根据《辽宁盘锦浩业化工有限公司“1•15”重大爆炸着火事故调查报告》，从事故发生的深层次原因来看，或者说引发事故的根本原因来看，是项目建设期间，在施工单位建议下，建设单位未经设计变更擅自决定将事故管道用20#钢代替316不锈钢，而监理、竣工验收及监督检验等过程均未发现事故管道材质与设计不符问题，降低了管道耐介质腐蚀性能。

发生事故的管道流经介质为经酸洗、碱洗后的反应流出物，具有酸、碱腐蚀性。316不锈钢（0Cr17Ni12Mo2）因其成分中添加了Mo元素，具有较强的抗腐蚀性，可在苛酷的条件下使用；而20#钢不怕强硫酸怕稀硫酸，对于盐酸、硝酸、磷酸等都不具备抗腐性能，且长期在碱液浸泡情况下会发生碱脆裂。

事故的发生再次提醒，生产装置材质变更存在极高的风险，尤其是在酸碱环境下的压力管道的材质。按理说，这样的变更风险是不可接受的。那么疑问就来了，事故管道更换为20#钢是如何“过五关斩六将”，最后成功地“到达”装置中的呢？为了更好地分析事故管道材质变更出现的不规范，现根据事故调查报告梳理一下材质发生变更的过程。

最初设计：事故管道为烷基化装置水洗罐入口管道，涉及到浓酸、稀酸与碱性的环境，原管道设计规格为D168x7mm（D为管道外径）,设计压力为2.19MPa,工作压力为0.73MPa，设计温度为80℃，工作温度为48℃，设计材质为316奥氏体不锈钢（0Cr17Ni12Mo2）。

变更缘由：增加聚结器，水洗罐尺寸变更。根据生产工艺需要，要在流出物水洗罐中设置聚结器。为保证水洗罐烃相出口中残留（游离态）水量<50ppmv，聚结器专利商要求水洗罐壳体尺寸需由Φ1200mmx4000mm扩大至Φ3000mmx12000mm。根据水洗罐厂家返回的资料，设计院对原设计中水洗罐尺寸进行了变更，变更通知单中说明“所改变的管道上的材料、阀门及法兰垫片不变，弯头及管道数量变化不大，以现场实际施工核算为准”。

事故管道变更。由于水洗罐尺寸发生变更，水洗罐口径变粗（D273x7mm ），致使原先预制的316奥氏体不锈钢管材 （D168x7mm）不能满足安装需要，但订购符合条件的管道需要较长时间。为抢赶工期，在未经设计变更的情况下，浩业化工现场负责人同意中化十四建施工负责人提出的更换管道材质的建议，擅自决定将水洗混合器后手阀门和水洗混合器副线阀门至水洗罐段的管道（长度约11.2米）材质由316奥氏体不锈钢更换为20#钢。即下图中所示深色管道部分。

简单归纳一下：在项目建设期间，因增加聚结器的工艺变更，导致水洗罐设备变更，而水洗罐尺寸变大，管道口径相应变粗，原预制的316不锈钢管道不能满足要求。在施工单位建议下，建设单位未经设计变更擅自决定将事故管道用20#钢代替316不锈钢，降低了管道耐介质腐蚀性能。而且，此后项目监理、竣工验收及监督检验等过程均未发现事故管道材质与设计不符问题。这是导致这次事故发生的最根本的原因。

历史上因为设备、管道材质变更所引发的设备失效事故时有发生。

事故一：唐山市某煤焦化工有限公司“2•23”爆燃事故

2021年2月23日，唐山某煤焦化工有限公司10万吨/年甲醇装置甲醇合成反应器出口管道法兰焊缝断裂，合成产物（约80℃、5MPa压力，氢气占比约70%）泄漏发生燃爆，造成2人死亡。

根原因分析：

一是设备制造缺陷。甲醇水冷器入口管道连接法兰设计材质为304不锈钢，但实际设备制造选用材质为16锰钢。在环境温度小于100℃、合成气中含有水蒸气的条件下形成了弱酸性环境，对16锰钢材质法兰造成腐蚀，法兰壁厚由18mm减为3mm。在4.2MPa的工作压力下，法兰焊接处整体断裂，泄漏的合成气喷出后与空气形成爆炸性混合物，与管道摩擦产生静电火花引发爆燃。

二是未严格履行建设单位职责。设计院在提出水冷器的出入口管道两个连接法兰选用材质应采用304不锈钢，并将设计图纸交付该公司后，公司没有将图纸交给施工单位、监理单位和设备供应单位，致使甲醇水冷器法兰仍按最初设计的16锰钢的材质安装。

三是组织竣工验收时，未对是否符合设计要求进行审核。

事故二：如皋市某化工有限公司“12•18”中毒事故

2018年12月18日，如皋市某化工有限公司17#厂房东半部分的氟胞嘧啶合成车间的氟化氢冷凝回收岗位R-05冷却釜及外置循环冷却器由于设备冷脆超压爆裂，导致液氮和氟化氢泄漏，造成3人中毒死亡、1人受伤。

