jiān)管開展了一次重大改革。主要包括：①立法建立既有工業(yè)管線管理維護辦法，作為地方政府監(jiān)管石化企業(yè)的法律依據(jù)。②廣泛查核既有的地下管線設施及陰極防腐系統(tǒng)，建立政府管線安全管理系統(tǒng)，避免過去地下管線的信息缺失。③要求石化企業(yè)提高自主管理的意識，定期采用PIG檢查地下管線的完整性及陰極保護系統(tǒng)的運作情況。

作者簡介：吳永豪，2021年退休。近年來著重從事非破壞檢測的自動化以及跨足風力能源、航天、運輸、建筑、光電、醫(yī)材及輪胎等相關品檢技術(shù)研發(fā)工作。