CSB经典案例分析—关于储罐动火作业的七条安全启示

CSB经典案例分析—关于储罐动火作业的七条安全启示

唐彬 天津市居安企业管理咨询有限公司

中国石油和化学工业协会培训中心

摘要

本文结合美国化学品安全与危害调查委员会（CSB）对1990年以来11起储罐动火作业事故的调查和分析总结，提出7条关于动火作业的重要安全启示，强调了针对动火作业活动、作业区域进行有效风险评估和潜在可燃气体浓度监测的必要性，对动火作业的安全实施非常重要。

关键词:动火作业、风险评估、可燃气体监测、美国化学品安全与危害调查委员会(CSB)

1.   前言

根据CSB事故调查的统计数据，自1990年，由于储罐动火作业活动导致的火灾爆炸事故已经造成了60多人的死亡。动火作业是指“涉及燃烧、焊接等可能导致火灾或者爆炸的作业活动”，动火作业还包括可能形成潜在点火源的其他活动，例如切割、钎焊和研磨等。

本文总结了11起动火作业导致的储罐事故，共同点是：在装有可燃物料的储罐内部、上面或者周围进行焊接或切割等动火作业产生点火源，可燃蒸汽遇到点火源从而导致事故。事故中作业人员均不知道作业场所内积累了达到爆炸极限的可燃蒸汽。通过分析总结，提出7条关于动火作业的安全启示，强调了针对动火作业活动、作业区域进行有效风险评估和潜在可燃气体浓度监测的必要性，对动火作业的安全实施非常重要。

OSHA动火作业标准（29CFR 1910.252，涉及焊接、切割等）和NFPA的推荐标准中规定了在动火作业过程中应遵循的要求和做法。例如，NFPA326要求在储罐和容器上部或内部进行清洗、维修和动火作业时，应使用可燃气体探测仪监测作业环境中的可燃气含量。如果可燃气体浓度上升到10%LEL（爆炸下限），NFPA326要求必须停止所有相关作业活动，并找到、消除或者控制可燃气体来源。但是，本文重点是强调从多起事故分析总结出来的、反复出现的安全问题，并需要在动火作业过程中特别注意。

这11起动火作业事故可分为两类：（1）没有进行可燃气体监测的事故；（2）没有正确执行可燃气体监测的事故。

2.   没有进行可燃气体监测的动火作业事故

在CSB总结分析的这11起动火作业事故中，有7起事故，在动火作业开始前或进行过程中没有进行可燃气体监测。如果进行了有效的风险评估和正确使用可燃气体监测设备的话，作业人员很可能就会提前意识到作业环境是不安全的。

2.1 A.V. ThomasProduce公司动火作业事故，2人严重烧伤

2009年3月31日，位于美国加利福尼亚州亚特华德市的A.V.Thomas Produce公司内，2名作业人员正在一个旧燃料储罐上使用氧炔焊焊接一个管件，公司目的是把这个储罐翻新后用于储存柴油。然而，作业人员并不知道该储罐之前使用后里面还残留着一部分烃类液体和蒸汽。对储罐动火后不久，就发生了爆炸，爆炸将储罐顶端炸飞，2名作业人员身体受到30%~50%烧伤，送至当地医院紧急治疗。

                              

图1：事故中涉及的燃料储罐

该公司没有制定正式的动火作业管理规定，也没有签发关于动火作业的作业许可。动火作业开始之前，没有进行可燃气体监测，公司也没有这方面的管理要求。另外，该公司的很多工作人员只会说西班牙语，他们没有接受过使用他们母语进行的关于动作作业安全程序和正确使用可燃气体探测器的培训。

2.2 EMC公司动火作业事故，1人死亡1人受伤

2008年12月2日，在位于美国弗罗里达州迈阿密市的EMCUsed Oil Corporation公司内，1名承包商焊工正在焊接一条连接至油罐车的输油管线，当时油罐车内的残留烃类蒸汽被点燃，导致剧烈爆炸，造成该承包商焊工死亡。

根据一名幸存的工作人员描述，当时承包商人员没有进行可燃气体监测，因为他们认为业主公司应负责确保油罐车满足安全动火作业的条件。但是，EMC公司称承包商人员应自己负责监测可燃气体环境。EMC公司配有多个可燃气体监测器，但是只用于进入有限空间作业。EMC公司没有制定正式的动火作业许可和签发管理程序。