根原因分析：

一是氟化氢冷却釜和冷却器壳程材质原设计为可满足液氮深冷的使用要求的S30408不锈钢（06Cr19Ni10），企业擅自变更为碳钢Q235B（热轧钢板不属于低温用钢），受液氮快速降温骤冷作用变脆。

二是冷却釜利旧使用原氟化氢蒸馏釜，冷却釜原设计是采用S30408不锈钢，而利旧的蒸馏釜材质为碳钢Q235B搪玻璃，由于氟化氢与搪玻璃反应，冷却釜内筒受到腐蚀，引起其强度下降。

三是在生产调试运行时，因液氮尾气出口阀处于关闭状态，造成设备的夹套、壳程压力升高。在骤冷、内筒腐蚀以及压力共同作用下，冷却釜夹套和冷却器壳程发生粉碎性炸裂，冷却釜内筒底部破裂，冷却釜内和冷却器管程内的液态氟化氢和夹套、壳程内液氮泄漏。

四是特种设备检验检测机构未按规范进行检测检验，在对搪玻璃釜检测时，过程不严谨，审核把关不严。

事故三：连云港某生物科技有限公司“12•9”重大爆炸事故

2017年12月9日，连云港某生物科技有限公司间二氯苯装置发生爆炸事故，造成10人死亡、1人轻伤，直接经济损失4875万元。

根原因分析：

一是尾气处理系统改造擅自选用塑料管道。因脱水釜、保温釜和高位槽的尾气直排大气，2017年4月至5月，企业对脱水釜、保温釜、高位槽的直排尾气进行改造，用真空泵抽吸、经活性碳吸附后排放。尾气管道应采用碳钢管道，实际使用PP塑料管道。

二是擅自将改造后的尾气处理系统与原有的氯化水洗尾气处理系统在三级碱吸收前连通，中间仅设置了一个管道隔膜阀，在使用过程中，原本两个独立的尾气处理系统实际串连成一个系统。

三是氯化水洗尾气处理系统的氮氧化物（夹带硫酸）窜入1#保温釜，与釜内物料发生化学反应，在紧急卸压放空时，与PP塑料管道摩擦发生静电火花引发燃烧，物料大量喷出,遇燃烧火源发生爆炸。

这三起典型的因设备材质变更引发的事故与盘锦浩业化工“1•15”事故的共同点是：企业相关人员缺少风险意识，当设备制造发生变更，或利旧设备时，对设计单位提出的设计要求置之不理，而是几个人“凭经验”“拍脑袋”，便随意变更了设备、管道的材质，变更时未分析材质更换后潜在的风险。

另外，分析几起典型事故的根原因发现，虽然有些材质选用对于企业来说不存在变更，但从整个行业来看却是变更了材质，增加了风险。

如：某多晶硅企业冷氢化合成系统静态混合器至四氯化硅蒸发器的进料压力管道（管道材质为20#钢，管径为DN300，设计压力为3.3MPa）发生泄漏。此管道介质为氢气及四氯化硅，属易燃、易爆、有腐蚀性的气液两相混合物，压力高，存在氢气，行业内多采用耐氢腐蚀的不锈钢材质，而企业实际上采用了20#钢。

再如：某煤化工企业合成车间甲醇回收装置合成气管线弯头腐蚀减薄发生爆裂，就存在将行业内应该采用的耐氢腐蚀不锈钢变更为碳钢。

盘锦浩业化工“1•15”事故后，应急管理部发布了《危险化学品企业装置设备带“病”运行安全专项整治工作方案》，将“设备、阀门、管线未按照设计选型和选用材质，且未履行变更手续仍维持运行”列为带“病”运行情景之一。笔者认为，随意变更设备材质，已不是个别事故企业的偶然现象，尤其是尾气处理系统的改造将碳钢管线改为塑料管线的不规范变更更加普遍，引发的设备失效事故每年皆有发生。因此，为了有效防控随意变更设备、阀门、管线材质，更好地防控设备、阀门、管线带“病”运行，笔者认为，如果企业不得已开展设备、阀门、管线的设计选型和选用材质变更，建议至少要履行好以下变更手续，并做好设备完好性管理。

一、正确识别材质变更范围

按照《化工过程安全管理导则》（AQ/T 3034-2022）给出的定义，变更是指企业内任何与化工过程相关的改造、停用、拆除或非同类替换的改变，以及对经过评审的管理方式和人员情况等进行的调整。也就是说，材质的任何变化都应纳入变更的范畴，包括材质制造、加工、热处理的变化，设备的结构、型式等变化。

一般来说，企业比较容易识别的材质变更，可能是从不锈钢变更为碳钢、从碳钢变更为非金属材料。但如果从耐低温钢变更为普通碳钢、从耐氢钢变更为普通碳钢，或者是从增强聚丙烯变更为聚丙烯等，这类变更由于从现场很难识别，也不一定会引起企业的重视。

