喬劍華，杜興元

（1.中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300222；2.天津港股份有限公司，天津 300461）

裝卸軟管因其確保貨物品質(zhì)性好、布置緊湊等優(yōu)點(diǎn)而成為液體化工碼頭、小型液體散貨碼頭常用裝卸設(shè)備[1]，但因軟管重量較大、易被破壞，在安裝與使用過(guò)程中有諸多不便。

碼頭軟管架作為一種專為裝卸軟管服務(wù)的輔助設(shè)施，通過(guò)合理設(shè)計(jì)軟管掛架使軟管處于安全彎曲狀態(tài)下在掛架內(nèi)移動(dòng)，并利用機(jī)械吊運(yùn)軟管以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了裝卸軟管作業(yè)時(shí)軟管易被破壞、勞動(dòng)量大、機(jī)械化程度低的難題，具有一定的優(yōu)越性。本文通過(guò)福建泉州“11.4”碳九泄漏事故實(shí)例，分析事故原因，解析常用軟管保護(hù)措施及其存在的不足，論述了軟管架對(duì)裝卸軟管的保護(hù)措施。

1 事故過(guò)程及原因分析

1.1 事故過(guò)程

2018年11月3日16時(shí)左右，“天桐1號(hào)”油輪靠泊泉港東港石化公司碼頭，擬裝載工業(yè)用裂解碳九。18時(shí)30分左右，開(kāi)始裝船準(zhǔn)備工作，因軟管吊長(zhǎng)期處于故障狀態(tài)，操作人員違規(guī)操作，人工拖拽裝卸軟管進(jìn)行船岸連接，并用繩索固定軟管兩端。19時(shí)12分，開(kāi)始裝船作業(yè)。11月4日凌晨，隨著潮位降低、船重增加，船體不斷下沉，連接岸、船的軟管也隨之不斷下拉，由于連接岸、船的軟管兩端都被繩索固定，致使下拉的長(zhǎng)度受限。0時(shí)58分許，強(qiáng)大拉力將軟管拉裂，裂解碳九從破裂處外泄。1時(shí)13分，碼頭作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)泄漏，立即采取停泵關(guān)閥措施。1時(shí)21分，泄漏停止、開(kāi)始收集泄漏物。此事故共泄漏69.1 t工業(yè)用裂解碳九，對(duì)周邊環(huán)境造成了污染，同時(shí)經(jīng)濟(jì)損失較大、社會(huì)影響很大[2]。

1.2 事故原因分析

此次事故的直接原因是操作人員誤操作所致，根本原因是安全管理和監(jiān)督不到位。誤操作包括拖拽軟管和用繩索固定軟管兩端。繩索對(duì)于軟管而言屬鋒利邊緣，對(duì)軟管既有軸向的拉伸力，又有徑向的剪切力，使用繩索直接搬移、起吊和懸掛軟管會(huì)對(duì)軟管造成破壞。因潮汐變化或貨物裝卸時(shí)船舶吃水的不同，會(huì)使船舶上升或下降，為避免軟管太短被過(guò)度拉伸或太長(zhǎng)被擠壓、過(guò)度彎曲，需操作人員及時(shí)調(diào)整軟管長(zhǎng)度、位置，因此碼頭公司應(yīng)有明確的安全管理制度，要求操作人員定期對(duì)會(huì)引起軟管狀態(tài)改變的各種情況進(jìn)行檢查、調(diào)整，并嚴(yán)格監(jiān)督執(zhí)行情況。因管理不到位，作業(yè)時(shí)操作人員進(jìn)行了一系列的誤操作，特別是未能及時(shí)調(diào)整軟管長(zhǎng)度，使軟管過(guò)短，在船舶拉力、繩索拉力、繩索剪切力的共同作用下，軟管被拉裂，導(dǎo)致了事故的發(fā)生。

