拆下故障的齒輪箱、再轉閥桿，閥門為什麼解體：ExxonMobil 煉油廠烷化工場約 500 顆手動齒輪旋塞閥裡有 15 顆，支架的四支直立螺栓同時鎖著承壓的頂蓋

那天拆下來的是哪四支螺栓

當天下午，兩名烷化工場的操作員在準備異丁烷設備的維修，要把一台備用泵投入運轉，因此得打開備用泵入口（吸入側）的旋塞閥（plug valve）。 這種閥轉 90 度就從全關到全開，平常不常操作的那幾顆，靠一個手輪帶動齒輪箱（gearbox，又稱 gear operator）去轉閥桿，齒輪箱用一個支架以螺栓鎖在閥上。 操作員轉手輪，手輪會轉，閥卻沒有動，齒輪箱壞了。

他接著拆下整組齒輪箱，打算用管鉗直接轉閥桿。拆法是卸下連接齒輪箱支架與閥體的四支直立螺栓。問題是這顆閥的設計裡，同樣這四支螺栓也把承壓的頂蓋鎖在閥體上。 支架側面另有兩支水平螺栓，只把齒輪箱鎖在支架上，拆它們就能取下齒輪箱而不動到頂蓋，那天這兩支沒有被拆。

表中的「直立」「水平」沿用公報的稱呼，以閥門裝在與地面平行的管線上為準；公報註明，閥門垂直安裝時兩個稱呼要對調。所以不能只憑螺栓的方向判斷它固定的是什麼。

一人用管鉗轉閥桿，另一人在旁邊看。頂蓋已經沒有螺栓鎖住，閥桿一轉，閥門鬆脫、解體。管線裡的異丁烷供應壓力約 20 psig（本站換算約 1.4 bar，表壓），溫度約 45 °F（約 7 °C）， 噴出後形成白色的可燃蒸氣雲。ExxonMobil 估計外洩約 2,000 lb（本站換算約 910 kg）。依監視影像，約 70 ft（約 21 m）外一台通電的焊機很可能是點火源，外洩後 30 秒內就燒起來。 一名 ExxonMobil 員工與三名承包商來不及離開蒸氣雲，都是三度灼傷，四人當時都穿著廠方規定的防焰衣。點燃後約 25 分鐘，緊急應變人員隔離外洩並撲滅火勢。

約 500 顆旋塞閥裡的 15 顆

那四支螺栓為什麼會有兩份工作？公報 §3.2.2 的說明是：1984 年以前的這款閥，沒有替齒輪箱設計專用的安裝點，只有頂蓋的連接點，所以支架就借用頂蓋的螺栓鎖上去。 CSB 推測，設計者的用意可能是先把支架鎖在頂蓋上，再在支架上另設連接點給齒輪箱，避免拆齒輪箱時把閥拆開；在設計者眼中，這很可能是合理的安排。但在一個要把故障齒輪箱拆下來的操作員眼中，支架看起來就是齒輪箱的一部分。

閥門製造商 Durco（Flowserve 旗下品牌）在 1984 年改了設計：閥體法蘭上多四個安裝孔，支架改鎖在這些不承壓的位置，頂蓋螺栓只負責頂蓋。 公報寫，用新設計的閥，就算把齒輪箱連支架整個拆掉，也不會因為這個動作鬆開承壓零件而外洩。

Baton Rouge 煉油廠烷化工場裡，裝手動齒輪箱的旋塞閥約有 500 顆，其中 15 顆是舊設計，約占 3%，其餘約 97% 都是新設計。 換句話說，同一個工場、同一種閥、同一個「拆齒輪箱」的動作，在約 485 顆（本站推算）新型閥上，拆支架螺栓不會鬆開頂蓋；只有在 15 顆舊型閥上，拆掉那四支共用的直立螺栓，才會鬆開承壓的頂蓋。

Flowserve 的旋塞閥說明書其實寫了警告：「WARNING: Do not loosen or remove top cap fasteners [bolts] … when removing a[] [gearbox] or accessory. Remove the operator [gearbox] by unfastening it from the bracket.」 （拆齒輪箱或附件時，不要鬆開或拆下頂蓋的螺栓；要從支架上卸下齒輪箱。）公報指出，這段警告沒有傳達給煉油廠的工人。

