1. 事故简介2008年11月12日下午约2:20，位于美国弗吉尼亚州Chesapeake的Allied终端公司的一个额定容量约7570m3的液体肥料储罐发生灾难性失效，储罐垂直方向裂开（如图1所示），近乎瞬间释放了大量液体肥料。储罐坍塌破裂时，一名焊工和其助手正在储罐的另一侧作业，由于储罐破裂并浸入液体肥料中，2名工作人员均受到严重伤害。液体肥料几秒钟内迅速漫过了储罐周围设置的二级围堰，涌入街道，阻断了邻近商业设施的100多名员工的出口，Chesapeake消防部门紧急疏散了附近社区的43户居民。此次事故中，至少有757m3的液体肥料没有成功回收，部分液体肥料流入了Elizabeth河分支。
图1：破裂储罐区域 2. 事故发生2008年11月11日，星期二，在对201储罐外壁涂漆作业前，Allied开始向储罐内充装液体肥料，试图找到并修复储罐外表面上形成的铆钉漏点。11月12日，星期三，下午约2:00，Allied正在继续充装201储罐至液位高度约7.9m~8.2m，G&T公司的1名焊工及其助手开始对发现的铆钉漏点进行密封处理。焊工站在离地面约4.6m高的载人梯子上作业，助手位于附近的地面上。 下午约2:20，201储罐液位达到8.1m时，在2名作业人员另一侧的储罐外壳中部位置突然出现垂直方向裂缝，并迅速扩展到储罐底部和顶部。储罐内液体肥料形成的高压导致裂缝扩大，最终导致储罐外壳从底部和顶部直接分裂（如图2所示），储罐内部液体肥料迅速泄漏。 图2：破裂的201储罐 坍塌的储罐外壳碰撞载人梯子，造成焊工严重受伤。同时储罐斜梯从储罐上脱落，刺伤地面上的助手。2名工作人员均短时间浸没在液体肥料中，附近工厂人员目睹了事故经过，并迅速救出2名受伤人员。 液体肥料漫过二级围堰，造成一间设备维修厂房破坏，并导致附近社区大范围疏散。根据美国环境保护署估算，事故后的清理过程中至少有757m3液体肥料没有成功回收，下落不明，一部分流入了距离事故储罐约300m的Elizabeth河。 3. Allied终端液体肥料储罐破裂事故分析3.1 201 储罐201储罐最初设计和建造于1929年，用于储存石油产品，直径约35m，高约9m。储罐外壳由大量互相覆盖的铆接板组成，每一块铆接板高约1.8m，长约4.3m。铆接板首尾互相连接形成6个环形路径，堆叠在一起组成储罐外壳。储罐环形路径水平方向上都是单排铆钉，而储罐底部两组环形路径上的铆接板端垂直方向上是三排铆钉，储罐上部四组环形路径上的铆接板端垂直方向上是两排铆钉，如图3所示。储罐底部和圆锥形顶部使用的是重叠的焊接板。Allied收购该设施之前，201储罐内部增加了一个储罐底板。 图3：改造前201储罐设计方案 3.2 储罐改造201储罐原设计是用于储存密度约719kg/m3的石油产品，而201储罐现在储存的液体肥料UAN32密度约1320kg/m3。为了提高储罐的可用容量，根据API653的要求，Allied委托G&T公司拆除储罐上约0.46m宽的外壁板（包括垂直方向上的铆钉接合点），替换为对接焊接式板（对接焊接点强度能够达到和材料本身一样，铆钉接合点通常相对较弱），如图4所示。Allied改造201储罐的目的是提高储罐接合点强度，增加储罐允许的最大液位高度，并委托G&T公司对相似的3个储罐（202、205、209）进行了相同的改造。Allied对201、202、205和209储罐的改造，没有按照API653的要求得到有资质的检查员或有储罐设计经验的工程师的认可。 图4：201储罐改造设计 API 653要求焊接工艺和焊工应通过正式的性能试验的认可，符合ASME Boiler and PressureVessel Code Section IX: Welding And BrazingQualifications（美国机械工程师协会锅炉和压力容器规范第九部分：焊接和钎焊资质要求）的要求。API653还要求，当钢材类型不确定时，应对服役储罐采用的钢材的焊接性能进行验证，焊接性能测试涉及从储罐上取得焊接样品，并对其进行机械强度测试。Allied和G&T都没有准备符合这些要求的合格的焊接程序。另外，虽然G&T公司的一些焊工之前有资格焊接相似的材料，但没有人有资格焊接201储罐钢材。 改造完成后，Allied委托一个无损检测公司采用局部射线照射技术检查储罐焊缝缺陷，但是只对202和209储罐下部的两组环形路径进行了相应检测，并发现了多个焊接缺陷（根据文件记录，不确定这些焊缝缺陷是否都得到了修复）。202和209储罐上部环形路径以及201、205储罐整体在重新投入使用前都没有进行射线检测。 3.3 储罐检测评估Allied委托AEC和HMT公司对其肥料储罐进行API653停用检测评估，通常包括腐蚀和退化问题的内外部目视检查、测量罐顶/罐底/外壁厚度和计算最大液位高度。储罐检查员基于以下因素计算最大液位高度：
