唐文庆

（大连市锅炉压力容器检验研究院，辽宁　大连　116013）

·维护与修理·

一起压力容器爆炸事故的分析

唐文庆

（大连市锅炉压力容器检验研究院，辽宁大连116013）

摘要：对一起储汽罐爆炸事故原因进行了分析，发现储汽罐爆炸的直接原因是使用不符合要求的容器，操作工操作失误使储汽罐超压，导致储汽罐爆炸，酿成事故。

关键词：储汽罐；超压；爆炸原因分析

一、事故概述

2015年7月，辽宁省一家大众浴池的某台储汽罐发生了爆炸事故。储汽罐的筒体纵缝、封头与筒体连接环缝全部撕裂，接管或管座与壳体连接角焊缝大部分撕裂。与储气罐相邻的桑拿房墙倒塌，桑拿房和浴池的房屋吊顶垮塌，导致正在洗浴的5人受伤，其中1人重伤，直接经济损失约50万元。

二、事故现场勘查及校验、检验情况

1.现场勘查情况

事故现场锅炉房平面示意图如图1所示。

通过现场调查了解到，蒸汽锅炉平时运行压力为0.3～0.4MPa、温度144～152℃。运行时，分汽缸上除主汽阀外，至少2～3个阀门保持开启状态，其中通向储汽罐的阀门为常开状态。但发生事故前，操作工将除主汽阀门及储汽罐阀门以外的阀门全部关闭，此时，蒸汽锅炉、分汽缸和储汽罐形成了一个封闭系统。

爆炸设备为1台立式容器，放置于紧靠桑拿室的一角，用于储存蒸汽供桑拿房使用。该洗浴相关人员提供的材料中没有发现任何有关该容器的资料，且无铭牌、无安全保护装置、材质不清，为使用单位私自使用的三无产品。

2.安全阀验证性校验

蒸汽锅炉顶部共两个安全阀，在事故后成功拆除安全阀1(型号A27H-10，公称通径：DN25、压力级别：0.30～0.70MPa），经校验当压力升至2.0MPa时起跳；另一个安全阀2(型号A27H-10，公称通径：DN25、压力级别：0.70～1.0MPa）的阀座未能成功拆除，无法校验。

3.母材化学成分

经检测，材料的化学成分如表1所示。

表1

从表1可以看出，该材料为铝合金，其化学成分符合GB/T 3090-2008标准中的5052铝合金成分范围。

4.母材力学性能分析

试样力学性能分析结果，屈服强度：172MPa，抗拉强度：223MPa，断后伸长率：12.0%；按GB/ T 3880.2-2012标准，5052铝合金材料的屈服强度≥160MPa，抗拉强度210～260MPa，断后伸长率≥8.0%，符合标准要求。

5.事故容器宏观检查

现场进行宏观检查及壁厚测量，内径约500mm、高约1000mm、封头和筒体壁厚约4.5mm。检查容器断裂位置，储汽罐筒体纵缝，封头与筒体连接环缝全部撕裂，接管或管座与壳体连接角焊缝大部分撕裂。检查撕裂后的焊接接头，发现存在严重未熔合，未熔合达到近2.5mm。

6.断裂处应力分析

按JB/T 4734-2002标准，铝合金5052 在152℃时的许用应力为42.6MPa。

该容器承受内压时候，环向应力为轴向应力的两倍，所以纵缝是相对受力大的位置，而且存在严重未熔合等缺陷，大大降低其有效承载面积，焊缝处是最为薄弱的位置。

由环向应力公式：

式中：P——运行时压力0.4，MPa；

D——内径，500mm；

S——壁厚，但连接焊缝由于未熔合缺陷的存在，仅为2mm。

代入上述公式，计算出δ θ=50MPa。即正常操作时候其焊缝薄弱处承受的压力就已超过母材的操作温度下的许用应力，事故发生当天，当压力继续在密闭系统（安全泄压装置失灵）持续升高时，作为整个系统的薄弱环节的容器焊缝，最先发生破坏。

三、事故原因分析

1.事故直接原因

（1）该容器无设计单位，无设计图纸和其他设计文件。

制造单位不清楚，焊接工艺有问题，焊缝存在严重未熔合。容器上未安装超压泄放装置。以上不符合《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求。

（2）操作工操作失误导致超压。

操作工操作失误将除主汽阀门及储汽罐阀门以外的阀门全部关闭，此时，蒸汽锅炉、分汽缸和储汽罐形成了一个封闭系统（图2），导致储汽罐发生超压爆炸。分汽缸上其他任何一只阀门打开，都可令系统连接至开放空间，而不至于发生超压爆炸。

图2　爆炸前形成的封闭系统图

2.事故间接原因

（1）安全阀失效。

上述封闭系统在蒸汽锅炉顶部设置有安全阀，若该安全阀能够正常起跳，也可避免此次事故，但据浴池操作工回忆，运行过程中从未发现安全阀起跳过，由此怀疑两只安全阀由于长期未校验，均存在严重锈蚀，令上述封闭系统唯一的泄放途径失效，导致储汽罐持续升压，最终爆炸。

（2）安全管理不到位。

①容器本体上多个接管均为人为堵死状态，也无任何安全保护措施；

②锅炉和分汽缸上安全附件均未检定校验；

③浴池操作工非专职，致使设备管理不到位；操作工没有经过专门培训，设备操作也没有专门的操作制度。

中图分类号：TK229.1

文献标识码：B

文章编号：1671-0711（2016）01-0060-02

收稿日期：（2015-11-26）