图2：爆炸事故后的油罐车

2.3 MAR Oil公司动火作业事故，2人死亡

2008年10月19日，在位于美国俄亥俄州的MAROil公司原油储罐区内，2名承包商人员正在3个相连通的原油储罐上部进行焊接作业，作业人员在大气放空口附近焊接一个支架。由于这几个原油储罐是相连通的，流入邻近储罐的原油可能把可燃蒸汽置换到了这个正在进行焊接作业的储罐内，蒸汽从放空口溢出，并被焊接火花点燃，导致爆炸事故，造成2名承包商人员死亡。

CSB调查人员发现，在焊接作业开始前和焊接过程中，作业人员都没有进行可燃气体监测活动，关于该项焊接作业是否有被业主公司批准还存在争议。MAROIL公司没有制定正式的动火作业管理程序去要求动火作业必须签发书面许可并由专人授权批准，也没有正式的管理程序去监管承包商作业，这2名承包商人员也没有关于接受动火作业安全实践方面的书面培训记录。

图3：被破坏的原油储罐

2.4 PSC公司动火作业事故，1人死亡3人受伤

2008年10月7日，在位于美国夏威夷的PSC（PhilipServices Corporation）公司内，一名承包商焊工站在一个约35m3废油储罐上部的通道上进行焊接作业，焊接过程中产生的火花掉落在储罐放空区域，储罐内物料被点燃，导致火灾和爆炸，爆炸产生的巨大超压将承包商焊工冲击到30多米远的位置，造成了致命伤害。储罐被炸飞9米多远，另有3名作业人员受伤。

根据调查结果，PSC官方称，这些承包商未经授权批准在储罐围堰范围内进行焊接作业，也没有签发动火作业许可证，而且没有进行可燃气体监测。相反，承包商公司人员则声称，他们认为动火作业活动得到了授权和批准，而且PSC公司在焊接活动前进行了可燃气体监测。

图4：爆炸后的现场情况

2.5 PCA公司动火作业事故，3人死亡1人受伤

2008年7月29日，在位于美国威斯康星州的一家包装公司（PackagingCorporation of America, PCA）纤维板生产装置区域内，3名工作人员正站在一个临时金属夹具上进行焊接作业，目的是固定一个损坏的法兰接头。这个法兰位于一个24米高的储罐顶部，储罐内装有循环水和纤维废料。

装置工作人员并没有意识到储罐内的有机物料分解可能产生可燃气体的风险，而且在做作业开始前通常也不要求进行可燃气体监测。事故发生时，3名工作人员站在储罐上部的通道上，其中1人开始焊接法兰，焊接产生的火花点燃了储罐内部的可燃蒸汽，导致剧烈爆炸，爆炸超压将储罐顶盖撕裂，2名工作人员受到冲击并掉落到地面上。3名工作人员均因受到致命外伤而死亡。另外1名工作人员站在远处观察这项作业，受到轻伤。

根据CSB调查组对储罐物料的分析，因不断加入有机废料，储罐内部和水循环系统中的厌氧细菌开始大量繁殖，从而可能产生了氢气，高度易燃的气体。事故发生时，PCA公司监督人员和工作人员都没有意识到因厌氧细菌繁殖产生可燃气体的风险。PCA公司没有进行工艺危害分析，也没有识别出纤维废料储罐是一个潜在危险源，所以针对这项作业，没有要求进行可燃气体监测。

图5：储罐损坏情况

2.6 Partridge-Raleigh油田动火作业事故，3人死亡1人受伤

2006年6月5日，在位于美国密西西比州的Partridge-Raleigh油田，几名承包商人员正在安装一条新增管线，连接两个原油储罐。事故发生时，其中一个储罐内的可燃油气从储罐顶部放空口溢出，被焊接作业产生的火花点燃，施工储罐和邻近的一个储罐都发生了爆炸，导致站在储罐顶部的3名作业人员死亡，另有1名作业人员严重受伤。和2008年的MAROil公司动火作业事故相似，此次事故中涉及的几个原油储罐也是通过管线互相连通的，其中1个储罐装有原油，也就是事故中可燃油气的来源。

作业人员在动火作业开始前和作业过程中，没有进行可燃气体监测，仅仅使用一个火把去检查了其中一个储罐是否存在可燃气体，这是不安全、不可靠的做法。在开始动火作业前，作业人员没有倒空和有效隔离装有原油的那个储罐。