在Allied委托G&T公司采用对接焊接板代替垂直方向铆接接合点方式实施改造前，AEC公司在2000年底和2001年初对储罐进行了检测评估，作为评估的一部分，AEC公司基于API653关于不确定材料类型采用铆接结构的规定，根据储罐最底部环形路径上的最小测量壁厚确定了储罐的最大液位高度。 HMT公司在2004年至2007年对储罐进行了检测，基于API653关于不确定材料类型采用对接焊接垂直接合点的局部射线照射的要求，根据储罐最底部环形路径上的平均测量壁厚计算了201、202、205和209储罐的安全充装高度。2007年9月，检测评估报告发布后，HMT公司根据从各储罐上获得的材料样品的测试结果（化学组分和机械强度测试），选择了一种已知材料类型重新计算，增加了201、202和209储罐的安全充装高度。表1为计算得到的最大液位高度汇总表。 表1：计算的最大液位高度
HMT公司使用从各储罐上获得的单一样品得到的测试结果，不足以代表储罐整体的材料类型。API653的7.3章节“OriginalMaterials for Reconstructed Tanks”（重建储罐的原始材料）中，描述了基于采用试验结果建立未知材料性能参数的方法和要求，方法要求对每一块板材进行取样和测试。对于201储罐，要求试验样品多达150多个。另外，HMT公司采用平均测量壁厚计算201储罐的最大液位高度大于实际允许的最大液位高度。如果HMT公司采用板材的最小测量壁厚（12.3mm），计算得到的最大液位高度比储罐失效时的液位高度小约38.1mm。 3.4 201储罐失效替代垂直方向上铆接接合点的板材焊缝的失效原因是焊接点不满足关于储罐建造的广泛可接受的行业质量标准，如图5所示，焊接点没有穿透板材的全部壁厚。此外，焊接点还存在缺陷—孔隙（焊缝中气泡形成的孔洞）和焊接材料不足问题，导致焊接点强度严重降低。如果按照API653要求对焊接点进行射线照射检查，这些焊接点缺陷很可能被发现并得到修复。 图5：储罐焊接点缺陷 3.5 Allied安全作业规范API 653的5.2.2节讨论了水压试验或第一次充装过程中的储罐失效问题，指出储罐在第一次充装至最大液位高度过程中更可能失效。Allied针对储罐建造或重大改造完成后储罐上作业和储罐周围作业没有制定相应的安全程序和策略。 在201储罐第一次充装至计算的安全充装高度过程中，Allied安排G&T公司人员密封正在泄漏的铆钉漏点，储罐坍塌时两名G&T公司人员受伤。 4. 分析总结虽然Allied公司文件要求201储罐改造和检测过程中应用API653，但是仍有一些关键要求不满足，包括（但不限于）：
（1）建议Allied公司委托有资质的、独立的审查员验证Norfolk和Chesapeake终端内所有储罐的最大液位高度是否满足API653 Tank Inspection, Repair, Alteration,and Reconstruction（储罐检验、维修、改造和重建）的要求。最低要求，审查应验证关于焊接、焊缝检测、在役/停用储罐检测的所有要求是否满足。并把完整的终端储罐审查报告提交给有关组织和机构。 （2）建议Allied针对储罐重大改造或服务变更后初始充装作业，建立并执行相应的工作人员安全操作程序，至少应要求储罐初始充装过程中所有人员撤离到二级围堰以外区域。 （3）建议HMT检测公司执行肥料协会TFI的检测指导规范，作为储罐检测人员培训和肥料储罐检测程序的内容。 （4）建议HMT检测公司修订公司程序，要求储罐检测人员核实作为计算最大液位高度要求的射线检测是否得到实施。 （5）肥料协会TFI应正式建议所有的会员企业把肥料协会储罐检测指导规范引用到终端的液体肥料储存承包合同中。 事故案例分享： |
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