預防壓力容器事故

杜文強

壓力容器在國民經濟和人民生活中是一種廣泛使用的特種設備，一旦發生泄漏或爆炸失效事故，會產生災難性的后果,危及人民生命安全,造成人民財產的嚴重損失,因此,做好壓力容器安全工作非常重要。

事故實例

某廠40萬t合成氨裝置二段轉化爐的中溫管，采用了材質為II11的低合金鋼無縫管，施工水壓實驗時在20MPa壓力下發生爆裂。當時氣溫約0℃，爆裂的裂口約為850mm,幾乎無膨脹變形。事故發生后，調查組專業技術人員認真進行了事故原因的調查分析，調查包括以下幾個步驟。

1.事故管解剖

經解剖后看到，發生爆裂的中溫管處有一長為220mm的縱向原始裂紋缺陷，與管表面垂直。初步分析為原始缺陷引起的事故。

2.材料試驗

在進行了材料化學成分分析、力學性能試驗和斷裂韌性試驗后，得出的數據表明，化學成分和機械性能均符合規定，斷裂韌性的啟裂張開位移值也大于要求值，金相組織均為回火索氏體，試驗表明原材料基本符合要求。

3.爆破試驗

這一試驗是對備用管進行超聲檢測。結果表明，當管子無任何宏觀缺陷時，各項指標均為正常；一旦管子存在裂紋、分層、或壁厚不均勻，就會不同程度地影響爆破強度。

4.斷口分析

試驗結果表明，無缺陷管表現出良好的韌性和強度；有嚴重原始裂紋管則爆破壓力明顯低于屈服壓力，斷口特殊。

5.鋼管機制過程分析

原始缺陷從何而來，這是事故分析的中心問題。其腐蝕黑膜的存在，說明不是水壓實驗時新裂開的，而是早就存在的；原始斷口是解理型的，而高溫軋制時是不會發生解理斷裂的；金相組織正常，無加熱所造成的脫碳、氧化現象，說明原始缺陷不可能是高溫軋制時形成；II11管是熱軋的，管胚未采用剝皮工藝，代之以酸洗研磨損工藝，形成熱軋原始缺陷。

從上面的分析可以得知，原始裂紋是造成事故的根本原因。原始裂紋的形成是由于管胚僅采用酸洗研磨損工藝，而未采用剝皮法。在精整過程中，由于冷作形變最大，造成原始裂紋。因此，只要將已安裝的管子經100%超聲探傷(或再加表面檢驗)，剔除缺陷部分，補上合格管，是可以安全使用，避免事故發生的。

事故成因的分析

分析這起事故，可以看到壓力容器安全問題的涉及面非常廣泛，它涉及到有關壓力容器的設計、制造、材料、焊接、熱處理、無損檢驗、腐蝕、管理與維修、使用操作以及斷裂疲勞等方面。隨著新型工業化的發展，壓力容器的數量日益增多，壓力容器的事故率還有增高的趨勢。壓力容器發生事故的原因主要有4點。