2 裝卸軟管簡(jiǎn)介

2.1 軟管分類

軟管按材料可分為金屬軟管、耐油橡膠軟管和復(fù)合軟管[3]。金屬軟管是由柔性體與接頭組成，柔性體一般由波紋管或波紋管外加網(wǎng)套組成；橡膠軟管由內(nèi)襯層、增強(qiáng)層、外覆層構(gòu)成，還可有適當(dāng)?shù)母郊釉鰪?qiáng)層、導(dǎo)電連接線、管接頭芯桿、法蘭及浮力材料層和緩沖層[4]。復(fù)合軟管是一種新型輸送軟管，是金屬軟管和橡膠軟管的理想替代品，由一種以包覆處理后的高強(qiáng)度鋼絲連續(xù)纏繞成型的芯層為增強(qiáng)骨架、采用高分子聚合材料加工復(fù)合成一體的復(fù)合管，其結(jié)構(gòu)一般由內(nèi)加強(qiáng)鋼圈、外加強(qiáng)鋼圈、與輸送介質(zhì)兼容的接觸介質(zhì)層、密封加強(qiáng)層以及能抗臭氧耐磨的有機(jī)纖維外層組成[5]。

2.2 裝卸軟管使用要求

在裝卸軟管的安裝、使用時(shí)，具體要求如下：軟管需時(shí)時(shí)處于自然伸直或自然彎曲狀態(tài)，其彎曲半徑應(yīng)大于軟管所允許的最小彎曲半徑，且禁止管體處于扭曲狀態(tài)；軟管應(yīng)避免與繩子、碼頭護(hù)輪坎、船舶欄桿等鋒利邊緣直接接觸，以避免軟管受剪切力而破壞；由于軟管的結(jié)構(gòu)特殊，在使用過(guò)程中應(yīng)避免拖拽軟管，以防其外部結(jié)構(gòu)被磨損而縮短使用壽命、進(jìn)而成為安全生產(chǎn)隱患。

3 常用軟管保護(hù)措施及存在的不足

3.1 常用軟管保護(hù)措施

由于軟管易被過(guò)度彎曲、扭曲、拉伸、受鋒利邊緣切割等而破壞，常采取如下措施保護(hù)軟管：

1）因軟管與法蘭相接處較硬而使其過(guò)渡段易被過(guò)度彎曲，為了避免被過(guò)度彎曲，在與工藝管道和船舶管匯等相接處，常對(duì)軟管進(jìn)行支撐，此支撐也可避免工藝管道、船舶管匯承受過(guò)度的重量而損壞。

2）為了避免軟管被過(guò)度拉伸，當(dāng)軟管懸垂段過(guò)長(zhǎng)或水平段過(guò)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)增加支撐或懸掛。

3）為了避免軟管被尖銳邊緣損傷，在起吊、懸掛軟管時(shí)應(yīng)使用專用吊具，在護(hù)輪坎和船舶護(hù)欄等處應(yīng)裝有曲面鋼板或軟支撐加以保護(hù)。

4）在裝卸過(guò)程中，因船舶與碼頭間的相對(duì)高度時(shí)時(shí)變化，需人工調(diào)整軟管位置以免軟管因受力不當(dāng)、過(guò)度彎曲、夾擠或過(guò)度拉伸等原因損壞。

現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)實(shí)景見(jiàn)圖1。

圖1 常規(guī)裝卸軟管作業(yè)Fig.1 Actual situation of common loading&unloading hose operation

3.2 存在的不足

常規(guī)碼頭中軟管工作環(huán)境較差。因軟管易被破壞，加上軟管自重大而需多人搬運(yùn)，常有拖拽軟管、過(guò)度彎曲軟管、違規(guī)起吊、缺少必要支撐等情況發(fā)生，這些操作輕則會(huì)縮短軟管的使用壽命、成為安全隱患，重則會(huì)造成軟管被破壞、引發(fā)事故、影響安全生產(chǎn)。

