移動式壓力容器安全附件的失效分析與預防

河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院王甲昌李玉軍

移動式壓力容器安全附件的失效分析與預防

河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院王甲昌李玉軍

隨著石油化學工業和低溫、超低溫技術的迅速發展，液化氣體及低溫液體在各個領域的應用日益廣泛，移動式壓力容器是運輸這些介質的主要設備，為保證其運行安全，設有相應的安全附件，包括緊急切斷裝置、安全閥、液面計、壓力表、溫度計、消除靜電裝置等，安全閥和緊急切斷裝置是常用且關鍵的兩種。根據我院近些年來移動式壓力容器的檢驗情況統計，檢驗中發現罐體出現的質量問題呈下降趨勢，而安全附件方面的問題則相對較多，因此，我們認為移動式壓力容器應當定期檢驗，安全附件的檢驗更應該引起足夠的重視。本文中，筆者通過對發生在我省的較為典型的兩起常溫液化氣體汽車罐車事故案例進行分析，來說明安全閥和緊急切斷裝置在移動式壓力容器定期檢驗和運行過程中的重要性，同時提出相應的預防及控制措施。

一、事故案例

1.案例一。2005年8月，豫東一液化氣站內一臺外地液化石油氣汽車罐車（滿載）卸車過程中因裝卸軟管破裂發生泄漏，遇明火燃燒，站內整體過火并導致液化石油氣汽車罐車爆炸，事故造成2人死亡，經濟損失數百萬元。

查看事故現場，可見原卸車位置僅剩下液化石油氣汽車罐車底盤和罐體后封頭及筒體小部分，前封頭及筒體大部分飛至300米外的一處農舍旁，農舍一角被砸塌；罐車安全閥及緊急切斷閥均未與罐體分離，但發現液相緊急切斷閥傳動凸輪與油缸頂桿之間加有一條螺栓（圖1）；安全閥周圍區域有過火痕跡，未發現開啟跡象（圖2）。

2.案例二。與案例一類似，2008年3月，豫北一化工廠內一臺外地丙烯汽車罐車（滿載）往物料罐內卸車過程中因裝卸軟管破裂發生泄漏，遇廠區鍋爐房明火后燃燒，廠區內整體過火并導致丙烯汽車罐車爆炸，事故造成2人中度燒傷，無人員死亡，工廠全面停產，經濟損失上千萬元。

查看事故現場，依然是原卸車位置僅剩下汽車罐車底盤，罐體被炸為兩段，現場僅剩其中1/3，為罐體尾部；另一段飛離現場，當時未發現具體所在；現場罐體剩余部分安全閥凸緣處全部固定螺栓呈剪切狀斷裂，已與罐體分離（圖3）。

二、失效原因分析與預防

1.失效原因分析。上述兩起事故案例，有著許多相似之處。先看案例一，事故誘因是裝卸軟管破裂，但是可以看出，罐車自身的安全附件在發生意外情況時均未起到應有的保護作用。本起事故中，當裝卸軟管破裂時，罐體內部介質大量外泄，此時，罐車押運人員如果在罐車操作箱位置及時關閉緊急切斷閥，可防止事故的進一步擴大，但由于緊急切斷閥（結構示意見圖4）的關鍵部分即傳動凸輪與油缸頂桿之間被人為改動，加了一條螺栓（見圖1），導致緊急切斷閥無法正常關閉，介質繼續大量外泄；當押運人員無法靠近操作箱時，也可通過罐體尾部的遠控系統（油路泄壓閥門）關閉緊急切斷閥，同樣，由于外加螺栓的剛性支撐，導致緊急切斷閥無法關閉；介質繼續大量外泄，當人員無法靠近罐車時，由于緊急切斷閥自身具有過流保護功能，即在高速液流作用下，緊急切斷閥會自動關閉，同樣，由于外加螺栓的剛性支撐，導致緊急切斷閥無法關閉；隨著外泄液化石油氣的進一步擴散，至門衛處遇室內明火（生活用煤爐）后燃燒，從而引燃罐車；火災發生初始，由于緊急切斷閥設有易熔塞，環境溫度達到70± 5℃時，熔斷關閉裝置中的易熔合金會因火焰烘烤而熔化，自動關閉緊急切斷閥而制止泄漏，同樣，由于外加螺栓的剛性支撐，導致緊急切斷閥仍然無法關閉。

