预防压力容器事故
仪器信息网 · 2009-05-20 21:40 · 4751 次点击
压力容器在国民经济和人民生活中是一种广泛使用的特种设备,一旦发生泄漏或爆炸失效事故,会产生灾难性的后果,危及人民生命安全,造成人民财产的严重损失,因此,做好压力容器安全工作非常重要。
事故实例
某厂40万t合成氨装置二段转化炉的中温管,采用了材质为II11的低合金钢无缝管,施工水压实验时在20MPa压力下发生爆裂。当时气温约0℃,爆裂的裂口约为850mm,几乎无膨胀变形。事故发生后,调查组专业技术人员认真进行了事故原因的调查分析,调查包括以下几个步骤。
1.事故管解剖
经解剖后看到,发生爆裂的中温管处有一长为220mm的纵向原始裂纹缺陷,与管表面垂直。初步分析为原始缺陷引起的事故。
2.材料试验
在进行了材料化学成分分析、力学性能试验和断裂韧性试验后,得出的数据表明,化学成分和机械性能均符合规定,断裂韧性的启裂张开位移值也大于要求值,金相组织均为回火索氏体,试验表明原材料基本符合要求。
3.爆破试验
这一试验是对备用管进行超声检测。结果表明,当管子无任何宏观缺陷时,各项指标均为正常;一旦管子存在裂纹、分层、或壁厚不均匀,就会不同程度地影响爆破强度。
4.断口分析
试验结果表明,无缺陷管表现出良好的韧性和强度;有严重原始裂纹管则爆破压力明显低于屈服压力,断口特殊。
5.钢管机制过程分析
原始缺陷从何而来,这是事故分析的中心问题。其腐蚀黑膜的存在,说明不是水压实验时新裂开的,而是早就存在的;原始断口是解理型的,而高温轧制时是不会发生解理断裂的;金相组织正常,无加热所造成的脱碳、氧化现象,说明原始缺陷不可能是高温轧制时形成;II11管是热轧的,管胚未采用剥皮工艺,代之以酸洗研磨损工艺,形成热轧原始缺陷。
从上面的分析可以得知,原始裂纹是造成事故的根本原因。原始裂纹的形成是由于管胚仅采用酸洗研磨损工艺,而未采用剥皮法。在精整过程中,由于冷作形变最大,造成原始裂纹。因此,只要将已安装的管子经100%超声探伤(或再加表面检验),剔除缺陷部分,补上合格管,是可以安全使用,避免事故发生的。
事故成因的分析
分析这起事故,可以看到压力容器安全问题的涉及面非常广泛,它涉及到有关压力容器的设计、制造、材料、焊接、热处理、无损检验、腐蚀、管理与维修、使用操作以及断裂疲劳等方面。随着新型工业化的发展,压力容器的数量日益增多,压力容器的事故率还有增高的趋势。压力容器发生事故的原因主要有4点。
1.设计制造方面的原因
选材不当,致使存在严重缺陷;焊接接头设计不当,致使产生焊接裂纹、应力集中、残余应力过大,夹渣等;结构设计不当,引起破裂。
2.运行管理方面的原因
包括因超压、超装、遮阳装置破坏、保温保冷材料破损等原因,导致储罐或容器升温超压引发事故,或者阀门操作失误、流量、温度失控导致压力升高造成事故等。
3.超压泄放附件方面的原因
安全阀或爆破片等安全附件因未设置、失修、腐蚀、使用不当等,致使超压时不能安全开启排放,引发事故。
4.安装维修方面的原因
在安装、技改、检修时,最容易发生现场焊接差、检验困难、采用代用材料不适当等引起焊接缺陷或局部应力集中,导致破坏事故。
压力容器事故的危害
1.冲击伤害
冲击波超压会造成人员伤亡和建筑物的损坏,特别是气体爆炸事故更为严重。压力容器因严重超压而爆炸时,其能量远大于按工作压力估算的爆炸能量,破坏和伤害情况也严重得多。
2.碎片破坏
压力容器破裂爆炸时,具有较高速度或较大质量的碎片,在飞出过程中动能较大,会造成很大危害。碎片还可能损坏附近的设备和管道,引起连续爆炸或火灾,进而造成更大的危害。