一起壓力容器爆炸事故的分析

唐文慶

（大連市鍋爐壓力容器檢驗研究院，遼寧　大連　116013）

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一起壓力容器爆炸事故的分析

唐文慶

（大連市鍋爐壓力容器檢驗研究院，遼寧大連116013）

摘要：對一起儲汽罐爆炸事故原因進行了分析，發現儲汽罐爆炸的直接原因是使用不符合要求的容器，操作工操作失誤使儲汽罐超壓，導致儲汽罐爆炸，釀成事故。

關鍵詞：儲汽罐；超壓；爆炸原因分析

一、事故概述

2015年7月，遼寧省一家大眾浴池的某臺儲汽罐發生了爆炸事故。儲汽罐的筒體縱縫、封頭與筒體連接環縫全部撕裂，接管或管座與殼體連接角焊縫大部分撕裂。與儲氣罐相鄰的桑拿房墻倒塌，桑拿房和浴池的房屋吊頂垮塌，導致正在洗浴的5人受傷，其中1人重傷，直接經濟損失約50萬元。

二、事故現場勘查及校驗、檢驗情況

1.現場勘查情況

事故現場鍋爐房平面示意圖如圖1所示。

通過現場調查了解到，蒸汽鍋爐平時運行壓力為0.3～0.4MPa、溫度144～152℃。運行時，分汽缸上除主汽閥外，至少2～3個閥門保持開啟狀態，其中通向儲汽罐的閥門為常開狀態。但發生事故前，操作工將除主汽閥門及儲汽罐閥門以外的閥門全部關閉，此時，蒸汽鍋爐、分汽缸和儲汽罐形成了一個封閉系統。

爆炸設備為1臺立式容器，放置于緊靠桑拿室的一角，用于儲存蒸汽供桑拿房使用。該洗浴相關人員提供的材料中沒有發現任何有關該容器的資料，且無銘牌、無安全保護裝置、材質不清，為使用單位私自使用的三無產品。

2.安全閥驗證性校驗

蒸汽鍋爐頂部共兩個安全閥，在事故后成功拆除安全閥1(型號A27H-10，公稱通徑：DN25、壓力級別：0.30～0.70MPa），經校驗當壓力升至2.0MPa時起跳；另一個安全閥2(型號A27H-10，公稱通徑：DN25、壓力級別：0.70～1.0MPa）的閥座未能成功拆除，無法校驗。

3.母材化學成分

經檢測，材料的化學成分如表1所示。

表1

從表1可以看出，該材料為鋁合金，其化學成分符合GB/T 3090-2008標準中的5052鋁合金成分范圍。

4.母材力學性能分析

試樣力學性能分析結果，屈服強度：172MPa，抗拉強度：223MPa，斷后伸長率：12.0%；按GB/ T 3880.2-2012標準，5052鋁合金材料的屈服強度≥160MPa，抗拉強度210～260MPa，斷后伸長率≥8.0%，符合標準要求。

5.事故容器宏觀檢查

現場進行宏觀檢查及壁厚測量，內徑約500mm、高約1000mm、封頭和筒體壁厚約4.5mm。檢查容器斷裂位置，儲汽罐筒體縱縫，封頭與筒體連接環縫全部撕裂，接管或管座與殼體連接角焊縫大部分撕裂。檢查撕裂后的焊接接頭，發現存在嚴重未熔合，未熔合達到近2.5mm。

6.斷裂處應力分析

按JB/T 4734-2002標準，鋁合金5052 在152℃時的許用應力為42.6MPa。

該容器承受內壓時候，環向應力為軸向應力的兩倍，所以縱縫是相對受力大的位置，而且存在嚴重未熔合等缺陷，大大降低其有效承載面積，焊縫處是最為薄弱的位置。

由環向應力公式：

式中：P——運行時壓力0.4，MPa；

D——內徑，500mm；

S——壁厚，但連接焊縫由于未熔合缺陷的存在，僅為2mm。

代入上述公式，計算出δ θ=50MPa。即正常操作時候其焊縫薄弱處承受的壓力就已超過母材的操作溫度下的許用應力，事故發生當天，當壓力繼續在密閉系統（安全泄壓裝置失靈）持續升高時，作為整個系統的薄弱環節的容器焊縫，最先發生破壞。

三、事故原因分析

1.事故直接原因

（1）該容器無設計單位，無設計圖紙和其他設計文件。

制造單位不清楚，焊接工藝有問題，焊縫存在嚴重未熔合。容器上未安裝超壓泄放裝置。以上不符合《固定式壓力容器安全技術監察規程》的要求。

（2）操作工操作失誤導致超壓。

操作工操作失誤將除主汽閥門及儲汽罐閥門以外的閥門全部關閉，此時，蒸汽鍋爐、分汽缸和儲汽罐形成了一個封閉系統（圖2），導致儲汽罐發生超壓爆炸。分汽缸上其他任何一只閥門打開，都可令系統連接至開放空間，而不至于發生超壓爆炸。

圖2　爆炸前形成的封閉系統圖

2.事故間接原因

（1）安全閥失效。

上述封閉系統在蒸汽鍋爐頂部設置有安全閥，若該安全閥能夠正常起跳，也可避免此次事故，但據浴池操作工回憶，運行過程中從未發現安全閥起跳過，由此懷疑兩只安全閥由于長期未校驗，均存在嚴重銹蝕，令上述封閉系統唯一的泄放途徑失效，導致儲汽罐持續升壓，最終爆炸。

（2）安全管理不到位。

①容器本體上多個接管均為人為堵死狀態，也無任何安全保護措施；

②鍋爐和分汽缸上安全附件均未檢定校驗；

③浴池操作工非專職，致使設備管理不到位；操作工沒有經過專門培訓，設備操作也沒有專門的操作制度。

中圖分類號：TK229.1

文獻標識碼：B

文章編號：1671-0711（2016）01-0060-02

收稿日期：（2015-11-26）