閥門符合 API 599，還是出事

這件事最容易被誤讀的一點是，依 CSB 的說法，事故閥的齒輪箱連接方式符合公報引用的標準條文。公報引用美國石油協會的 API 599〈Metal Plug Valves〉（2013 年第 7 版）§5.7.8： 可以安裝致動器或齒輪操作器的閥，「shall be capable of doing so without removal of any [pressure-retaining] parts」，也就是安裝致動器或齒輪操作器時，不必拆任何承壓零件。

CSB 的判斷是，事故閥符合這一條，因為只拆那兩支水平螺栓就能取下齒輪箱，不必動頂蓋。本站的讀法是：這一條確保存在一條不碰承壓零件的路，這顆閥確實有； 它沒有要求那條路容易被拆的人看出來。

CSB 因此把問題放在設計上：雖然舊設計符合 API 599，把這些閥升級成新設計，在控制層級（hierarchy of controls）裡屬於較高的一層，而且「would have likely prevented the incident」（很可能可以避免這起事故）。 公報引了 API 人因指引裡的一句話：設計要「making it easy for people to do things right and hard for them to do things wrong」，讓人容易做對、難以做錯。 CSB 在 §3.2.2 的結論是，設備設計不良是導致這起事故的重要因素。書面程序與訓練在控制層級裡較低，但公報也說它們仍然重要。

另外 97% 的新型閥，可能強化了拆直立螺栓的習慣

回到那位操作員。公報寫，他拆的是他認為該拆的螺栓（which he believed to be the correct bolts to remove）。§3.2.2 寫到，在多數的新設計閥上，連接支架與閥的螺栓也是直立的，要取下齒輪箱和手輪，通常拆的就是它們；CSB 認為新設計的螺栓位置也可能促成（may have also contributed）他拆下承壓螺栓。 一位操作員向 CSB 描述新型閥的拆法：「I would only have to pull those [vertical] bolts right there and the whole thing would come off」（只要拔掉那幾支直立螺栓，整組就下來了）。 另一位操作員看著閥的照片說，水平或直立的拆哪一組都可以，沒有偏好的方法。

這種習慣為什麼一直沒被糾正，可以用一個假設的數字看。假設操作員每次遇到的故障閥，都是從這約 500 顆裡等機率抽出（新設計占 0.97）、每次互相獨立，那麼連續十次碰到的都是新型閥的機率約 74%（0.97 的十次方，本站試算）。 一個人可以照同樣的方法做很多次都沒出事；本站的讀法是，先前沒出事可能讓人更相信原來的做法，卻不能證明它安全。公報記載的經驗與這個示例要說明的問題相符：操作員表示以前做過、沒有不良後果，並稱這是看資深同事拆齒輪箱學來的「learned habit」。 （這個機率只用來說明機制，實際的故障分布與作業次數公報沒有寫，不能拿來估計事故機率，也不能推定操作員的實際經歷。）

齒輪箱故障本身並不少見。廠方紀錄把手輪與齒輪箱定位為「for convenience in operating a valve」（方便操作閥門用），操作員則形容手輪空轉是「chronic」（長期）問題，壞了的齒輪箱只換不修。 CSB 與一位操作員一起看工場照片時，他當場指出另外三顆齒輪箱已被拆掉的旋塞閥。

訓練教材裡其實有承壓螺栓的基本知識，CSB 指出缺的是針對拆齒輪箱的程序與訓練。ExxonMobil 的「Manual Valve Basics」訓練課程超過 150 張投影片、涵蓋九種手動閥，第 24 張（共 153 張）就寫著閥蓋與閥體之間的螺栓是承壓零件。 但 CSB 查閱的訓練紀錄裡沒有任何一份教怎麼拆旋塞閥的齒輪箱，也沒有書面程序；旁觀的同事同樣沒有看出危險。 公報註 59 引述 Flowserve：拆解閥門前必須先洩除流體與壓力；註腳並指出，受過適當訓練的操作員應該知道，拆開閥門、打開承壓邊界之前，要先隔離、排空、洩壓。