1.設計制造方面的原因

選材不當，致使存在嚴重缺陷；焊接接頭設計不當，致使產生焊接裂紋、應力集中、殘余應力過大，夾渣等；結構設計不當，引起破裂。

2.運行管理方面的原因

包括因超壓、超裝、遮陽裝置破壞、保溫保冷材料破損等原因，導致儲罐或容器升溫超壓引發事故，或者閥門操作失誤、流量、溫度失控導致壓力升高造成事故等。

3.超壓泄放附件方面的原因

安全閥或爆破片等安全附件因未設置、失修、腐蝕、使用不當等，致使超壓時不能安全開啟排放，引發事故。

4.安裝維修方面的原因

在安裝、技改、檢修時，最容易發生現場焊接差、檢驗困難、采用代用材料不適當等引起焊接缺陷或局部應力集中，導致破壞事故。

壓力容器事故的危害

1.沖擊傷害

沖擊波超壓會造成人員傷亡和建筑物的損壞，特別是氣體爆炸事故更為嚴重。壓力容器因嚴重超壓而爆炸時，其能量遠大于按工作壓力估算的爆炸能量，破壞和傷害情況也嚴重得多。

2.碎片破壞

壓力容器破裂爆炸時，具有較高速度或較大質量的碎片，在飛出過程中動能較大，會造成很大危害。碎片還可能損壞附近的設備和管道，引起連續爆炸或火災，進而造成更大的危害。

3.電擊傷害

電器設備在事故中被擊壞時，如果沒有保護系統自動切斷電源，會使現場人員受到電擊傷害。

4.介質傷害

在壓力容器所盛裝的液化氣體中有很多是毒性介質。盛裝這些介質的容器破裂時，大量液體瞬間氣化并向周圍大氣中擴散，會造成大面積的毒害，不但造成人員中毒，致死致病，而且嚴重破壞生態環境，危及中毒區的動植物安全。爆炸釋放的高溫氣水混合物，會使爆炸中心附近的人員燙傷。其他高溫介質泄放氣化也會灼燙傷害現場人員。

5.二次爆炸及燃燒

當容器所盛裝的介質為可燃液化氣體時，容器破裂爆炸在現場形成大量可燃蒸氣，并迅速與空氣混合形成可爆性混合氣，在擴散中遇明火即形成二次爆炸，造成重大危害。

預防措施

要對壓力容器的安全工作給予高度重視，采取有效的預防措施，才能防止事故的發生。

1.嚴把設計關

要嚴格遵照規程和有關技術標準進行設計，按照“安全可靠、經濟合理、結構科學”進行實施。

2.嚴把制造關

事故統計數據表明，因設備質量問題導致的事故概率為33.9%，是事故發生的重要原因。所以杜絕粗制濫造是減少事故的重要措施之一。要及時發現和處理焊接或制造中的缺陷，選用的材質及規格應符合有關標準要求。

3.嚴把檔案關

設備技術檔案是正確使用設備的主要依據，重點要做好容器的使用記錄：包括容器的實際操作條件(如：壓力、溫度、介質、等)；容器的使用情況(如：開始使用日期、每次開停日期等)；容器的檢驗和修理記錄(如：每次檢驗日期、內容、結果以及發現的缺陷和檢修情況等)。

4.嚴把制度關

要保證容器的安全、經濟運行，必須加強技術管理，建立必要的技術管理制度，并嚴格貫徹執行。容器使用單位應該在總技術負責人領導下，制定容器操作規程，并進行經常性的檢查和考核。規程中必須包括以下內容：容器的正常操作方法，容器的最高工作壓力和溫度，開停機的操作程序和注意事項，容器運行中的檢查項目和部位、可能出現的異常現象及其判斷方法和應急采取的措施，容器停用時的維護和檢查。

5.嚴把使用關

壓力容器應嚴格按照操作規程的規定進行操作(如：加載要緩慢，運行中要防止溫度變化過大，保持壓力平穩等)。壓力容器禁止超壓運行，加強對壓力容器的使用保養，確保安全裝置和附件要齊全、靈敏、安全和可靠，并做定期檢驗。

6.嚴把人員關

加強責任制建設的落實，配備責任心強、懂技術的管理干部。操作人員必須通過安全知識培訓，經考試合格取得壓力容器操作證后方可上崗。同時要加強對人員的定期培訓，使其掌握壓力容器的基本知識，熟悉國家頒布的安全技術法規中的有關要求；熟記本崗位的工藝流程和有關容器的結構、類別、技術參數等主要性能；了解工作介質的性質，掌握安全操作方法及應急措施，學會救護；對操作人員定期復審，努力提高技術素質和安全意識，不斷增強其執行各項安全技術法規的自覺性。

7.嚴把監督關

加強安全監察工作，建立一個行之有效的管理體系，將壓力容器管理工作指標納入企業法人任期目標責任制，并實施階段考核獎懲，促使企業高度重視壓力容器安全管理，做到全過程有效控制。

編輯韓 穎