2023年6月，美国化学品安全与危害调查委员会(U.S.ChemicalSafetyandHazardInvestigationBoard，以下简称“CSB”)发布了一起典型的交叉作业事故调查报告。尽管事故死伤人数较少，但却对异常工况时的作业安全具有典型警示意义。通过梳理本次事故的原因，为我国企业避免交叉作业事故提供借鉴。
2020年11月13日，美国Wacker多晶硅工厂在停车检维修更换“换热器”期间存在交叉作业，作业过程中HCl气体泄漏，导致1人死亡、3人重伤。
事故直接原因是承包商JakeMarshall作业人员对位于五楼平台的换热器石墨出口管道上的法兰螺栓施加了过大的扭矩，导致换热器石墨出口破裂，HCl气体泄漏，该人员重伤。
该五楼平台只有一个楼梯供人员出入，事故发生时，平台上JakeMarshall和PenGulf等7名人员同时分别开展扭矩检查作业和保温作业(如图1)。
图1 PenGulf和JakeMarshall的作业地点（图片来源：CSB调查报告）
由于HCl气体泄漏的位置离唯一的楼梯口较近，为逃生，3名PenGulf人员从距离地面约70ft(约21m)高的管道爬下，结果全部坠落，其中1人身亡，2人重伤。除人员伤亡外，Wacker的财产损失达21.4万美元。
事故发生的前前后后
01
事故换热器简介
事故换热器位于距离地面约70ft(约21m)的5楼平台，该平台仅有一人出入楼梯。事故换热器由碳钢壳体(介质为冷却水)和石墨管束(介质为HCl)组成。换热器HCl气体出口(即为事故发生部位)为石墨材质，连接该石墨出口的管道材料为聚四氟乙烯(以下简称“PTFE”)和内衬PTFE的碳钢。其中，将设备连接到换热器石墨出口的螺栓的扭矩值建议为15ft-lbs，连接内衬PTFE的碳钢管道的组件所需扭矩值为40ft-lbs～67ft-lbs(如图2)。
图2 HCl气体泄漏处（图片来源：CSB调查报告）
02
事故发生前
2020年11月2日，HCl再生单元计划开展为期两周的停车检维修，并更换了换热器。11月12日晚，HCl再生单元重启，于次日上午7时达到正常运行状态。
2020年11月13日上午8时，Wacker指示承包商JakeMarshall人员检查位于5层的换热器HCl气体出口管道上所有螺栓的扭矩。Wacker提供了管道安装手册，但仅有PTFE-PTFE管道连接的扭矩值，并未提及连接到换热器石墨出口的螺栓的扭矩值。
事故发生前，Wacker曾提供过换热器的设计图纸，其中规定了连接到换热器石墨出口的螺栓的扭矩值为15ft-lbs。然而该图纸在事故当日并未带至现场。
03
事故发生
2020年11月13日上午9点15分，4名PenGulf人员为位于5层的管道开展保温作业。由于并未被提前告知同日同一层有扭矩检查作业，因此4人仅身着最低要求的个体防护装备。上午10点，3名JakeMarshall人员身穿全身防化服、橡胶靴、橡胶手套，佩戴带有酸性气体滤芯的全面罩呼吸器，来到5层进行扭矩检查。
在开始检查扭矩前，JakeMarshall熟练工指导学徒工如何拧紧螺栓，并提供了一把扭矩设置为40ft-lbs的扳手后走到另一边汇报工作。随后，学徒工使用该扳手检查蓝色螺栓的扭矩(该螺栓的建议扭矩值为15ft-lbs)(如图2)。
上午10点04分，换热器石墨出口破裂，HCl气体泄漏。学徒工试图逃离时防化服被卡住撕裂，导致其皮肤被灼伤。迅速扩散的白色烟雾在约15s充满该区域，人员无法看清周围环境。由于必须穿过HCl气体泄漏区域才能从唯一的楼梯逃生，为躲避烟气，3名PenGulf员工选择从建筑一侧的管道爬下，均坠落在地，其中1人死亡，2人重伤，气体泄漏持续大约3min。
事故缘何发生
CSB认为，事故原因是换热器出口管道法兰螺栓被施加过大的扭矩，导致换热器出口破裂，HCl气体泄漏。其中，缺乏书面规程及危险能量控制不足导致事故发生，交叉作业管理不善及有限的逃生通道造成事故扩大化。
01
事故起源
(1)泄漏根源
CSB调查发现，泄漏位置在换热器石墨出口的碳钢环下，该环与进行扭矩检查的蓝色螺栓相连。分析测试结果表明，换热器石墨出口的破裂是由于顶部法兰完全周向断裂导致。
经查，换热器石墨出口和HCl气体管道之间存在径向错位(如图2)，这种错位可能会施加外部载荷，从而导致出口处产生应力。通常可通过膨胀节减少该应力，但是如果在法兰连接处施加足够的扭矩，错位的应力有可能会成为导致换热器石墨出口破裂的驱动力。
因此，CSB认为，换热器石墨出口破裂是由于连接石墨出口与PTFE内衬管道的螺栓扭矩过大造成的。
(2)书面规程
CSB调查发现，Wacker依赖口头传达指令，缺乏书面规程。本次事故中，换热器扭矩检查作业就是通过口头指令层层传达，导致相关人员对作业步骤和安全措施产生误解。例如，作业人员对“热扭矩”的理解不一致：部分认为是指热循环后冷却条件下的再扭矩;部分则认为是指在现场实时操作条件下的扭矩。