承包商公司和Partridge-Raleigh油田都没有要求签发书面的动火作业许可，承包商公司也没有为其员工提供动火作业安全培训。另外，Partridge-Raleigh油田没有制定关于油田承包商人员的安全要求。

图6：爆炸后的原油储罐

2.7 Bethune Point污水处理装置动火作业事故，2人死亡1人受伤

2006年1月11日，在位于美国弗罗里达州代托纳比奇市的BethunePoint城市污水处理装置，3名工作人员正在对位于甲醇储罐放空口正上方的金属顶架进行切割作业，产生的大量火花从切割位置洒落，并点燃了从储罐放空口处逸散出来的甲醇蒸汽，在储罐顶部形成火球。储罐放空口上的阻火器由于腐蚀发生失效，导致火焰穿过阻火器进入了储罐内，进一步点燃储罐内部的甲醇蒸汽和空气，引发剧烈爆炸。

装置没有制定关于动火作业和非常规维保活动的正式作业许可制度，工作人员在过去的10年间也没有接受过关于甲醇危害的培训。此次动火作业开始前及作业过程中，没有进行可燃气体监测，也没有这方面的管理要求。

图7：动火作业示意图

3. 没有正确执行可燃气体监测的事故

下面的4起动火作业事故中，不正确的风险评估和可燃气体监测活动，没能识别动火作业区域存在可燃环境。通过总结分析，说明了如果没有正确地进行风险评估和可燃气体监测，动火作业就可能引发灾难性的后果。

3.1 TEPPCO Partners终端动火作业事故，3人死亡

2009年5月12日，在位于美国阿肯色州的TEPPCOPartners McRae终端，3名承包商人员正在一个大型汽油储罐的内浮顶的顶部进行切割作业。承包商人员准备安装一个检油尺，用于测量储罐内物料产品的容量。安装作业过程中，需要为检油尺的安装在内浮顶上切割出一个开孔。根据CSB调查组分析，很可能是切割作业引燃了储罐内的可燃蒸汽，在储罐内部发生剧烈爆炸，爆炸将储罐内浮顶和第二层圆顶盖炸飞，3名承包商人员死亡。

在动火作业开始之前，承包商人员签发了进入储罐的受限空间作业许可和切割内浮顶的动火作业许可。根据动火作业许可证显示，上午7:00进行了可燃气体检测，检测结果合格。但是，没有相关记录显示工作人员在吃完午饭回来后和开始动火作业时进行了可燃气体检测。由于工作环境可能发生快速变化，在动火作业开始之前和进行过程中都需要进行可燃气体监测，以确保作业人员实时了解作业环境的潜在变化。

图8：爆炸后的汽油储罐

3.2 ConAgra Foods公司动火作业事故，1人死亡

2009年2月16日，在位于美国俄勒冈州的ConAgraFoods公司，1名承包商焊工正在维修位于一个滤水罐底部处的裂缝。这个滤水罐高度约7米，用于从废水中分离污泥和碎片等杂志。滤水罐顶部是敞开的，在其锥形底部的周围设有金属裙座。当焊工在储罐内部作业时，发生爆炸，导致储罐内部结构坍塌，焊工死亡。

根据CSB调查组分析，一部分水已经通过裂缝泄漏，并在储罐裙座底部聚集。通过对液体样本的分析，有机物质发生细菌分解，可能产生了可燃气体，在焊接作业时被点燃，引发爆炸。

这起事故中，在动火作业开始前，ConAgra人员已对储罐内部进行了可燃气体检测，但是只是站在储罐入口处进行了检测，没有检测到可燃气体存在。在焊接作业开始前，没有在裂缝邻近区域进行可燃气体检测。作业人员关于如何使用可燃气体探测器的培训不充分，而且在焊接作业开始前，没有签发动火作业许可。

图9：事故储罐示意图

3.3  Motiva Enterprises炼油厂动火作业事故，1人死亡8人受伤

2001年7月17日，在位于美国特拉华州的MotivaEnterprises炼油厂，一个装有硫酸和可燃烃类混合物的大型储罐发生剧烈爆炸，造成1名承包商死亡，8人受伤，受损储罐中泄漏的硫酸导致特拉华州河被污染。事故发生时，作业人员正在硫酸储罐上部进行焊接作业，维修行人通道。焊接产生的火花点燃了可燃油气，导致储罐内部发生剧烈爆炸。

