一起气体爆燃事故的剖析.doc

一起气体爆燃事故的剖析（腐蚀） 1、事故经过 1998年5月上旬某日23时左右,某化工生产企业的变换岗位,一安装在室外的中压变换炉进气管90的弯头（3258）突然破裂,大量的可燃气流冲出管外,爆燃。在岗的４名工人大面积深度烧伤,造成近200万元的经济损失。生产原始记录显示:事故前该生产系统处于最佳工况之中,自动记录仪显示,事故前一刻系统工作压力为1.36MPa。管内可燃气体的主要成份为:CO、CO2、Ｎ2、CH4、H2等。爆炸钢弯头是由Ø3258无缝钢管加工而成,系上年大修时购进并更换的（属于每年大修必更换部件）,累计使用时间7个多月。弯头爆破口位于弯头之外侧 ,离地高度0.8ｍ左右,破口法平面与地平面成 -45夹角,其正前方数米外是岗位操作室的木门（内开,0.8ｍ1.5ｍ）和玻璃窗户（1.5ｍ1.5ｍ）。取下爆破弯头经检查发现: （１）规格型号与所提供的书面资料相一致。 （２）弯头内部腐蚀差异极大。该弯头除α角所对弧以外的所有部分,其内部腐蚀情况均未超过正常的范围;而在α角所对弧处裂开了一条长约300mm的纵向口子,口子的横向宽度最宽处有100mm以上,裂口处最薄部位壁厚仅1mm左右;在弯头的横向两侧面有过腐蚀现象。所以弯头的过腐蚀区只集中在爆破口周围区城,余下部位均属正常。高温（ｔ＞400℃）、高压、高速（按工艺指标计算ｖ＞30米／秒）气流冲出弯头裂口后几乎同时化成火龙,温度、压力、流速都得以增大。高温高压的火龙高速冲击水泥地面之后反射,反射后的火龙直扑操作室而来,顿时门被冲开,窗玻璃被震得粉碎。随即火龙引燃室内可燃物和工人的衣服 ,操作室内一片火海。 2、事故原因分析 １) 酿成这起严重事故的直接原因是金属弯头局部严重过腐蚀。该企业已有30余年历史,类似上述弯头是每年检修时必换的主要部件。同类事故在周邻同类行业中还从未发生过。对这起事故中的弯头严重局部过腐蚀情况,在场的行家也感到不可思议！那么,是什么原因使该金属弯头如此过腐蚀呢？问题的症结出在弯头制造过程中留下的隐患。因为弯头是无缝钢管经过塑性变形后加工而成的。在正常的塑性变形后,金属材料会变硬,导电性、导磁性、导热性等都会发生变化,晶格将发生扭曲以致出现滑移等缺陷,严重的还会造成晶格断裂,当然这是肉眼见不到的。上述变化是指理想状态下的塑性变形。但是,实际加工工艺是千差万别的,加工条件是千变万化的,需要控制的指标很多,一旦这些指标达不到工艺要求,在加工过程中就会出现厚度不达标现象。经过备份未用实物检查发现:类似弯头局部变薄量与理论值相差数十倍之多。这是这起事故的原因之一。原因之二 ,经过塑性变形后的部件应进行热处理工序,以使变形后金属材料的晶相结构得以复原;还有一个值得提及的问题是加工弯头时的最小曲率半径,它将直接影响局部过拉伸现象的发生。因此,造成该弯头局部过腐蚀的主要原因为 :（１）由于弯头制造过程工艺条件未能满足要求,事先已造成了材料内部缺陷 ;（２）弯头制成后未能按要求进行热处理,或虽经处理但未达到要求 ;（３）制造半径Ｒ小于最小限值。这不仅会形成局部过拉伸——壁厚变薄,而且对气流阻力加大,气流作用面积减小,加重了气蚀的速度。 2) 引燃气流发生气体爆燃的原因来自静电电荷。在正常情况下,气流在金属管道中快速流动,气流的静电电荷通过接地良好的压力容器和金属管道泄放掉,气流不可能聚集较多的静电电荷。一旦出现异常,大量的气流从裂口冲出,气流流层之间的静电电荷就无法泄放,越集越多,遇到适宜条件如金属构架、潮湿空气等就会发生放电。电火花即刻引燃可燃气流,造成气体爆炸。目击者证实:声响和火龙确实是同期而至的。 3) 冲出裂口的气流立刻化成火龙,经地面反射后直冲操作室,越过门、窗,室内火海一片,随即引燃室内可燃物和工人的衣服。一般来说,如果没有足够的燃烧源、可燃物存在,气体爆炸数秒钟内会自动熄灭。但由于室内可燃物和人体所穿服装更有化纤衣服存在,这就给二次、三次烧伤创造了条件。 4) 关于混合气流中是否含氧量超标（工艺条件含氧量＜0.5 %）和前面的预腐蚀器不足的说法,即便说法成立,也只是造成弯头过腐蚀的次要原因。若上面的说法成立,其他未过腐蚀部位也应出现轻度腐蚀迹象才对 ,但事实上没有。 3、教训和建议 １) 以往的化工安装和检修中,管道的弯头都是由有经验的老师傅现场制作,至少本埠、周邻地区同类行业从未出现过此类恶性事故。由于技术的进步,工业化进程的加快,钢管弯头已作为一种产品走上市场。但是迄今为止还没有一个统一的、令人满意的化工管道弯头的产品技术标准。其实大口径化工弯头在化工生产系统中的作用和危险性并不比压力管道,甚至压力容器要小！因此建议行业主管部门首先要制定化工弯头统一的技术