淺析壓力容器爆炸與預防措施

崔維剛　靳貴紅

摘要：壓力容器在工礦企業中應用廣泛，由于設備的特殊性，壓力容器會由于物理的或化學的原因，壓力容器壁不能承受內壓而突然爆裂的爆炸災禍。因此加強對有壓力容器的空壓站易發生事故區域內設備和裝置的管理，分析爆炸產生原因并實施有效的預防措施是文章主要研究的內容。

關鍵詞：壓力容器；爆炸；檢驗

壓力容器的應用極為廣泛，在工業、民用、軍工等許多部門，在科學研究的許多領域都有重要的作用。其中，它在石油化工的應用最為普遍，約占壓力容器總使用量的50%左右。壓力容器是一種容易發生事故的特殊設備。一旦發生事故不僅是容器本身遭到破壞，而且還會引起一連串惡性事故，如破壞其他設備及建筑物，危害人員生命安全，污染化境等，還會給國民經濟造成重大損失。

1 壓力容器爆炸主要危害

1.1 碎片的破壞作用。高速噴出的氣體的反作用力把殼體向破裂的相反方向推出，有些殼體則可能裂成碎塊或碎片向四周飛散而造成危害。

1.2 沖擊波危害。容器破裂時的能量除了小部分消耗于將容器進一步撕裂和將容器或碎片拋出外，大部分產生沖擊波。沖擊波可將建筑物摧毀，使設備、管道遭到嚴重破壞，運處的門窗玻璃破碎，沖擊波與碎片的危害一樣可導致周圍人員傷亡。

1.3 有毒介質的毒害。盛裝有毒介質的容器破裂時，會釀成大面積的毒害區。有毒液化氣體則蒸發成氣體，危害很大。一般在常溫下破裂的容器，大多數液化氣體生成的蒸汽體積約為液體的二、三百倍。如液氨為240倍，液氯為150倍，氫氰酸為200～370倍，液化石油氣約為180～200倍。有毒氣體在大范圍內導致生命體的死亡或嚴重中毒。如一噸液氯容器破裂時可釀成8.6×104m3的致死范圍，5.5×106m3的中毒范圍。

1.4 可燃介質的燃燒及二次空間爆炸危害。盛裝可燃氣體、液化氣體的容器破裂后，可燃氣體與空氣混合，遇到觸發能量（火種、靜電等）在器外發生燃燒、爆炸，釀成火災事故。

2 壓力容器爆炸原因分析

壓力容器由于物理的或化學的原因，壓力容器壁不能承受內壓而突然爆裂的爆炸災禍。物理原因包括容器內介質純物理性超壓，器壁材質力學性能（強度、塑性和韌性）不足或缺陷。化學原因是容器內介質發生異常化學反應或相變，使內壓急劇上升。容器破裂的形式有韌性、脆性、疲勞、腐蝕和蠕變五種。貯存在容器內的有壓氣體或液化氣體解除殼體的約束，迅速膨脹，瞬間釋放出內在能量的現象。所釋放的能量，一方面使容器進一步開裂，或將容器及其所裂成的碎塊以較高的速度向四周飛散，造成人身傷亡或擊壞周圍的設施；另一方面，其更大的一部分能量對周圍的空氣作功，產生沖擊波，摧毀附近的廠房等建筑物，造成更大的破壞作用。

2.1 超溫超壓。操作不當、工藝不成熟或工藝條件未得到有效控制等，造成超溫超壓。余熱鍋爐因供水不足、結垢等因素使傳熱系數下降，導致局部過熱，就容易發生爆炸事故。

2.2 壓力容器存在先天性缺陷。壓力容器存在先天性缺陷主要是指壓力容器未經過設計或設計錯誤、結構不合理、選材不當、強度不夠、制造質量低劣或安裝組焊質量差等。

2.3 腐蝕嚴重。壓力容器的內外表面因腐蝕而變薄，強度顯著降低，就易于引起爆炸。

2.4 裂紋起槽。壓力容器在長期運行中因操作不當，開停次數多，容器驟冷驟熱或壓力、負荷波動頻繁等，致使鋼材受到交變應力，產生疲勞裂紋。另外，由于流體介質的沖刷形成溝槽，導致強度降低。