軟管作業(yè)的自動(dòng)化程度低、勞動(dòng)量大。常規(guī)的裝卸軟管由3～4節(jié)8～10 m的軟管通過(guò)法蘭連接而成，需多個(gè)操作人員將其搬運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)、連接法蘭，再吊運(yùn)至甲板、對(duì)接管匯，裝卸過(guò)程中還需人工調(diào)整軟管位置以免其被破壞，整個(gè)作業(yè)的自動(dòng)化程度較低；同時(shí)，軟管較笨重，以較輕的DN200復(fù)合軟管為例，充液時(shí)重約48～58 kg/m（自重約22 kg/m），作業(yè)過(guò)程中要移動(dòng)軟管非常費(fèi)力，有時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)操作人員因搬運(yùn)不動(dòng)而拖拽軟管的情況、給安全生產(chǎn)埋下隱患。另外，因勞動(dòng)量大、操作人員往往會(huì)對(duì)調(diào)整軟管的工作比較反感、怠倦，從而可能造成調(diào)整不及時(shí)，給安全生產(chǎn)帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)。

4 碼頭軟管架的設(shè)備特點(diǎn)

碼頭軟管架是一種由軟管升降機(jī)系統(tǒng)、框架式鋼結(jié)構(gòu)組成，輔助軟管作業(yè)的新型港口設(shè)施。軟管升降機(jī)系統(tǒng)包括防爆電機(jī)、電控系統(tǒng)、鋼絲繩及卷筒、減速器、軟管掛架等?？蓪?shí)現(xiàn)利用機(jī)械吊運(yùn)軟管，且能確保軟管時(shí)時(shí)處于安全使用狀態(tài)，方便船-岸連接[6]，其立面圖見(jiàn)圖2。

圖2 碼頭軟管架立面圖（m）Fig.2 The vertical view of terminal hose tower（m）

4.1 提升碼頭自動(dòng)化程度

在使用碼頭軟管架的碼頭中，將軟管整齊地吊垂在軟管架內(nèi)，免除了常規(guī)作業(yè)前多人搬運(yùn)軟管、連接軟管的工序。在進(jìn)行船-岸連接時(shí)，只需操作人員1操作電控系統(tǒng)上按鈕或遙控器，啟動(dòng)或停止防爆電動(dòng)機(jī)，防爆電動(dòng)機(jī)提供扭矩驅(qū)動(dòng)鋼絲繩卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)、收放鋼絲繩，從而提升或下降軟管掛架。因軟管接管端固定于工藝管道，當(dāng)軟管掛架被提升或下降時(shí)，軟管將在掛架內(nèi)移動(dòng)，使軟管接船端的長(zhǎng)度縮短或伸長(zhǎng)，接船端高度也隨之變化，可實(shí)現(xiàn)軟管接船端的高度、長(zhǎng)度適宜；同時(shí)，操作人員2操作軟管吊按鈕或遙控器，使吊臂仰、俯、回轉(zhuǎn)，收放軟管吊鋼絲繩，起吊軟管接船端至船舶甲板管匯處，輔助船-岸連接（此輔助工作也可由船員利用船吊完成）。裝卸作業(yè)過(guò)程中，只需1個(gè)操作人員再次操作電控系統(tǒng)按鈕或遙控器便可輕松完成調(diào)整軟管接船端長(zhǎng)度及高度的工作。作業(yè)完成后，只需操作電控系統(tǒng)將軟管再次吊垂，免除了常規(guī)作業(yè)后人工拆卸軟管、搬運(yùn)軟管的工序[7]。

上述整個(gè)作業(yè)過(guò)程，僅需2個(gè)操作人員便可完成，并且操作簡(jiǎn)單、省力，較常規(guī)碼頭裝卸軟管作業(yè)需5～6個(gè)操作人員、且勞動(dòng)量大的情況，具有較大的進(jìn)步，改善了勞動(dòng)條件的同時(shí)也提升了作業(yè)的自動(dòng)化程度。軟管架的操作、功能與裝卸臂類似，區(qū)別只在于對(duì)于船舶高度變化的適應(yīng)性，裝卸臂在一定范圍內(nèi)可自適應(yīng)，而軟管架還需人工干預(yù)。

