（一）事故概況

    2005年3月21日21時26分，山東省濟(jì)南市平陰縣魯西化工第三化肥有限公司發(fā)生尿素合成塔爆炸重大事故，造成4人死亡，1人重傷，經(jīng)濟(jì)損失慘重。

    事故尿素合成塔是南京化工工業(yè)集團(tuán)有限公司化工機械廠1999年的產(chǎn)品，于2000年投入使用。該塔設(shè)計工作壓力21.57MPa，設(shè)計溫度195℃，試驗壓力27.26MPa，公稱容積37.5m?，工作介質(zhì)為尿素溶液和氨基甲酸銨。該容器為立式高壓反應(yīng)容器，有10節(jié)筒節(jié)和上、下封頭組成。筒節(jié)內(nèi)徑1400mm，壁厚110mm，總長26210mm。筒節(jié)為多層包扎結(jié)構(gòu)，層板為15MnVR及16MnR板，內(nèi)襯為8mm厚的尿素級不銹鋼襯里；頂部為20MnMo球形鍛件，襯里是堆焊大于8mm的尿素級不銹鋼；底部為19Mn6球形封頭，襯里是堆焊大于8mm的尿素級不銹鋼；端部法蘭與頂蓋采用雙頭螺栓連接，密封形式為平面齒形墊結(jié)構(gòu)。

    尿素合成塔塔身爆炸成三節(jié)，事故第一現(xiàn)場殘存塔基、下封頭和第10節(jié)筒節(jié)，且整體向南偏西傾斜約15?（圖2-2-41-1）。南側(cè)5m處六層主廠房坍塌；西北側(cè)20m處二層廠房坍塌；北側(cè)、東北側(cè)裝置受爆炸影響，外隔熱層脫落；東側(cè)2個堿洗塔隔熱層全部脫落，冷卻排管系統(tǒng)全部損壞。

    第二現(xiàn)場在尿素合成塔南側(cè)主廠房二層屋頂即原三層樓上。第9筒節(jié)破墻而入，落在主廠房三層的一個房間內(nèi)（圖2-2-42-2）。筒體兩端的多層包扎板局部變形成為平板，層與層之間分離，筒節(jié)環(huán)縫處多數(shù)層板上有明顯的縱向裂紋（圖2-2-41-3），爆口呈多處不規(guī)則裂紋（圖2-2-42-4）。

    第8筒節(jié)以上至上封頭，向北偏東方向飛過一排廠房，上封頭朝下、第8筒節(jié)朝上斜插入土中，落地處距塔基約91m（圖2-2-41-5）。在朝上的第8筒節(jié)環(huán)縫處，可見長約350mm的縱向撕裂、撕裂處無縱焊縫，長約850mm的環(huán)向多層板分層（圖2-2-41-6），撕裂處焊縫呈現(xiàn)不規(guī)則狀態(tài)。

 

 

    （二）事故原因分析

    1.引起該尿素合成塔爆炸的直接原因因為塔體材料（包括焊縫）的應(yīng)力腐蝕開裂。應(yīng)力腐蝕開裂導(dǎo)致了塔體承載截面的嚴(yán)重下降，尤其是發(fā)生在爆炸筒節(jié)處環(huán)焊縫上側(cè)的應(yīng)力腐蝕開裂使得該處的承載截面積及據(jù)下降，最終產(chǎn)生快速斷裂，引起塔內(nèi)介質(zhì)迅速泄漏，導(dǎo)致塔內(nèi)介質(zhì)爆沸和該筒節(jié)的爆炸。

    2.引起該塔材料應(yīng)力腐蝕的誘因為塔在制造過程中改變了襯里蒸汽檢漏孔德原始設(shè)計。其特點是在盲板上錐螺紋后再將檢漏管擰入連接，這種結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致氨滲漏檢測介質(zhì)和檢漏蒸汽滲漏進(jìn)塔體多層層板間的縫隙中（圖2-2-41-7、P95）。這一改變，使氨滲漏檢測介質(zhì)和檢漏蒸汽很容易擴(kuò)散進(jìn)塔體的層板之間，從而引起了塔體層板材料嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕開裂。

    3.引起該塔材料應(yīng)力腐蝕的另一誘因為該塔在制造過程中，盲板材料Q235-A的縱向焊縫已被數(shù)點點焊連接方式所代替。此種結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步促成氨滲漏檢測介質(zhì)和檢漏蒸汽滲漏進(jìn)入塔體多層層板間的擴(kuò)散。

    （三）預(yù)防同類事故的措施

    1.關(guān)于尿素合成塔的制造

    1）結(jié)構(gòu)方面

    （1）目前生產(chǎn)的尿素合成塔普遍采用單個筒節(jié)多層包扎后再焊接環(huán)焊縫的深環(huán)焊縫結(jié)構(gòu)，因結(jié)構(gòu)所致不能進(jìn)行焊后熱處理，環(huán)焊部位存在較大的應(yīng)力集中，且焊接缺陷不易檢測。鑒此原因，尿素合成塔應(yīng)當(dāng)盡可能避免采用深環(huán)焊縫結(jié)構(gòu)，而宜選用其他結(jié)構(gòu)形式。對直徑小于等于1800mm的尿素合成塔，逐步采用整體多層包扎結(jié)構(gòu)，具體要求可參照化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《整體多層夾緊式高壓容器》（HG3129），其層板間的環(huán)焊縫和縱焊縫應(yīng)相互錯開，相鄰層板兩條環(huán)焊縫間軸向距離不得小于100mm（封頭與筒體的環(huán)焊縫除外）。