此外，Wacker缺乏专门的换热器检维修规程，其提供给承包商的手册仅为安装使用手册，并非检维修手册，且其中缺乏对PTFE-石墨连接的要求。
因此，CSB建议，Wacker针对扭矩检查制定详细规程，一方面通过书面形式明确表述不同的扭矩规格，另一方面在规程中明确定义相关术语，消除对“热扭矩”等术语的误解，并及时开展相关培训。
(3)能量控制
Wacker认为，管线打开作业是为设备检维修做准备的作业。因扭矩检查作业并不涉及主动打开管线，因此尽管该作业涉及含有危险化学品的设备，但Wacker并未将其定义为管线打开作业，故而安全作业票中没有考虑能量控制措施。
CSB认为，Wacker在发放安全作业票之前，未开展风险分析以确定是否可以在运行设备上安全进行扭矩检查作业，也未采取安全措施以降低相关风险。
02
事故扩大
(1)交叉作业
根据Wacker安全作业票标准化操作流程(StandardOperatingProcedure，以下简称“SOP”)，识别交叉作业的最佳时机是在作业票审批人的作业现场检查期间。
然而，当扭矩检查作业票审批人确认现场作业条件时，PenGulf人员未在5楼。且保温作业票审批人仅审查了PenGulf的保温作业区域。因此，两名作业票审批人均未识别到交叉作业的风险。
SOP要求作业票审批人在控制中心张贴相关作业票。然而Wacker作业票张贴混乱，部分在控制室的展示板上，部分在区域经理办公桌上，导致审批人员无法及时获取是否存在交叉作业的信息。
因此，CSB建议Wacker制定并实施交叉作业规程，该规程要能够识别可能存在的交叉作业;识别作业间相互作用的潜在危险;制定并实施安全措施，确保交叉作业安全;协调沟通交叉作业人员，如信息共享等;将应急响应纳入交叉作业的规划和协调。
(2)安全出口
事故前3个月，Wacker曾开展过程危害分析(ProcessHazardAnalysis，以下简称“PHA”)，在该分析中提到了4楼和5楼平台仅设置一个出口的风险，建议在平台另一端安装第二出口。然而，管理层认为该建筑符合现有建筑标准，并未采纳前述建议。
国内外交叉作业的典型事故
CSB指出，当同一时间和区域同时开展两个及以上作业时，作业间可能相互干扰，增加风险或引入新的风险。历史上曾发生多起涉及交叉作业的事故，导致无谓的人员伤亡。
01
美国事故
2020年9月21日，美国某工厂在动火作业时发生火灾事故，造成2人死亡。事故原因是两家承包商在纸浆漂白装置的两个相连设备内同时开展检维修作业，一方动火作业时引燃树脂造成火灾，且动火作业方并未将相关情况告知其他工作人员。
2008年11月11日，美国某公司发生液体肥料储罐破裂事故，造成2人受伤，20万gal肥料泄漏。事故原因是储罐液体肥料充装作业的同时，开展储罐漏点密封处理作业。充装肥料形成的高压导致储罐分裂倒塌，致使密封处理作业人员重伤。
02
国内事故
2022年3月14日，某公司发生一起火灾事故，造成7人死亡。事故原因是在烟道垂直段内部开展的动火作业引发火灾，火灾烟气窜入脱硫塔，造成在喷淋层作业的7人中毒窒息死亡。
2020年4月30日，某公司电捕焦油器发生燃爆事故，造成4人死亡。事故原因是2人在电捕焦油器顶部进行变压器接线作业，同时，另2人开展防腐堵漏作业。由于未有效切断煤气来源，煤气漏入电捕焦油器内部，与空气形成爆炸性混合气体，遇明火发生燃爆，造成4人死亡。
事故告诉我们什么
01
重视交叉作业的影响
作业前开展风险评估。在任何作业活动前，均应通过风险评估来识别和控制交叉作业，根据风险评估结果制定相应的安全措施和应急预案。
建立有效沟通和协调机制。确需开展交叉作业时，应召开启动会，以便作业相关方讨论各项作业活动，了解相互之间可能造成的影响，并指定专职人员进行安全检查与协调。
现场人员最少化。出现异常工况时，进行现场处置的同一部位原则上不要开展交叉作业。
02
严格按照书面规程操作 避免口头传达错误
书面规程应明确人员在作业过程中需要采取的步骤和方法，确保作业的一致性和准确性。禁止仅口头传达指令，因为容易发生歧义或不理解的情况。
03
确保每个术语都有明确的定义和统一的理解
在制度或规程中，应明确定义涉及过程装置的任何作业术语，避免对同一术语的不同理解或解释，以提高工作效率并促进团队之间的良好沟通。
04
加强危险能量控制
在对含有危险能量的设备或管线开展作业活动时，无论是否主动打开设备或管线，均应考虑对危险能量的控制，进行风险评估，以确定是否需要采取相关安全措施。
05
严格落实风险评估方法的建议措施
PHA是识别、评估和控制过程危害的重要工具。尽管建筑标准规范是设备设计的重要基础，但该标准规范并不一定会考虑过程带来的危害，因此企业应重视并执行PHA给出的建议。
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