4.2 提升碼頭作業(yè)安全性

合理地設(shè)計(jì)軟管掛架確保軟管的彎曲安全。軟管掛架是由2塊三角形鋼板加5個(gè)定滑輪組成，見(jiàn)圖3。為了掛架內(nèi)軟管彎曲合理，選用了5個(gè)定滑輪，并按照軟管的彎曲要求固定在2塊三角形鋼板間。安裝這5個(gè)定滑輪可對(duì)軟管提供多點(diǎn)支撐，確保軟管彎曲狀態(tài)的安全。根據(jù)軟管對(duì)懸掛吊具的要求，選用較大直徑、材質(zhì)較軟的定滑輪、且對(duì)定滑輪表面進(jìn)行特殊加工以增加與軟管的接觸面，更有效地支撐軟管，避免因定滑輪太小而對(duì)軟管產(chǎn)生鋒利邊緣效果造成破壞。當(dāng)軟管掛架上下移動(dòng)時(shí)，定滑輪受摩擦力而滾動(dòng)，此時(shí)，軟管與滑輪的接觸面間無(wú)相對(duì)位移，可使軟管免受磨損。

圖3 軟管掛架圖Fig.3 Drawing of hose hanger

結(jié)合工藝管道接口向上安裝，可避免與工藝管道相接處過(guò)度彎曲；作業(yè)過(guò)程中，只需操作人員定期關(guān)注軟管的狀態(tài)、調(diào)整其長(zhǎng)度適宜，便可使軟管時(shí)時(shí)處于安全使用工況，提升了碼頭作業(yè)安全性，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)實(shí)景如圖4。

圖4 碼頭軟管架作業(yè)Fig.4 The operation status of terminal hose tower

4.3 節(jié)省水工投資

因液體化工碼頭裝卸貨物的種類多、保質(zhì)保量要求高，使得碼頭中工藝管道數(shù)量較多。為了保證物料的數(shù)量和質(zhì)量，業(yè)主還常常要求工藝管道需具有清管球掃線的功能。受設(shè)備安裝間距、清管作業(yè)操作空間等限制，常規(guī)碼頭所采用的工藝管道單層敷設(shè)于碼頭面上，往往會(huì)造成裝卸區(qū)較長(zhǎng)、工作平臺(tái)較大、水工投資較高的問(wèn)題。

軟管架的鋼結(jié)構(gòu)可為工藝管道的敷設(shè)提供立體空間，工藝管道可雙層、多層敷設(shè)于鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而減小作業(yè)區(qū)長(zhǎng)度，節(jié)省部分投資[8]。

4.4 其它

使用軟管架，可提高大口徑軟管裝卸的工作效率、增加泊位通過(guò)能力；通過(guò)中間無(wú)連接的一整條軟管，改變了常規(guī)裝卸軟管由多節(jié)軟管通過(guò)法蘭連接的狀況，既可縮短輔助作業(yè)時(shí)間，又可消除常規(guī)軟管中間法蘭泄漏的可能性，有利于作業(yè)安全和環(huán)境保護(hù)。但由于需采購(gòu)軟管升降機(jī)、建造軟管架鋼結(jié)構(gòu)等多項(xiàng)投入，加大了工程投資。

5 結(jié)語(yǔ)

碼頭軟管架是一種新型港口裝卸輔助設(shè)備，具有一定的優(yōu)越性，其操作方便，提升了液體化工碼頭的機(jī)械自動(dòng)化程度，改善了軟管的安裝、使用環(huán)境，可確保軟管時(shí)時(shí)處于安全工況下；同時(shí)具有可立體安裝工藝設(shè)備而節(jié)省部分投資、可減少操作人員人數(shù)而便于企業(yè)管理、可縮短輔助作業(yè)時(shí)間而增加泊位通過(guò)能力等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的推廣使用前景。