CSB 的建議與 ExxonMobil 事後的處理

公報 §5 給使用手動齒輪旋塞閥的化工廠與煉油廠六條指引，摘要如下：

1. 普查閥門，找出齒輪箱支架鎖在承壓元件上的旋塞閥（公報稱為 susceptible valves）。
2. 對這些閥做危害分析與風險評估，依控制層級訂出對策。
3. 考慮升級成新設計，把支架鎖在閥法蘭上，或用其他方式處理這個危害。
4. 排定日後升級的閥，先訂過渡期的危害控制計畫。
5. 提供書面程序與訓練，讓工人能安全地拆下齒輪箱。
6. 考慮把這個檢討擴大到齒輪操作器以外，例如可能鎖在承壓元件上的馬達或致動器。

ExxonMobil 告訴 CSB 的事後處理是：普查烷化工場，找到的正是 15 顆支架鎖在承壓元件上的閥；這 15 顆不是換成新設計，就是拆掉支架、改在閥桿上裝手動扳把，所有找到的閥都已處理； 改造之前，先在這些閥上掛警告牌，提醒工人支架螺栓同時鎖著承壓元件。其他 ExxonMobil 煉油廠被要求普查兩件事：齒輪箱支架鎖在承壓元件上的旋塞閥，以及齒輪操作器支架以外、其他裝在承壓元件上的部件。

從扣件這一側看，本站把這些措施讀成兩類：讓「支架螺栓同時鎖著承壓元件」這件事被看見，或者讓支架不再鎖在承壓元件上。

從扣件這一側帶得走的四件事

以下是本站的讀法，不是 CSB 對扣件使用者的建議。

1. 螺栓的角色由接頭決定，零件本身看不出來。新舊兩種閥上，支架螺栓都是直立的，在新閥上只固定支架，在舊閥上卻同時是承壓邊界的一部分。光知道零件名稱是「螺栓」，不足以判斷拆掉它會影響哪些構件。同樣的道理，本站在螺絲還是螺栓：差別在接合，不在零件談過。
2. 一組螺栓同時屬於兩個接頭時，後果較重的那一個決定它該怎麼被對待。這是本站的推論。這個案例裡，支架負責固定操作用的齒輪箱，頂蓋屬於承壓邊界；公報指出支架看起來像齒輪箱的一部分，拆支架的承壓後果因此不夠明顯。ExxonMobil 事後掛的警告牌，提醒的正是支架螺栓也鎖著承壓元件。
3. 「有一條安全的拆法」和「安全的拆法容易被看出來」是兩回事。公報引用的 API 599 §5.7.8 管的是前者，事故閥做到了。CSB 指出操作員不容易看出不必拆支架，並認為設備設計不良是重要因素；本站據此認為，拆法容不容易辨識也該算進設計裡。公報把改設計、讓支架不鎖在承壓零件上放在控制層級的高位；程序與訓練屬較低的層級，本站也把警告牌看成提示性的措施。它們的成效公報沒有評估，本站也無法判斷。
4. 在既有設備上加裝或更換附件時，先問安裝螺栓還鎖著什麼。CSB 建議考慮把檢討擴及馬達與致動器，ExxonMobil 也要求其他煉油廠普查裝在承壓元件上的其他部件。本站另外提醒，加裝或更換附件時，要重新確認既有螺栓固定了哪些構件；變更前要重新確認哪些東西，可以參考改螺絲之前，先確認要重新驗證什麼。

這份公報不能回答的事

這是 CSB 的安全公報（Safety Bulletin），篇幅比完整的調查報告短，重點在設計、程序、訓練與組織文化。公報沒有寫螺栓的尺寸、強度等級與鎖緊扭矩，所以本頁不談螺栓本身夠不夠強； 事故也不是螺栓斷裂，而是螺栓被拆掉。閥門在轉動閥桿時怎麼鬆脫、解體，公報只在註腳引 Flowserve 的一句話（閥頂受力加上承壓螺栓被拆），沒有更細的力學分析，本頁不做推測。 約 500 顆、15 顆、約 97% 這些比例只屬於 Baton Rouge 煉油廠的烷化工場，不能推到整個產業；其他廠牌的旋塞閥是否有同樣的舊設計，公報沒有說。 API 599 的條文是經公報轉引，本站沒有讀到標準原文，也沒有核對現行版本。警告牌、標示與程序實際能降低多少風險，公報沒有評估。 CSB 不是執法機關，公報分析事故原因與安全管理缺失，沒有裁定個人法律責任，本頁也不從公報推定誰該負責。最後，「十次都碰到新型閥的機率」是本站依假設算的示範數字，不是事故資料。

