罐区VOC改造闪爆事故思考3：再论储罐附属设施等电位连接的重要性

文摘科技 2023-08-29 11:50 山东

近期某公司在进行罐区苯储罐VOC改造项目施工过程中，因焊接动火作业造成苯罐闪爆，我在之前的两篇文章中《罐区VOC改造闪爆事故思考：储罐氮封的最大意义到底是什么》和《罐区VOC改造闪爆事故思考2：管道安装的施工质量到底该如何把控？》，主要讲述了储罐进行氮封设置的重要性和管道施工质量管理对于安全的潜在重要意义，本篇文章作为该系列文章的第三篇，重点讲述一下常压储罐附属设施做好等电位连接的重要性。

通常情况下，对于一个独立的储罐来说，从电气安全的角度来讲，储罐本身要进行至少四项安全设施设计，第一，就是储罐罐体的防静电接地，第二，储罐本身的防雷接地，第三，储罐附属设施（例如搅拌器、量油孔、液位计、阻火器、呼吸阀、紧急泄放人孔、浮盘、二次密封等）与罐本体进行等电位连接，第四，储罐配置的各类电气和仪表设施采用防爆型。除了第四项之外，前三项都是关于如何导除意外产生的电流。而要快速利落地导除电流，那么自然就需要保证承担导除电流的导体电阻越小越好，并且导体能持续稳定地和接地网保持畅连状态，不能有任何的接触不良现象，否则就容易在导体接触不良的地方放电产生火花。

那么储罐为了导除这些意外产生的电流，是否会配备专用的导体呢？答案是否定的，事实上无论是雷电，还是储罐本身产生的静电，都是通过储罐本身的金属材质本体来充当导除雷电和静电的导体的，只是在末端阶段，在罐壁底部的一圈壁板上引出专用的断接卡接到地下接地网，实现防静电和避雷的目的。

这样的话，只要储罐本体加上其全部的附属设施，如果所有静电接地和防雷接地，以及各个附属设施和罐本体都做好了等电位连接，且金属接触处于理想状态的话，那么整个储罐本身就构成了一个庞大的导体，用来导除雷电、静电或者各种杂散电流，包括焊接作业产生的电流。那么在本次事故中，为什么却没有将焊接作业产生的电流完全通畅地导入大地呢？唯一的原因就是该起事故的储罐，其等电位连接并非处于理想状态，局部是存在接触不良的情况的，这个在调查报告中可以印证。

注意一下，根据调查报告的披露，造成本次事故的焊接作业是在焊接定位铁板时,因罐顶阀门和法兰连接处存在接触不良，所以焊接产生的电流在该处产生电火花，引起储罐内爆炸性混合气体闪爆。那么问题来了，这个焊接工序并不是当天作业的第一个焊接作业，通过调查报告我们知道，第一个焊接动火作业是在北侧管廊进行的管道定位焊接，那么既然接触不良已经存在的情况下，为什么第一次焊接作业没有产生电火花呢？想知道这个原因，我们就必须从焊接作业的原理和该焊工的操作说起。

相信对焊接知识有所了解的朋友都知道，焊接作业至少包括电焊机、焊钳线、回路线、工件、导线等组成，这些设施需要形成一个闭合的电流回路才能进行焊接作业。如下图：

上图中的工件是一个钢板，为了便于大家更好地理解本次焊接事故的原因，我按照焊接管道的形式制作了一个示意图，如下：

在本次事故中，焊工在焊接完北侧管道组对的定位焊之后，如果没有任何意外，也就是说南侧竖管的组对错边量正常的话，那么就可以直接在管道组对过程中进行定位焊，如上图所示，此时整个焊接过程的电流闭合回路是这样的（下图中绿色标记部分）：

但是根据调查报告的披露，管道在组对过程中错边量严重超标，无法进行正常的定位焊，故只能先解决错边量的问题，施工方给出的解决方案是先在竖直管道上临时焊接一个定位钢板，这就改变了原来的焊接工位，注意我说的是焊接工位，也就是说焊点发生了变化。参考示意图如下：

如上图所示，当焊点位置发生改变后，由原来的焊接管道1和管道2的连接点，改为只焊管道1了，只焊管道1的话，如果焊接回路线也跟着重新挪动的话，倒也没啥问题，例如像下图这样，挪动一下焊接回路线的夹钳，是没有任何问题的。

但是非常遗憾的是，或许这个焊工工作太投入了，或许该焊工是制造厂出来的，总之该焊工忽略了这个重要的细节工作，在拿着焊把去点焊临时钢板的过程中，并没有把焊接回路的夹钳进行相应调整移位，这个在调查报告中生动地描述了这个过程：

这个时候大家注意一下，管道1和管道2实际上就处于隔开状态了，二者之间不再有任何的机械接触了，换句话说，整个焊接电流的回路发生了根本性的变化，此时我们就需要把整个视角放在包括储罐本体、附属设施、上下游管道的全局上来看问题了，新的焊接电流闭合回路示意图如下：

虽然两个管道之间没有直接的金属接触了，但是通过上下游的管道、储罐、管廊等实现了远距离的金属接触，也就是说，这个电流回路兜兜转转绕了一个大圈子，最终也是实现了整个焊接电流回路的闭合。这种情况下，虽然走了远路，但如果路途畅通倒也不影响继续焊接。然而在该闭合回路上，却存在着局部的接触不良，最终当焊工在点焊钢板的刹那间，在接触不良的地方产生了火花，引爆了整个储罐内的气相爆炸性混合物。

那么接触不良又是怎么产生的呢？调查报告中并没有做进一步的解释。这里所谓的接触不良，指的就是构成整个储罐的所有设施和零部件之间存在局部金属接触不完全不完整，导致在二者之间产生了电势差，达到一定峰值就会放电。那么金属接触不完整的原因又是什么造成的呢？原因不外乎以下几点：

（1）金属腐蚀造成的氧化皮、浮锈、鼓泡等影响了金属的接触；

（2）各设施和零部件之间的等电位连接未安装或未连接到位；

（3）部分设施和管道组件存在过度防腐，形成了大面积的绝缘层，影响了金属的直接接触；

那么关于储罐设施的等电位连接到底该怎么做呢？有没有国家标准规定呢？答案是肯定的，除了GB 50160石化规和GB 50074油库规在电气章节中偶有涉及外，我查询了相关专业性的标准，将储罐等电位连接的规定要求统计如下：

可以看出，无论是国标，还是行业标准，甚至是安全标准，都对储罐附属设施的等电位连接做了明确规定。那么做好了等电位连接是不是就万事大吉了呢？显然是不行的，安装结束之后，还需要进行现场实测，确定连接到位，另外在长期运行过程中，还需要定期检验其有效性，杜绝事故中的接触不良现象。

结论：

做好储罐及其附属设施的等电位连接重要性不言而喻，不仅仅是为了防止雷电、静电以及杂散电流的危害，深层次的讲，也在一定程度上能保障我们用电作业过程中的安全。事故之所以发生，就是因为存在着各种被忽视看不见的漏洞，百密一疏，那不经意间的一疏，很可能就会成为事故的黑马。

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