事故发生当天，在动火作业开始之前进行了可燃气体监测，但是在动火作业过程中没有监测可燃气体环境的潜在变化。从最近的一次可燃气体监测到发生爆炸，经历 了约5小时，环境温度升高了14℃，由于环境温度的升高，导致储罐内部烃类物料蒸发加剧，形成的可燃蒸汽泄漏进入作业区域。

Motiva公司制定了动火作业管理程序，包括书面的作业许可，但是该管理程序不够完善。在装有可燃物料，且已知由于腐蚀存在泄漏孔的储罐周围，允许进行动火作业，却没有要求进行连续的可燃气体监测并控制点火源（焊接火花）。

图10：爆炸后的储罐

3.4  Pennzoil炼油厂动火作业事故，5人死亡

1995年10月16日，在位于美国宾尼法尼亚州的Pennzoil炼油厂，作业人员正在位于两个液体储罐之间的楼梯上进行焊接作业，储罐内装有废烃类物料和水的混合物。根据EPA（美国环境保护署）的调查，装有可燃物料和气体的储罐没有与动火作业现场进行完全有效隔离，尽管动火作业开始之前进行了可燃气体监测，显示不存在可燃气体，但是随着气温的升高，可能造成了可燃蒸汽的出现和聚集。调查发现，事故发生时间处于上午十点左右，在这段时间内，没有重复进行可燃气体监测。EPA强调了在动火作业过程中进行连续可燃气体监测的重要性。

4. 关于动火作业的七大安全启示

（1）采用替代方法—在可行的条件下，应避免进行动火作业，考虑采用其他可行的替代方法。

（2）风险评估—在动火作业开始之前，进行有效、全面的风险分析，识别工作范围、潜在风险及相应的风险控制措施。

（3）监测可燃气体环境—在动火作业开始之前及进行过程中，甚至是不认为会出现可燃气体的区域，应使用经正确标定的可燃气体探测器进行有效的可燃气体监测活动。

（4）检查作业区域—在储存或处理可燃液体和气体的工作场所，在动火作业开始之前，应对所有相关的设备和管线进行倒空和吹扫。当在储罐和其他容器上或邻近区域进行焊接作业时，应正确检查所有周围储罐或邻近空间，必要的话进行连续的可燃气体监测，以消除可燃物质的潜在来源。

（5）采用书面的作业许可制度—确保由熟悉特定场所危险源、并有能力的人员审核、授权动火作业许可书，要求必须采取相应的风险预防措施。

（6）全面的培训—采用可被作业人员完全理解的语言提供相关培训，培训内容包括动火作业制度、动火作业程序、可燃气体探测器的正确使用和标定、安全设备和特定作业危险源及控制措施等。

（7）承包商监管—为执行动火作业的现场承包商提供安全监管，并告知承包商特定场所的危险源情况，包括是否存在可燃物料等。

5. 总结

虽然动火作业的危险性已众所周知，并且企业制定了完善的管理措施和优秀实践做法，但是，动火作业导致的火灾爆炸事故仍频繁发生，造成严重的人员伤亡。根据CSB调查组的统计和分析，动火作业是导致人员死亡事故的最常见原因之一。遵守本文提出的七大启示及其他优秀安全实践，可以有效的预防动火作业造成的人员伤亡事故。更重要的是，业主公司、承包商、作业许可签发人、焊工和其他维保人员应该在动火作业前及过程中，进行有效、全面的风险分析，并监测可燃气体浓度，提前预知作业场所可燃气体环境的变化。另外，关于如何正确使用可燃气体监测设备的培训也是必须的。

6. 参考文献

[1]    Seven Key Lessons to PreventWorker Deaths During Hot Work In and Around Tanks. No. 2009-01-SB.

[2]    American PetroleumInstitute (API). Safe Welding, Cutting and Hot Work Practices in the Petroleumand Petrochemical Industries, Recommended Practice (RP) 2009, Washington, DC,2002.

[3]    National Fire ProtectionAssociation (NFPA). Standard for Fire Prevention During Welding, Cutting andOther Hot Work, NFPA 51B, 2009.

[4]   NFPA. Standard forthe Safeguarding of Tanks and Containers for Entry, Cleaning, or Repair, NFPA326, 2005.

[5]   Occupational Safety and HealthAdministration (OSHA). General Requirements for Welding, Cutting, and Brazing,29 CFR 1910.252.

[6]   FM Global. Property LossPrevention Data Sheet 10-3: Hot Work Management, FM Global, Norwood, MA, 2006.

学习了～