1974年6月1日，位于英國(guó)林肯郡Flixborough鎮(zhèn)的DSM控股的Nypro工廠發(fā)生了一次嚴(yán)重的爆炸和火災(zāi)事故，導(dǎo)致28人死亡，超過(guò)百人受傷，并造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這次事故不僅震驚了整個(gè)化工行業(yè)，也促使全球范圍內(nèi)對(duì)化工安全管理和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系進(jìn)行了深刻的反思。化工安全領(lǐng)域稱這個(gè)事故為Flixborough事故。

Nypro工廠使用環(huán)己烷氧化生產(chǎn)環(huán)己酮，氧化是在一列由6個(gè)反應(yīng)器（R252至R2526）組成的鏈條中進(jìn)行的，每個(gè)反應(yīng)器都比前一個(gè)反應(yīng)器低14英寸，反應(yīng)器之間的物料流動(dòng)靠重力流動(dòng)。反應(yīng)器底部通入空氣，環(huán)己烷與空氣反應(yīng)生產(chǎn)環(huán)己酮與環(huán)己醇運(yùn)行時(shí)，工作壓力約為8.8公斤/厘米，溫度為155攝氏度。

圖1  1~6號(hào)反應(yīng)器照片

該裝置于1972年建成并投產(chǎn)，1974年2月27日，5號(hào)反應(yīng)器出現(xiàn)裂紋，反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物料從裂紋處滲漏。2月28日，管理層開會(huì)決定將5號(hào)反應(yīng)器拆走維修，并用一個(gè)連接管把4號(hào)反應(yīng)器與6號(hào)反應(yīng)器連接起來(lái)繼續(xù)生產(chǎn)。4號(hào)反應(yīng)器與6號(hào)反應(yīng)器的法蘭為29英寸，但現(xiàn)場(chǎng)只有20英寸的管道?，F(xiàn)場(chǎng)工程師計(jì)算這個(gè)管道可以承受液體的重量，也能承受操作壓力。這個(gè)跨接管有三段20英寸的管道以及兩段的膨脹接組成，并用腳手架做支撐。1972年4月1日完成此項(xiàng)連接工作。

圖2  臨時(shí)20英寸管道連接4號(hào)與6號(hào)反應(yīng)器

圖3   腳手架作為臨時(shí)管道的支撐

1972年6月1日，跨接管兩端的膨脹節(jié)發(fā)生撕裂，氧化反應(yīng)器中的環(huán)己烷大量泄漏，形成蒸汽云，隨后蒸汽云爆炸。

以下是導(dǎo)致膨脹節(jié)破裂的主要技術(shù)原因，結(jié)合報(bào)告中的證據(jù)和測(cè)試結(jié)果：

1. 設(shè)計(jì)缺陷

未考慮膨脹節(jié)的穩(wěn)定性：膨脹節(jié)在承受內(nèi)部壓力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生剪切力和彎矩，管道的彎曲和不對(duì)稱布局使膨脹節(jié)承受了超出其設(shè)計(jì)能力的力矩。

2. 材料選擇與安裝問(wèn)題

膨脹節(jié)材料局限性：膨脹節(jié)由不銹鋼制成，但其壁厚和強(qiáng)度不足以應(yīng)對(duì)運(yùn)行條件下的高壓力和溫度。

管道支撐不足：臨時(shí)旁路管的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)陋，僅由臨時(shí)腳手架支撐。這種支撐無(wú)法有效約束管道在壓力和熱膨脹下的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致膨脹節(jié)承受額外的機(jī)械應(yīng)力。

3. 運(yùn)行條件超限

壓力和溫度過(guò)高：臨時(shí)旁路管運(yùn)行在約8.8 kg/cm2的壓力和155°C的溫度下，接近或超過(guò)膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)極限。SMRE測(cè)試表明，膨脹節(jié)在類似條件下會(huì)發(fā)生快速失效。報(bào)告提到，操作過(guò)程中可能存在壓力波動(dòng)，尤其是在啟動(dòng)或調(diào)整過(guò)程中，這些波動(dòng)可能進(jìn)一步加劇膨脹節(jié)的疲勞和應(yīng)力集中。