按照“液化氣體汽車罐車安全監察規程”要求，罐車應設有彈簧全啟式安全閥，其作用就是當罐內壓力超過一定限度時，自動開啟，將罐內壓力迅速降下來，防止罐體超壓爆炸。本起案例中，當緊急切斷裝置失效后，在火災初期，隨著罐體外部溫度的升高，罐內壓力亦隨之升高，達到安全閥的開啟壓力時，安全閥應自動開啟，將罐內壓力降低，但從事故現場來看，安全閥未見開啟跡象，將安全閥從罐體拆卸后進行檢查及校驗，發現安全閥鉛封缺失，達到規定開啟壓力范圍時不能正常開啟，表明安全閥也未起到應有的保護作用。

再看案例二，雖然現場未見到安全閥及緊急切斷閥，但通過事故現場殘留部分可以判定，當裝卸軟管破裂發生泄漏時，安全閥（圖3）及緊急切斷閥均未起到應有的保護作用，從而導致事故的進一步擴大，最終導致罐體爆炸。如果緊急切斷裝置的四項保護作用有一項發揮作用，完全可以避免事故進一步擴大，而安全閥如果正常開啟，可能不會導致罐體的最終爆炸。

2.預防措施。要避免此類安全附件的失效，應從定期檢驗和使用管理方面同時著手，尤其對一些關鍵環節加以嚴格控制。按照“壓力容器定期檢驗規則”及其附件一“移動式壓力容器定期檢驗附加要求”對移動式壓力容器進行定期檢驗。檢驗過程中對涉及上述安全附件的檢驗環節嚴格控制。

安全閥、緊急切斷閥必須帶有產品質量證明書和合格證且制造單位必須取得制造許可證，否則不得繼續使用；此外，還應認真查看安全閥質量證明文件，如果制造單位要求的彈簧更換期限（目前通常為1年或2年）已到，應及時更換，更換的新彈簧應有質量證明文件，且彈簧本身應有識別標識，與質量證明文件一致。

安全閥的檢驗包括外觀、解體檢查和性能校驗。外觀檢查時發現安全閥無產品銘牌、閥體嚴重銹蝕及裂紋，則該安全閥不得繼續使用；解體檢查時發現閥芯與閥座粘死，也不得繼續使用；檢查時用小錘輕敲彈簧，對發音低沉、沙啞的彈簧應仔細檢查，發現表面損傷、銹蝕、彈力下降的彈簧應立即更換，對有懷疑的彈簧可做無損探傷檢查；校驗安全閥的開啟壓力、回座壓力和密封試驗壓力，每項校驗不得少于3次，并且每次均要達到合格指標方能認為合格；校驗完成后進行鉛封和加鎖，防止安全閥被擅自擰動。

緊急切斷裝置的檢驗包括外觀、解體檢查、性能校驗和遠控系統試驗。外觀檢查時發現緊急切斷閥無產品銘牌、閥體嚴重銹蝕及裂紋，則該閥門不得繼續使用；解體檢查時發現先導桿、彈簧、密封面、凸輪等組成件有損傷變形、腐蝕生銹、裂紋等缺陷應及時更換；同時，對過流保護系統應仔細檢查，是否存在用戶自行改動現象，如有改動應進行恢復處理；此外，易熔塞檢查是一個容易疏漏的環節，解體檢查過程中一旦發現缺損，應及時更換；

性能校驗方面，應重點檢查緊急切斷閥自始閉起，是否在5s內閉止；閥門校驗合格后，將其裝配到罐體上時同時檢查緊急切斷裝置控制系統的手搖油泵、油管或鋼索控制系統是否靈敏可靠、到位；

氣密試驗檢查過程中，應對緊急切斷閥的過流保護功能進行試驗，檢查超過額定流量時是否自動閉止；氣密試驗合格后，對緊急切斷裝置遠控系統進行檢查，檢查其動作是否靈敏可靠，閉止時間應在5s內，上述試驗至少應進行3次以上，連續3次試驗合格，方能認為合格。