高雄氣爆(八):「蝕」在不安全-工安與公安

 
2017/03/23 蘇俊吉 | 台灣中油嘉義煉油研究所     257
 

民國105年4月初,新聞有關氣爆元兇榮化聚丙烯場申請復工案的報導,令人聯想起在民國103年7月,高雄氣爆係因一條管線破裂導致管線內部高壓之丙烯洩漏出來,丙烯順著市區排水箱涵到處流竄,接觸到空氣以及火源,構成燃燒和爆炸。此次管線洩漏肇因於安裝時將管線放置於箱涵內,暴露於空氣中,無法獲得陰極防蝕電流的保護,導致管壁因水氣腐蝕而減薄,以至無法承受內部壓力而破裂。此事件讓社會大眾警覺到本來應是在廠區的相關石油化學品所引起之公共安全(公安)問題。

 

以國外因腐蝕引起工安和公安事故為例。2001年4月,英國一座工場管線沖蝕減薄突然破裂,釋出約170公噸高度易燃的液化石油氣(LPG) 並形成蒸氣雲,遇火源引燃造成爆炸火災事故。全部損失超過美金3億元;2005年7月,英國石油(BP)一條8英寸氫氣管線突然斷裂,洩漏出高壓高溫氫氣,發生爆炸並引發火災,造成約美金3000萬元資產設備損失;2010年4月美國特索羅石油公司(Tesoro)一座換熱器發生驟發性破裂,溫度超過華氏500度之石油腦大量外洩,自燃引發爆炸,七名人員喪生;2010年9月,美國加州太平洋瓦斯與電力公司一條30英寸天然氣長途管線因銲道瑕疵再加上超壓,導致管線爆裂,引發氣爆火警事故,導致8人死亡,天然氣損失26萬美元,死傷賠償金額達5.65億美元,罰款14億美元;2012年12月,美國哥倫比亞氣體輸送公司一條20英寸天然氣管線因外壁腐蝕減薄,承受不住操作壓力而爆裂,噴出之高壓天然氣瞬間被引燃,引發火警。導致州際公路關閉19小時,維修費用約美金290萬元,氣體損失約28萬5000美元。以上事故皆造成工安環保、公共危害,人員傷亡、環境影響、增加社會成本、企業經營環境惡化、資產損失和非計劃停爐減產損失和檢修成本增加等等衝擊。

 

以上事故導因材料腐蝕。具毒性、活性、可燃性或爆炸性的石化品係藉由管線之金屬材料來承載,是確保安全之第一道防線。只要不外漏,就不會引起中毒、火災和爆炸等事件。根據2014年美國管線和危害性物質安全管理局(PHMSA)統計顯示,造成洩漏的因素中,管線腐蝕因素占18.3%,材料和銲道失效占28.7%,挖掘損傷占17.8%,不正確操作占7.4%,天然災害占6.7%,其他外力損傷占7.6%。以上數據顯示,管線材料失效和腐蝕引起之破漏占主要比例。金屬管線輸送之內容物以及外在土壤和大氣的環境中常含腐蝕性因子,包括鹽分、硫份、細菌、酸鹼以及捷運、高鐵和其他電器之迷失電流,再加上應力作用,包括振動,都會導致管線發生壁厚減薄和龜裂現象,進而使承壓能力不足而破裂。在設計上,管線為了抗內容物腐蝕,一般採用材料選用金屬/非金屬內襯或加注添加劑等防蝕方式,管線外壁防蝕則採用包覆隔絕腐蝕性環境,再外加陰極防蝕構成完整防護層。為了確保這些防蝕設計的有效性,應進行定期檢測和保養。例如應定期維護保養和量測陰極防蝕系統,以確認符合保護電位要求。同時藉由緊密電位或其他方法來檢測包覆狀況,透過智慧型檢知器來檢查全線管線壁厚減薄或其他劣化狀況,以評估殘留壽命;為了防止或降低因毒性、活性、可燃性或爆炸性等化學物質大量洩漏所引起之中毒、火災、爆炸等事故,一旦洩漏,需透過操作監控、儀控和連鎖保護、通報系統和緊急應變等等來避免引發事故和二次災害。此為第二道安全防護層。

 

腐蝕已侵蝕人類生命、資產和環境。美國統計因腐蝕造成的損失,於2013年首度突破1兆美元,約占國內生產毛額(GDP)的 6.1% (註:聯邦政府支出占GDP的3.85%)。全球每年因腐蝕報廢金屬量為年產量的四分之一到三分之一。美國每年因腐蝕要多消耗3.4%的能源,粗略統計腐蝕事故約占化工事故的31%。過去澎湖跨海大橋因腐蝕而提早重建、房子因腐蝕變成海砂屋、飛機因腐蝕疲勞而造成飛安事故,「蝕」在不安全。腐蝕發生肇因常是由一連串的失誤所導致的骨牌事故,包括從設計、安裝、操作、管理、檢查以及維護等等息息相關,美國化學安全局(CSB)前主席梅里特(Merritt)說:「災害事故是不會憑空發生而是關鍵事件的連鎖效應。」為了工安和公安產官學研應投入更多資源來「抗蝕」,包括防蝕技術開發和設計-材料選用、表面處理、防蝕劑和陰極防蝕等、腐蝕監測和管理、腐蝕檢測、風險評估、防蝕管理和壽命評估等等。(本文由科技部補助「工程技術與社會風險之新媒體溝通」執行團隊撰稿)

 
責任編輯:吳文昌|南臺科技大學 化學工程與材料工程系