引言(1)
2000年7月17日,河南省安陽市某化肥廠合成車間凈化工段一臺蒸汽混合器在系統運行壓力正常時突然發生爆炸,被迫停產20多個小時,造成一人輕傷,直接經濟損失11.5萬元。
事故經過(2)
2000年7月17日7時5分,系統運行壓力正常,系統中一臺蒸汽混合器突然發生爆炸,設備本體傾倒在其附近的另一設備上,上筒節一塊900×1630mm2拼板連同撕裂下的封頭部分母材被炸飛至60m外與設備相對高差15m多的車間房頂上,被砸下的房頂碎塊,將一職工手臂砸成輕傷。
設備基本情況(3)
該設備1997年7月制造完成,1999年2月投入使用。有產品質量證明書、監督檢驗證明書,竣工圖;主體材質:0Crl9Ni9,厚度:14mm,技術參數如表1。筒體有兩個筒節,上筒節由兩塊900×1630mm2和一塊900×500mm2的三塊板拼焊制成;主要進氣(汽)、出氣(汽)接管材質不詳,與管道為焊接連接,結構不盡合理;封頭、筒體和焊材選用符合圖樣和標準規定。
表1
設計壓力 (MPa) |
設計溫度 (℃) |
操作壓力 (MPa) |
操作溫度 (℃) |
介質 |
焊縫系數 |
2.4 |
245 |
2.2 |
245 |
蒸汽 半水煤氣 |
1.0 |
事故調查(4)
1)蒸汽發生器發生爆炸時,系統壓力、溫度正常,壓力不超過正常運行壓力2.2MPa。
2)介質主要成分為水及水蒸氣,一氧化碳體積百分數不超過3%,氧氣體積百分數不超過0.5%,硫化氫含量為50-100g/m3。
3)爆炸起點為縱焊縫熱影響區、筒節間環焊縫熱影響區交匯處;縱焊縫和大部分環焊縫仍留在設備本體上,上筒節一900×1630mm2拼板和被撕去的封頭母材被炸飛;爆炸破口最大長度為1680+860mm,其中1680mm位于焊縫上,860mm位于下筒節母材上。
4)焊縫熱影響區斷口靠近筒體內側比較平齊、呈灰色,表面粗糙且有殘留物;筒節間環焊縫及熱影響區斷口靠近內表面2-5mm深度范圍,斷口表面較粗糙且有殘留物;其余部位仍有較完好的金屬光澤。封頭母材斷口及其它被撕裂斷口呈45°夾角且有完好的金屬光澤。
5)通過對設備進行內外部檢查,發現焊縫及焊縫熱影響區內表面有多處裂縫,最深達5mm;進氣(汽)管及母材內表面有腐蝕坑,水煤氣進氣(汽)管與管道焊縫附近剩余厚度7.4mm,不足原厚度12mm的2/3,母材腐蝕最深4.6mm。
6)通過對設備出廠資料和設備制造的追蹤檢查,主要進氣(汽)出氣(汽)接管材質不明,未見設備制造及安裝后圖樣要求的鈍化處理及檢驗驗收記錄。
事故原因分析(5)
從以上事故調查中可以看出,設備破壞的主要原因是硫化氫應力腐蝕:
1)蒸汽發生器發生爆炸是在低應力情況下發生的。
2)流體介質中含有較高濃度的硫化氫及其他腐蝕性化合物,具有硫化氫應力腐蝕條件。
3)具備一定的拉應力。蒸汽混合器在系統壓力正常運行時突然發生爆炸。
4)具備一定的溫度條件。設備運行溫度245℃。
5)盡管我們沒有對腐蝕產物進行分析,但從其斷裂特征分析,符合硫化氫應力腐蝕特征:應力腐蝕裂紋緩慢伸展,一旦達到瞬斷截面立即快速斷裂,是完全脆性的;裂紋擴展的宏觀方向與拉應力方向大體垂直;瞬斷截面瞬斷區有可見的塑性剪切唇。
6)未按圖樣要求進行鈍化處理是產生應力腐蝕的又一重要原因。
事故教訓與建議(6)
1)改良系統性能,降低硫化氫含量,以降低硫化氫應力腐蝕傾向。
2)改進設備結構,接管連接應采用法蘭連接,以利于鈍化處理和設備檢查。
3)加大壓力容器制造與安裝監督檢驗力度。細化監督檢驗工作,增強各類人員責任心。
4)完善壓力容器定期檢驗制度。按照規程要求,對各類壓力容器定期進行外部、內部檢驗,及時掌握壓力容器安全狀況,盡量減少和避免壓力容器事故發生。
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