這一篇不屬於六步中的任何一步。它橫跨各步，或者發生在組裝之後。導致它的那些決定是在哪裡做的，見指定一顆螺絲，那篇寫的是順序，以及為什麼順序做反了是重工。

常見問題

旋塞閥的手輪齒輪箱壞了，要拆下來用管鉗轉，應該拆哪幾支螺栓？

要看那顆閥的設計，不能憑習慣。CSB 調查的 ExxonMobil 事故閥上，四支直立螺栓同時固定齒輪箱支架與承壓的頂蓋，公報圖 3 顯示，這種配置可以只拆齒輪箱與支架之間的兩支水平螺栓取下齒輪箱，不動頂蓋螺栓（直立、水平以閥門裝在與地面平行的管線上為準）。實際作業要依設備設計、製造商文件與現場核准的程序。Flowserve 的說明書警告，拆齒輪箱或附件時不要鬆開或拆下頂蓋的螺栓。Flowserve 也表示，拆解閥門前必須先洩除流體與壓力。

怎麼知道廠裡的旋塞閥是不是這種支架鎖在頂蓋上的舊設計？

CSB 公報建議先普查閥門，找出齒輪箱支架鎖在承壓元件上的旋塞閥，再做危害分析。以事故廠牌 Durco 為例，1984 年改良後的設計在閥體法蘭上有四個專用的安裝孔，支架鎖在法蘭上；舊設計沒有這些安裝點，支架借用頂蓋的螺栓。ExxonMobil 事後在烷化工場普查，約 500 顆裝手動齒輪箱的旋塞閥中找到 15 顆。

事故閥符合 API 599 嗎？

公報指出符合它引用的 API 599（2013 年第 7 版）§5.7.8：可裝齒輪操作器的閥，安裝時不必拆任何承壓零件；CSB 也指出事故閥只拆兩支水平螺栓就能取下齒輪箱。CSB 指出的問題是，這條安全的拆法不容易辨識，而在同一工場約 97% 的新型閥上，拆直立的支架螺栓是常見的拆法。

ExxonMobil 事後怎麼處理這些閥？

依 ExxonMobil 向 CSB 通報、公報 §6 記載的措施，烷化工場普查到 15 顆支架鎖在承壓元件上的閥，每一顆不是換成新設計，就是拆掉支架、改裝手動扳把；改造前先掛警告牌。其他 ExxonMobil 煉油廠也被要求普查同類閥門，以及其他裝在承壓元件上的部件。

參考資料

• U.S. Chemical Safety Board（2017）—— Key Lessons from the ExxonMobil Baton Rouge Refinery Isobutane Release and Fire, Safety Bulletin No. 2016-02-I-LA
• CSB 調查頁：ExxonMobil Baton Rouge Refinery Chemical Release and Fire
• 螺絲還是螺栓：差別在接合，不在零件
• 改螺絲之前，先確認要重新驗證什麼
• 裂掉的「不鏽鋼」閥門螺栓：鉻 9%、錳 16%，規格欄寫著 Not available

CSB 安全公報全文由本站讀過。事故日期與公報發布日（2017-09-18）取自 CSB 調查頁。API 599 §5.7.8 與 Flowserve 說明書的警告句都是經公報轉引，本站沒有讀到原文。20 psig、45 °F、2,000 lb、70 ft 的公制換算由本站計算。「十次都碰到新型閥的機率約 74%」是本站在隨機、獨立的假設下算的示範數字，不是公報資料。「從扣件這一側帶得走的四件事」是本站的讀法，不是 CSB 的建議。