一起压力容器爆炸事故案例

2003年2月5日凌晨1时55分，山西省某化工厂三车间一台I系列冷凝水闪蒸器Nt112(以下简称Nt112)发生爆炸，楼上值班工人柴某因操作间倒塌坠落至零米平面死亡。
爆炸设备及相关工艺
爆炸设备性能参数(Nt112): Nt112为一类压力容器。设备设计压力为0.6MPa，设计温度为165℃，规格为φ 2500× 6916× δ 12，容积为30m3，介质为蒸汽和冷凝水，主材为48CPR进口钢(相当于国产16MnR钢)，设备本体有压力表，出汽管上有两个安全阀。当设备处于备用状态时，它不与安全阀连通，因为F1阀在备用期间是关闭的(见设备相关流程:在Nt112之前，它与高压冷凝水罐NP112、NP113、NP114、NP122和NP123 (NP是高压冷凝水罐的缩写，后面是不同高压冷凝水罐的编号，其内部压力为5.6MPa，温度为260℃~270℃)连接，然后它即压力为5.6MPa的水通过节流孔板进入冷凝液闪蒸器，经减压冷却后，一部分变成蒸汽，通过冷凝液闪蒸器进入蒸汽出口管，送去预脱硅，管压为0.6MPa(如图)；部分水仍为液态，通过冷凝水出口至出水管进入热水箱，出水管上设有排水管(阀门)至地沟(虚线表示)。该设备已于2002年11月12日停止使用，即排水阀F6常开，其它阀门关闭，一直处于备用状态，直至事故发生。2003年2月4日9时15分左右，值班人员关闭排水阀F6。
事故原因分析
设备停运时，进水阀应已切断，排水阀F6应已打开，使其处于正常压力状态。三个进水阀(F3，F4，F5)经常带压试水，一个漏(滴)，一个漏(流水)，一个不漏(不滴，不流)。虽然阀门关闭，但仍有泄漏(两个阀门异常)，为设备加压、增压甚至超压提供了压力源。排水阀F6关闭(根据以上时间计算，排水阀F6关闭时间为16小时40分钟)，压力无法释放，是超压爆炸的重要原因。管理存在漏洞，白班工人违规关闭排水阀，但运行记录没有注明，交接班时也没有向接班工人说明，导致排水阀一直处于关闭状态。从设备筒体爆炸后的断口来看，大部分断口比较规则、平整，与母材的夹角为30° ~ 45°，属于韧性断裂。说明钢板是被超压撕裂的。在人孔破口处发现约100mm2的基础钢板严重减薄，实侧最小壁厚6.3mm(原设计壁厚12mm)，表现为塑性变形。因为在设备制造过程中，人孔部位会产生应力集中，运行过程中受力状态复杂，是整个设备的薄弱部位。因为爆炸，井盖一个人飞了出去。可以推断，突破点就在这里。当Nt112在备用时未与安全阀连接，导致其内部压力超过设计压力时，安全阀无法泄压，失去应有的作用，导致Nt112内压力不断上升，直至爆炸。断裂趋势分析:Nt112人孔断裂后，强大的内压，部分力将人孔喷嘴盖甩出57m。另一部分力从人孔中心线下部沿圆周方向拉伸扩展，直至将直径为2.5m的圆柱体全部扯掉，形成底部截面。另一部分力从断裂点沿纵向向上延伸，将中间圆柱体纵向撕裂成轧制的板状。当它延伸到筒体的环焊缝时，由于环焊缝强度大于母材，这部分力不得不改变方向，继续沿环焊缝熔合线扩展，将母材的钢板全部撕裂，将剩余的筒体劈成两部分。就这样，爆炸后整个气缸被分成了三段。设备爆炸时，内部压力瞬间降到零(表压)。饱和水迅速汽化，体积迅速膨胀，产生巨大的二次压力。爆炸中的超压与二次压力形成合力，强大的合力将上段抛了起来，砸碎了厂房内的横梁和部分管道，导致汽缸顶部的蒸汽出口管被拉出来飞落，现场惨不忍睹。综上所述，凝析油闪蒸塔Nt112爆炸的直接原因是:①设备停车时，疏水阀F6关闭，进口阀泄漏严重。当压力为5.6MPa的凝析油不断流入Nt112时，压力逐渐升高，无法泄放泄压，导致其超压破裂爆炸。②当F1阀关闭时，凝析油闪蒸器Nt112未与安全阀连接，安全阀不能泄压，不能有效防止事故发生。间接原因:管理不严，员工非法关闭排水阀F6，巡回检查不到位，无交接记录，无口头交接指示。
事故预防对策
改善Nt112和Nt113安全阀设置不合理的情况，在Nt112和阀F1之间增加两个安全阀，将现有的两个安全阀移至Nt113和阀F2之间，并对其他工艺系统进行调查，发现问题及时整改。备用设备的隔离措施应严格。要解决备用设备隔离不严的问题，必须加强设备检查和维护管理。对于生产过程中设备的状态，要全面掌握系统，尤其是关键阀门的启闭状态。如有必要，锁定打开和关闭的阀门。进一步完善监测仪器、仪表和设备。进一步研究深化和细化压力容器安全检验的方法，通过技术手段发现和处理事故隐患。