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    空壓機儲氣罐爆炸原因分析(一)
    時間:2014-06-30 關鍵詞:

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    事故情況概述

    去年10月,某工廠一臺空壓機儲氣罐發生爆炸,造成空壓機房設備損毀,墻體倒塌,幸無人員傷亡情況。據調杏,事故發生在凌晨4點左右,空壓機房內無人看守的儲氣罐突然自行爆炸,沿縱向從上封頭到下封頭整體炸裂,巨大沖擊力使設備騰空飛起,落地后重重撞擊地面造成支撐腳及下封頭嚴重變形并撕裂(如圖1所示)。爆炸現場發現安全閥銹死,沒有開啟跡象,壓力表表盤破損,指針彎曲變形,顯示壓力超過1.6MPa。

    設備技術參數

    發生爆炸的儲氣罐為某正規壓力容器廠2008年制造,設計壓力0.88MPa,設計溫度100℃,容積0.6m³,最高工作壓力0.8MPa,內徑650mm,總高2138mm,主要受壓元件材質為Q235B,公稱壁厚5mm。該設備正常工作壓力為0.6MPa,工作溫度為常溫,介質為空壓機輸送的壓縮空氣。但是自2009年安裝投入使用以來,一起沒有辦理注冊登記手續,從未經過定期檢驗,安全附件也沒有定期校驗。

    爆炸因素分析

    1、設備本身因素

    我們對爆炸后的儲氣罐進行了仔細的檢查,并做了測厚、成分分析、硬度檢測,以期分析研究出設備本休是否存在嚴重缺陷,導致事故發生。

    經外觀檢查發現容器主要受壓元件(筒休和封頭)焊縫結構和布局合理,出廠前經過20%射線檢測,焊縫質量符合III級要求。如圖1所示,容器為從上封頭到下封頭整體縱向貫穿撕裂,撕裂口基本與縱焊縫平行,距縱焊縫700mm,而縱焊縫完好無損,所以基本可以排除焊縫接質量影響。其余各項外觀及幾何心尺寸檢查,均未發現異常。在測厚過程中(如圖2所示),封頭和筒體大部分檢查部位厚度與出廠資料公稱壁厚相符,未發現腐蝕或沖刷減薄,但在筒體上沿爆炸撕裂口邊緣(兩側)各有一條寬度約為4~10cm的明顯減薄區域(見表1)。在減薄區內,從母材內部到撕裂口邊緣厚度逐步遞減,實測邊緣厚度最小值為4.1mm,比筒體公稱壁厚減薄0.9mm,相對母材其它區域減薄約為0.7mm。減薄厚度沿撕裂口邊緣到內部4~10mm區域內連續變化,明顯表現為拉仲減薄狀態。據此可以推測,容器爆炸不是瞬時發生,而是山于內部壓力逐漸升高,簡體材料受環向拉應力作用拉伸,薄弱部位發生屈服,產生塑性變形,最終失效撕裂爆破。


     

    我們還使用SpecoroSortCCD型光譜儀檢測了儲氣罐主要受壓元件材質的化學成分(見表2)。檢測發現封頭材料成分基本與資料相符,而筒體材料Mn含量僅為0.09%,不僅低于BG700-88《碳素結構鋼》規定的0.30~0.70%范圍,也低于質量證明書標識的0.28%。眾所周知,Mn作為鋼鐵材料的一種有益元素,對鐵素體和奧氏體均能起較大的固溶強化作用,增加珠光體量,使鋼具備高的強度和硬度。如Mn含量不達標,就有可能產生鋼材強度下降,使用性能降低。在這臺儲氣罐中,作為主要受壓元件材料Q235B的Mu元素含量不合格,其力學性能(特別是抗拉強度)達不到設計要求,這也可能是容器產生爆炸的主要影響因素之一。

    在硬度檢測結果中,也間接證實了這一點。使用型號為HLN-11A的里氏硬度計,檢測了封頭、筒體母材及其對接焊縫的熱影響區(如圖3所示),以及撕裂口邊緣的里氏硬度,并自動換算為抗拉強度σb(見表3)。根據GB150-1998②規定,Q235B板材,當其厚度為4.5~16mm范圍內時,抗拉強度σb不應小于375MPa,封頭抗拉強度405MPa。檢測結果說明,除封頭(抗拉強度)值基本達到GB150-1998標準要求,筒體材料各個檢測部位都不合格,即筒體材料抗拉強度不合格,低于國家標準規定以及出廠技術數據。


     

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