2.5 安全裝置不全、安裝不正確或失靈。大量事故表明，安全裝置不全或失靈未校驗是造成壓力容器爆炸的主要原因之一；還有的安全閥安裝錯誤，起不到安全閥泄壓作用。

3 壓力容器安全設備使用及管理

3.1 壓力容器的安全附件

壓力容器安全附件包括安全閥、爆破片、緊急放空閥之類的安全泄壓裝置以及液位計、壓力表、單向閥、限流閥、溫度計、緊急切斷裝置等保證設備正常、安全運行的一類裝置。安全泄放裝置是一種保證壓力容器安全運行、防止超壓的保護裝置。當容器內壓力一旦超過規定，它能自動、迅速地把容器內的介質排出，使設備內的壓力始終保持在最高許可壓力范圍內。

3.2 爆破片又稱防爆膜、防爆片、爆破膜等，是一種斷裂式安全泄放裝置。如果發生超壓膜片自行破裂，介質迅速外泄，壓力很快下降，使容器受到保護。爆破片一般適用于下列場合：存在爆燃或異常反應可能使壓力驟增的場合；盛裝著劇毒介質，不允許有任何泄漏的場合；工作介質不潔凈，運行中會產生大量沉淀或粉狀粘附物，會妨礙安全閥運作的場合。爆破帽又稱防爆帽，也是一種斷裂型的安全泄放裝置。爆破帽的特點是結構簡單、制造比較容易，且爆破壓力誤差較小，比較容易控制。

3.3 壓力容器的使用及安全管理

正確、合理地使用壓力容器，也是保證安全運行的一項重要措施。因為即使容器的設計、制造都符合要求，也會因操作不當造成事故。壓力容器是工藝裝置的一部分，它的操作方法要根據工藝要求確定。從壓力容器的特點出發，在操作上應做到以下幾點：平穩操作。主要指要緩慢地加載和卸載，并保持運行期間載荷的相對穩定。防止超載。壓力容器的超載主要指超壓。經常檢查，遇特殊狀況緊急剎車。

4 壓力容器安全預防措施

為防止壓力容器爆炸事故，各國都以強制性的規程規范對壓力容器的設計、選材、制造、使用、檢驗、修理和報廢等各環節作了嚴格的規定，并由國家管理部門監督執行。在技術方面，隨著工業生產的需求和科技水平的提高，壓力容器在規格大型化，高參數精心設計，結構的改進，新材料的應用，制造和檢驗技術的進步等方面獲得了迅速發展，從而大大提高了壓力容器使用的安全可靠性。

4.1 在設計上，應采用合理的結構，如采用全焊透結構，能自由膨脹等，避免應力集中、幾何突變；針對設備使用工況，選用塑性、韌性較好的材料；強度計算及安全閥排量計算符合標準。

4.2 制造，修理、安裝、改造時，加強焊接管理，提高焊接質量并按規范要求進行熱處理和探傷；加強材料管理，避免采用有缺陷的材料或用錯鋼材、焊接材料。

4.3 在鍋爐使用過程中，加強鍋爐運行管理，保證安全附件和保護裝置靈活，齊全：加強水質管理，防止產生腐蝕，結垢，相對堿度過高；提高司爐工人素質，防止產生缺水，誤判、誤操作等現象。

4.4 在液化氣槽車使用中，加強使用管理，避免操作失誤，超溫、超壓、超負荷運行，失檢、失修、安全裝置失靈等。

另外需要加強檢驗工作，及時發現缺陷并采取有效措施。對從事氣體空氣壓縮站工作的人員必須經培訓教育方可上崗，壓力容器管道壓力須控制在規定范圍內。嚴格執行安全規程、運行規程、操作規程及交接班制度，按時進行巡檢，發現問題及時匯報，及時處理問題。配備好滅火器，定期檢查，保證方便有效狀況良好，并做到每位職工會使用。加強對職工的教育，提高職工的責任性和技術素質，配備相應的急救藥品、器材。

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