    （2）檢漏孔與盲層（板）或內(nèi)筒的連接方式應(yīng)當(dāng)采用焊接結(jié)構(gòu)，且焊接部分深度不得小于筒體承壓壁厚部分的1/3，以防止介質(zhì)進(jìn)入包扎層。結(jié)構(gòu)詳見圖2-2-41-8（P95）。

    （3）尿素合成塔頂部合成物料出口插入管的管端應(yīng)與塔頂內(nèi)壁齊平，避免形成氣相空間死區(qū)。

    2）材料方面─采用多層包扎結(jié)構(gòu)的尿素合成塔，其層板不得選用15MnVR鋼板，應(yīng)當(dāng)選用強度等級相對較低的16MnR、20R等材料，且每層層板厚度不得小于8mm。

    3）檢驗方面─尿素合成塔制造單位進(jìn)行泄漏檢驗時，應(yīng)當(dāng)采用不具有腐蝕性的介質(zhì)作為檢漏介質(zhì)，不得采用氨滲漏法進(jìn)行檢漏。

    2.關(guān)于在用尿素合成塔的安全管理

    1）定期檢驗

    山東平陰“3?21”事故發(fā)生后，山東、安徽等省質(zhì)量監(jiān)督局對在用的尿素合成塔及近年來的尿素合成塔檢驗報告進(jìn)行了重點檢驗和查閱，通過檢驗和查閱檢驗報告發(fā)現(xiàn)，近1/3的尿素合成塔存在裂紋等嚴(yán)重缺陷，大部分中、小化肥生產(chǎn)企業(yè)普遍存在“以修代檢”現(xiàn)象。因此。各使用單位應(yīng)當(dāng)加強尿素合成塔的安全管理工作。對安全狀況等級為1～2級的，每3年至少進(jìn)行一次全面檢驗；對安全狀況等級為3級的，在每個停車檢修周期檢修時，必須進(jìn)行全面檢驗，且周期不得超過18個月。在進(jìn)行全面檢驗時，應(yīng)認(rèn)真檢查尿素合成塔的運行記錄特別是開停車記錄，同時應(yīng)將合成塔的外保溫層全部拆除，采取有效的檢驗檢測方法，對內(nèi)、外表面進(jìn)行嚴(yán)格檢驗。對外層板檢驗發(fā)現(xiàn)裂紋的，應(yīng)當(dāng)剝開已發(fā)現(xiàn)裂紋的層板，繼續(xù)檢查下一層板。需更換層板的，應(yīng)當(dāng)由具備相應(yīng)壓力容器制造資格或維修資格的單位進(jìn)行。

    2）在線檢漏

    目前大多數(shù)化肥生產(chǎn)企業(yè)采用蒸汽對尿素合成塔進(jìn)行日常檢漏，在檢修時采用氨滲漏法對內(nèi)表面堿性檢漏。采用此種檢漏方法，當(dāng)蒸汽冷凝后形成氨水時，由于一些設(shè)備檢漏孔結(jié)構(gòu)原因，極易使氨水?dāng)U散至層板，對設(shè)備造成應(yīng)力腐蝕。因此化肥生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行在線檢漏時，應(yīng)當(dāng)采用不具有腐蝕性的氣體進(jìn)行日常檢漏，杜絕采用氨滲漏法對內(nèi)表面進(jìn)行檢漏。

    尿素生產(chǎn)企業(yè)要積極創(chuàng)造條件，逐步實現(xiàn)尿素合成塔狀況的實時檢測。對中小化肥生產(chǎn)企業(yè)的在用尿素合成塔，推薦采用氨紅外分析儀對尿素合成塔內(nèi)層的泄漏情況進(jìn)行實時在線檢漏，以及時發(fā)現(xiàn)事故和消除事故隱患。

    3）開、停車管理

    生產(chǎn)企業(yè)在尿素合成塔開車和停車過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范或企業(yè)規(guī)定的開、停車制度。對停車封塔達(dá)到24小時的，應(yīng)將塔內(nèi)物質(zhì)清洗干凈；開車時，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制設(shè)備升溫速度，避免因升溫速度快而使外層產(chǎn)生較大應(yīng)力，在冬季開車及冷塔投用時，還應(yīng)制定更加嚴(yán)格的措施，確保設(shè)備運行工況的穩(wěn)定。

    4）工藝指標(biāo)控制

    運行中嚴(yán)禁超溫、超壓生產(chǎn)；定期分析出口物料中的鎳含量，并應(yīng)保持其含量不大于0.2ppm。

    5）使用年限

    目前安全狀況登記為3級或采用15MnVR鋼板作為包扎層板的尿素合成塔，使用年限不得超過15年；因特殊情況暫無法更換的，應(yīng)當(dāng)按照本通知要求每年進(jìn)行一次全面檢驗，但使用年限不得超過20年。采用16Mn或強度級別低于16MnR材料作為包扎層板的在尿素合成塔，原則上使用年限不應(yīng)超過20年；使用超過20年的尿素合成塔，應(yīng)按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)定》第133條規(guī)定，縮短檢驗周期，并保證其安全狀況登記保持在1級或2級，使用年限可根據(jù)檢驗報告確定。

    3.各地質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門應(yīng)當(dāng)結(jié)合本地實際情況，進(jìn)一步加強對化肥生產(chǎn)企業(yè)的安全監(jiān)察工作，嚴(yán)格定期檢驗制度，發(fā)現(xiàn)問題及時督促企業(yè)進(jìn)行整改，一時難以整改的，責(zé)令企業(yè)采取可靠措施監(jiān)控使用，并將情況報當(dāng)?shù)厝嗣裾�府�?