另外，不同的材料供应商或设备供应商对材料的冶炼、加工，设备的制造、热处理方式不同，会引起材质的组分、杂质、晶相等不同，对材质的机械、耐腐蚀等性能影响较大，也应纳入变更。而设备的结构、型式等变更，也会带来不可预知的风险。还有相对应的设备、管道所涉及的介质、工艺条件的变更，对材质的影响也是巨大的。

总的来说，材质变更的范围没有绝对的定义，企业应该关注的是变更后是否可能带来潜在的风险。

二、重视评估材质变更的风险

要认真分析和识别设备、阀门、管线设计选型和选用材质变更所带来的风险，尤其是涉及腐蚀性介质（如硫化氢、氯化氢、硫酸、氟化氢等）的压力管道、涉有高毒剧毒介质（如氯气、氟气等）的设备管道、涉及易燃易爆介质的设备管道、涉及含氯离子的环境下的设备管道等材质的变更，必须充分进行风险评估。要评估材质变更后，可能带来不能满足原设计功能要求的风险，不能承受系统压力、温度的风险，不能满足工艺运行的风险，不能满足介质腐蚀、磨损的风险，不能满足防火、防爆、防静电的风险等。

尤其是对于管道的弯头、法兰、变径等特殊的部位，要充分评估因冲刷造成的局部减薄、腐蚀加剧等风险。事故三中的尾气改造的随意变更设备、管道材质已成为材质变更的重灾区，笔者在很多企业都能发现，需要特别引起企业的重视。

以上可能的风险在检查中经常发现。如：邵武市某化工企业精制釜乙酸乙酯输送管线、尾气管线设计采用碳钢管，现场采用非金属材质管道，未考虑静电的风险。湖北云梦县某化工企业甲基磺酰氯装置中的氯气、氮气、二甲基二硫管道均为PP材质，与设计要求的不锈钢、碳钢不符，未考虑PP管线在氯气环境下加速老化失效的风险。

三、要评估材质变更的适用性

对于材质的变更不能一味地考虑投资成本，以低廉价格材质代替性能好的高价格材质。但实际上，除了特殊情况外，很多企业在材质变更时更多的是考虑投资成本这个因素。但在某些特定环境下，材质的选用也不能只考虑高价材质，不锈钢、钛材是公认的耐强腐蚀的材料，但并不是所有环境下都能使用，如果变更中不适当的选用也会造成风险。

如：一家企业物料精制泵原为氟塑料磁力泵，为提高运行安全性，选型更换为屏蔽泵结构。在设备选型中，隔离套材质是哈氏合金，端面部件和叶轮是316L，但是因为泵中的介质对50°C以上的316L材质具有腐蚀性，投用7天后，就因设备内部隔离套焊口腐蚀导致设备故障停机。

另一家企业新采购液氯储槽，引入部分干氯气进行气密试验。在引入氯气后，发现磁翻板液位计下部逐渐发红，拆检发现浮子为钛材，而钛材能与氯气发生剧烈化学反应。这是因为采购部门没有落实该液位计使用场合和部件的材质，且没有给供应商提供详细使用数据，在后期的验收过程中把关不严。

四、基于设备设施安全生产信息研判变更的风险

设备设施安全生产信息是设备、管道与阀门等所有设备设施变更的基础，包括材料的冶炼、加工、热处理等信息，材料的机械性能、腐蚀性能等相关信息，设备的设计、结构、型式等信息，设备的制造、安装等信息，设备的所有安全附件等信息，设备使用中的维护、保养、检测、检验和测试等信息，材料供应商或设备供应商等信息，以及材料应用场所下所涉及工艺条件、各类化学品、操作指标等相关信息。总之，与之相关的信息、技术资料，包括图纸、试验记录、检维修记录、缺陷及处理记录、运行规程、技术与安全状况分析等，图纸又包括设备装配图、备品备件图、电气及管路系统图、仪表控制图等，都是需要保存的重要设备设施安全生产信息。企业要建立完整的设备、管道与阀门等设备设施安全生产信息档案，基于设备设施安全生产信息研判材质更换或变更设计时，可能引发的风险。

五、加强设备完好性管理

设备完好性管理包括设备设计、采购、制造、安装质量控制、运行维护、检验和测试、预防性维护、缺陷管理、泄漏管理等全生命周期的管理。

设计单位要做好本质安全设计，根据风险评估结果合理选择设备和管道的材质、设备规格,关键设备应留有足够的安全裕量，为装置长周期运行提供基础保障。

企业应明确采购和验收标准，选择合格的供应商，对于关键设备或有特殊质量要求的设备，应派代表现场监督制造质量；设备入库验收时，应确保其符合采购计划和设计要求；特殊设备材料入库后，储存条件应满足要求。应依据设计标准和制造商提供的安装指南正确安装设备，并进行初始检查、检验和测试，形成报告并保存。设备安装、检查、检验和测试过程及人员资质应符合法律法规要求。