熱膨脹未充分考慮：高溫運(yùn)行導(dǎo)致管道和膨脹節(jié)的熱膨脹，但臨時(shí)旁路管的設(shè)計(jì)未充分考慮熱膨脹引起的位移。膨脹節(jié)因此承受了額外的拉伸和壓縮應(yīng)力，導(dǎo)致疲勞失效。

4. 缺乏工程驗(yàn)證

無(wú)專業(yè)設(shè)計(jì)審查：臨時(shí)旁路管由現(xiàn)場(chǎng)工程師設(shè)計(jì)和安裝，然而他們?nèi)鄙賹I(yè)機(jī)械工程資質(zhì)。報(bào)告明確指出，工程部門在關(guān)鍵時(shí)期缺乏合格的機(jī)械工程師，導(dǎo)致設(shè)計(jì)未經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算和驗(yàn)證。沒(méi)有進(jìn)行應(yīng)力分析或管道動(dòng)力學(xué)分析，也未參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這直接導(dǎo)致設(shè)計(jì)缺陷未被發(fā)現(xiàn)。

測(cè)試不足：臨時(shí)旁路管在安裝后僅進(jìn)行了簡(jiǎn)單的水壓測(cè)試，未模擬實(shí)際運(yùn)行條件下的高溫高壓環(huán)境，這無(wú)法發(fā)現(xiàn)膨脹節(jié)在動(dòng)態(tài)載荷下的潛在問(wèn)題。

現(xiàn)在許多PSM的書籍和資料把Flixborough事故作為沒(méi)有執(zhí)行MOC的典型案例，典型的書籍是CCPS《工藝安全管理：變更管理導(dǎo)則》，關(guān)于Flixborough事故沒(méi)有執(zhí)行MOC描述如下：

在事故發(fā)生之前，管道設(shè)計(jì)的變更并沒(méi)有經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)審查和批準(zhǔn)。參與臨時(shí)管道設(shè)計(jì)安裝的維修人員不了解如何設(shè)計(jì)帶膨脹節(jié)的大口徑管道。正如官方報(bào)告指出：“…… 那些參與設(shè)計(jì)和安裝的人員沒(méi)有意識(shí)到這項(xiàng)工作已經(jīng)超出了他們的專業(yè)能力”。因此，應(yīng)該有一個(gè)有效的變更管理系統(tǒng)在變更實(shí)施前發(fā)現(xiàn)存在的設(shè)計(jì)缺陷，從而避免災(zāi)難發(fā)生。

變更管理是企業(yè)為了快速進(jìn)行工藝設(shè)施和技術(shù)變更的一種工具，是企業(yè)為了提高效率，沒(méi)有通過(guò)設(shè)計(jì)公司進(jìn)行設(shè)計(jì)，憑借自己人員的技術(shù)能力，改變?cè)瓉?lái)的設(shè)計(jì)意圖。變更管理的核心是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，筆者查閱了相關(guān)的變更管理標(biāo)準(zhǔn)，包括AQ/T 3034-2022, T/CCSAS 007-2020, 以及CCPS書籍《工藝安全管理：變更管理導(dǎo)則》中關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法與工具，都無(wú)法識(shí)別Flixborough的危害。在現(xiàn)實(shí)情況下，幾乎也很難找到一家設(shè)計(jì)公司去做這樣的設(shè)計(jì)應(yīng)力計(jì)算。因此就算Nypro公司執(zhí)行了MOC程序，大概率只是走個(gè)審批流程， 這個(gè)事故也很難避免。

報(bào)告指出，缺乏專業(yè)工程審查、不充分的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理層監(jiān)督是導(dǎo)致事故的關(guān)鍵因素。雖然嚴(yán)格執(zhí)行MOC程序可能難以完全避免類似事故，但通過(guò)優(yōu)化MOC流程、增強(qiáng)技術(shù)支持和培養(yǎng)安全文化可以顯著降低風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合Flixborough案例的教訓(xùn)，以下是針對(duì)化工企業(yè)MOC的具體建議：

