一起压力容器爆炸事故的剖析

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1、一起压力容器爆炸事故的剖析 摘要：本文简要描述了一起压力容器爆炸事故的经过和严重后果，并从技术角度对爆炸的原因、爆炸时的、压力及爆炸断裂拉力走向进行了理论分析和计算，提出了预防类似事故的对策，对预防压力容器爆炸事故以及调查、分析压力容器爆炸事故原因具有一定的指导意义。 关键词：压力容器爆炸事故超压 压力容器在工业生产中的应用是极为普遍的，尤其是在化学工业中，几手每一个工艺过程都离不了压力容器，是生产中的主要设备。压力容器承受着一定的压力载荷，且往往在高温或深冷条件下运行，很易发生爆炸事故，造成灾难性后果。因此

2、，研究和预防压力容器爆炸事故显得十分重要。下面就一起压力容器爆炸事故的原因进行深入分析，并探讨预防类似事故发生的对策。 1事故经过及事故现场情况 (1)事故经过：2003年2月5日凌晨1时55分，山西某化工厂三车间Ⅰ系列冷凝水闪蒸器Nt112(以下简称Nt112)发生爆炸事故，当班职工柴某工亡，并造成较大经济损失。(2)爆炸事故现场描述：Nt112罐体炸裂为以下四个部分：上部落至Nt112原位置西南方向8m处已变形；中部落至Nt112原位置东北方向6m处已变形；下部落至东南方向3．6m处；人孔门飞过马路穿墙至

3、热电院内57m处。Nt112项部乏汽管道从罐体顶部撕断，落至酸罐西侧距原位置47m处；进水管道炸断。与之相邻的冷凝水闪蒸器Nt113倾斜，进水管道炸断。操作室、电梯间坍塌，吊装孔损坏，4根支撑梁变形，17m楼板部分损坏，一根900钢梁断(见图1)。 图1冷凝水闪蒸器Nt112爆炸现场示意图 2爆炸设备及其相关工艺 (1)爆炸设备(N1112)性能参数：Nt112是Ⅰ类压力容器。该设备设计压力0．6MPa，设计温度165℃，规格为Φ2500×6916×δ12，容积30m3，介质为蒸汽和冷凝水：主体材料为A48C

4、PR进口钢(相当于国产16MnR钢)，设备本体有一块压力表，出汽管上有2个安全阀，本设备处于备用状态时与安全阀不相通，因备用时F1阀门关闭(见图2)。 图2Nt112、Nt113工艺流程图 (2)该设备相关工艺过程：Nt112前与高压冷凝水罐NP112、NP113、NP114、NP122、NP123连接(NP为高压冷凝水罐的简称，其后数字为不同高压冷凝水罐的编号，其内压力均为5．6MPa，温度260～270℃)，后与预脱硅系统相通。即压力为5．6MPa的水经节流孔板进入冷凝水闪蒸器，减压降温后，一部分水变为蒸

5、汽，通过冷凝水闪蒸器进入出汽管送预脱硅，管道压力0．6MPa(见图2和图3实线所示)；一部分水仍呈液态通过冷凝水出口至出水管进入热水槽，出水管上有排水管(阀)至地沟(点划线所示)。本设备已于2002年11月12日停止使用，即排水阀F6常开，其它阀门均关闭，直至事故发生一直处于备用状态。2003年2月4日9时15分左右，当班操作工将排水阀F6关闭(见图2)。 图3冷凝水闪蒸器Nt112设备本体及爆炸裂缝示意图说明：图中粗实线表示断裂缝。事故发生后设备本体断为上、中、下三部分，其中中部变形最严重，已完全展开，下部

6、变形严重，上部相对较轻。人孔门周围变形最为严重。 3事故原因分析 (1)该设备在停用期间，本应切断进水阀打开排水阀F6，使其处于常压状态。而3个进水阀(F3、F4、F5)经常压试水一个渗漏(滴水)，一个泄漏(流水)，一个不漏(不滴不流)。虽关仍漏(两个阀门不正常)为设备的带压、增压直至超压提供了压力源。排水阀F6被关闭(据上述时间推算，排水阀F6关闭时间长达16小时40分)，无法卸压，这是导致超压爆炸的重要原因。(2)管理工作存在漏洞，白班职工违章关闭排水阀，而运行记录未注明，交接班时也未向接班职工说明，致使

7、排水阀一直处于关闭状态。(3)从爆炸后设备筒体的断口来看，绝大部分破口表面较为规则平整，且与母材成30°～45°夹角，属韧性断裂。这说明钢板是由于超压而撕裂的。在人孔破口处发现，有大约100mm2的母材钢板严重减薄，实侧最小壁厚6．3mm(原设计壁厚为12mm)，呈塑性变形特征。因为设备在制造过程中，人孔部位会产生应力集中，在运行时，受力状态比较复杂，使其成为整个设备的薄弱部位。又因爆炸后人孔接管带盖是单独飞出去的，由此推断，破点就在此处。(4)爆破时的压力计算根据《钢制压力容器技术条件》80版，圆筒内压容器

8、壁厚计算公式为导出压力式中：——钢材在设计温度下的许用应力。设计时，计算圆筒壁厚使用。本次计算爆破压力时取用材料抗拉强度下限值为499MPa，即δb＝499MPa。——焊缝系数，设计制造时为1。Di——设备圆筒内径，该设备2476mm。δ——圆筒最小壁厚。本设备现场实测已拉伸变形减薄区的最小值为6．3mm，区外为10．8mm，本次计算分别以6．3mm和10．8mm为基准。分两次计算爆破时的所需压力：