1974年6月1日，位于英國林肯郡Flixborough鎮(zhèn)的DSM控股的Nypro工廠發(fā)生了一次嚴重的爆炸和火災事故，導致28人死亡，超過百人受傷，并造成了巨大的經(jīng)濟損失。這次事故不僅震驚了整個化工行業(yè)，也促使全球范圍內(nèi)對化工安全管理和風險評估體系進行了深刻的反思?；ぐ踩I域稱這個事故為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個反應器（R252至R2526）組成的鏈條中進行的，每個反應器都比前一個反應器低14英寸，反應器之間的物料流動靠重力流動。反應器底部通入空氣，環(huán)己烷與空氣反應生產(chǎn)環(huán)己酮與環(huán)己醇運行時，工作壓力約為8.8公斤/厘米，溫度為155攝氏度。

圖1  1~6號反應器照片

該裝置于1972年建成并投產(chǎn)，1974年2月27日，5號反應器出現(xiàn)裂紋，反應器內(nèi)反應物料從裂紋處滲漏。2月28日，管理層開會決定將5號反應器拆走維修，并用一個連接管把4號反應器與6號反應器連接起來繼續(xù)生產(chǎn)。4號反應器與6號反應器的法蘭為29英寸，但現(xiàn)場只有20英寸的管道?，F(xiàn)場工程師計算這個管道可以承受液體的重量，也能承受操作壓力。這個跨接管有三段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日完成此項連接工作。

圖2  臨時20英寸管道連接4號與6號反應器

圖3   腳手架作為臨時管道的支撐

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。

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

1. 設計缺陷

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，會產(chǎn)生剪切力和彎矩，管道的彎曲和不對稱布局使膨脹節(jié)承受了超出其設計能力的力矩。

2. 材料選擇與安裝問題

膨脹節(jié)材料局限性：膨脹節(jié)由不銹鋼制成，但其壁厚和強度不足以應對運行條件下的高壓力和溫度。

管道支撐不足：臨時旁路管的支撐結(jié)構(gòu)設計簡陋，僅由臨時腳手架支撐。這種支撐無法有效約束管道在壓力和熱膨脹下的運動，導致膨脹節(jié)承受額外的機械應力。

3. 運行條件超限

壓力和溫度過高：臨時旁路管運行在約8.8 kg/cm2的壓力和155°C的溫度下，接近或超過膨脹節(jié)的設計極限。SMRE測試表明，膨脹節(jié)在類似條件下會發(fā)生快速失效。報告提到，操作過程中可能存在壓力波動，尤其是在啟動或調(diào)整過程中，這些波動可能進一步加劇膨脹節(jié)的疲勞和應力集中。

熱膨脹未充分考慮：高溫運行導致管道和膨脹節(jié)的熱膨脹，但臨時旁路管的設計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力，導致疲勞失效。

4. 缺乏工程驗證

無專業(yè)設計審查：臨時旁路管由現(xiàn)場工程師設計和安裝，然而他們?nèi)鄙賹I(yè)機械工程資質(zhì)。報告明確指出，工程部門在關鍵時期缺乏合格的機械工程師，導致設計未經(jīng)過必要的計算和驗證。沒有進行應力分析或管道動力學分析，也未參考相關標準，這直接導致設計缺陷未被發(fā)現(xiàn)。

測試不足：臨時旁路管在安裝后僅進行了簡單的水壓測試，未模擬實際運行條件下的高溫高壓環(huán)境，這無法發(fā)現(xiàn)膨脹節(jié)在動態(tài)載荷下的潛在問題。

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

在事故發(fā)生之前，管道設計的變更并沒有經(jīng)過設計審查和批準。參與臨時管道設計安裝的維修人員不了解如何設計帶膨脹節(jié)的大口徑管道。正如官方報告指出：“…… 那些參與設計和安裝的人員沒有意識到這項工作已經(jīng)超出了他們的專業(yè)能力”。因此，應該有一個有效的變更管理系統(tǒng)在變更實施前發(fā)現(xiàn)存在的設計缺陷，從而避免災難發(fā)生。

變更管理是企業(yè)為了快速進行工藝設施和技術(shù)變更的一種工具，是企業(yè)為了提高效率，沒有通過設計公司進行設計，憑借自己人員的技術(shù)能力，改變原來的設計意圖。變更管理的核心是風險評估，筆者查閱了相關的變更管理標準，包括AQ/T 3034-2022, T/CCSAS 007-2020, 以及CCPS書籍《工藝安全管理：變更管理導則》中關于風險評估的方法與工具，都無法識別Flixborough的危害。在現(xiàn)實情況下，幾乎也很難找到一家設計公司去做這樣的設計應力計算。因此就算Nypro公司執(zhí)行了MOC程序，大概率只是走個審批流程， 這個事故也很難避免。

報告指出，缺乏專業(yè)工程審查、不充分的風險評估和管理層監(jiān)督是導致事故的關鍵因素。雖然嚴格執(zhí)行MOC程序可能難以完全避免類似事故，但通過優(yōu)化MOC流程、增強技術(shù)支持和培養(yǎng)安全文化可以顯著降低風險。結(jié)合Flixborough案例的教訓，以下是針對化工企業(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：制定詳細的MOC政策，涵蓋所有工藝變更（設備、操作、材料等）。明確每個變更需經(jīng)過的步驟：識別、評估、批準、實施和驗證。

參考Flixborough案例，臨時旁路管未經(jīng)過充分設計審查。建議MOC流程要求任何臨時或永久變更都需提交詳細的工程設計和風險評估報告。

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

Flixborough的旁路管屬高風險變更，然而由不具備機械工程資質(zhì)的工程師設計。建議高風險變更必須由專業(yè)工程師（如注冊機械工程師）簽字確認。

強制記錄與追溯：所有MOC相關文檔（設計圖紙、計算、測試結(jié)果、批準記錄）需存檔并可追溯。Flixborough缺乏詳細的旁路管設計記錄，阻礙了事故調(diào)查。

2. 加強技術(shù)審查與工程支持

引入專業(yè)工程團隊：確保企業(yè)內(nèi)部或通過外部咨詢擁有合格的機械、化學和工藝工程師。Flixborough工程部門因首席工程師離職而薄弱，導致無人能識別旁路管設計缺陷。

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

進行全面的工程分析：要求MOC包括應力分析、管道動力學分析和熱膨脹計算。Flixborough的彎管旁路管未考慮膨脹節(jié)的剪切力和彎矩導致破裂。

3. 強化風險評估與危害分析

實施HAZOP和FMEA：對每一項變更進行危害與可操作性分析（HAZOP）和失效模式與影響分析（FMEA）。Flixborough未對旁路管進行系統(tǒng)性風險評估，未能預測膨脹節(jié)破裂的風險。

4. 提升管理層與安全文化

明確管理層責任：高層管理人員需對MOC的執(zhí)行負責。建議指定一名高級管理者（如技術(shù)總監(jiān)）監(jiān)督MOC流程。

Flixborough的管理層多為化學工程師，缺乏機械工程專業(yè)知識。建議管理團隊包括多元化的技術(shù)背景，或聘請外部顧問。

培養(yǎng)安全優(yōu)先文化：通過培訓和案例分析（如Flixborough事故）提高員工對變更風險的認識。報告指出，安全與培訓經(jīng)理角色模糊，影響了安全管理。

鼓勵員工報告潛在問題，設立匿名反饋機制，避免因生產(chǎn)壓力忽視安全。

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