1. 完善MOC程序的結(jié)構(gòu)與執(zhí)行

建立明確的MOC流程：制定詳細(xì)的MOC政策，涵蓋所有工藝變更（設(shè)備、操作、材料等）。明確每個(gè)變更需經(jīng)過(guò)的步驟：識(shí)別、評(píng)估、批準(zhǔn)、實(shí)施和驗(yàn)證。

參考Flixborough案例，臨時(shí)旁路管未經(jīng)過(guò)充分設(shè)計(jì)審查。建議MOC流程要求任何臨時(shí)或永久變更都需提交詳細(xì)的工程設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告。

分級(jí)管理變更：根據(jù)變更的復(fù)雜性和潛在風(fēng)險(xiǎn)，分為低、中、高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。高風(fēng)險(xiǎn)變更（如涉及高壓/高溫工藝的管道修改）需高級(jí)管理層和外部專家審查。

Flixborough的旁路管屬高風(fēng)險(xiǎn)變更，然而由不具備機(jī)械工程資質(zhì)的工程師設(shè)計(jì)。建議高風(fēng)險(xiǎn)變更必須由專業(yè)工程師（如注冊(cè)機(jī)械工程師）簽字確認(rèn)。

強(qiáng)制記錄與追溯：所有MOC相關(guān)文檔（設(shè)計(jì)圖紙、計(jì)算、測(cè)試結(jié)果、批準(zhǔn)記錄）需存檔并可追溯。Flixborough缺乏詳細(xì)的旁路管設(shè)計(jì)記錄，阻礙了事故調(diào)查。

2. 加強(qiáng)技術(shù)審查與工程支持

引入專業(yè)工程團(tuán)隊(duì)：確保企業(yè)內(nèi)部或通過(guò)外部咨詢擁有合格的機(jī)械、化學(xué)和工藝工程師。Flixborough工程部門因首席工程師離職而薄弱，導(dǎo)致無(wú)人能識(shí)別旁路管設(shè)計(jì)缺陷。

建議設(shè)立跨學(xué)科技術(shù)委員會(huì)審查重大變更，特別是在涉及高壓/高溫工藝時(shí)。

進(jìn)行全面的工程分析：要求MOC包括應(yīng)力分析、管道動(dòng)力學(xué)分析和熱膨脹計(jì)算。Flixborough的彎管旁路管未考慮膨脹節(jié)的剪切力和彎矩導(dǎo)致破裂。

3. 強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與危害分析

實(shí)施HAZOP和FMEA：對(duì)每一項(xiàng)變更進(jìn)行危害與可操作性分析（HAZOP）和失效模式與影響分析（FMEA）。Flixborough未對(duì)旁路管進(jìn)行系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，未能預(yù)測(cè)膨脹節(jié)破裂的風(fēng)險(xiǎn)。

4. 提升管理層與安全文化

明確管理層責(zé)任：高層管理人員需對(duì)MOC的執(zhí)行負(fù)責(zé)。建議指定一名高級(jí)管理者（如技術(shù)總監(jiān)）監(jiān)督MOC流程。

Flixborough的管理層多為化學(xué)工程師，缺乏機(jī)械工程專業(yè)知識(shí)。建議管理團(tuán)隊(duì)包括多元化的技術(shù)背景，或聘請(qǐng)外部顧問(wèn)。

培養(yǎng)安全優(yōu)先文化：通過(guò)培訓(xùn)和案例分析（如Flixborough事故）提高員工對(duì)變更風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)。報(bào)告指出，安全與培訓(xùn)經(jīng)理角色模糊，影響了安全管理。

鼓勵(lì)員工報(bào)告潛在問(wèn)題，設(shè)立匿名反饋機(jī)制，避免因生產(chǎn)壓力忽視安全。

定期審計(jì)與反饋：每年對(duì)MOC流程進(jìn)行內(nèi)部和第三方審計(jì)，確保合規(guī)性和有效性。Flixborough缺乏有效的安全監(jiān)督機(jī)制。