1、承压设备事故案例分析2022-6-512022-6-52承压设备的破坏形式分类2022-6-53断裂断裂2022-6-54承压设备典型事故案例承压设备典型事故案例 以本世纪初发生在我国的几起典型事故为例，说明重视设计、制造、介质作用和操作等几方面因素，对防止事故发生的重要性。2022-6-551制造缺陷引起的制造缺陷引起的爆炸事故 陕西省渭南饲料添加剂厂压力容器爆炸事故 辽宁省大连市西岗区两起煤气管道泄漏重大事故2022-6-56陕西省渭南饲料添加剂厂压力容器爆炸事故陕西省渭南饲料添加剂厂压力容器爆炸事故概况概况2022-6-57陕西省渭南饲料添加剂厂压力容器爆炸事故陕西省渭南饲料添加剂厂压力
2、容器爆炸事故概况续概况续2022-6-58陕西省渭南饲料添加剂厂压力容器爆炸事故陕西省渭南饲料添加剂厂压力容器爆炸事故原因原因2022-6-59辽宁省大连市西岗区两起煤气管道泄漏重大事故辽宁省大连市西岗区两起煤气管道泄漏重大事故概况概况2022-6-510辽宁省大连市西岗区两起煤气管道泄漏重大事故辽宁省大连市西岗区两起煤气管道泄漏重大事故原因原因车载是造成管道断裂的主要载荷，所产生的应力引发管道疲劳裂纹，当疲劳裂纹达到极限状态管道就会断裂。灰口铸铁管内部存在各种缺陷，力学性能不合格，降低了管道抗外力的能力。气温骤变对管道产生温差应力，加速了管道的断裂。管道埋深过浅，使其受到较大冲击力和温差应力
3、。后续施工不当，对管道形成多处刚性支撑，是加速管道发生断裂的原因。 造成煤气管道断裂引起泄漏中毒事故是综合原因共同作用所致。既有自然的因素(车载、气温骤降)，又有相关单位在后续施工过程中，没有严格按照技术规范要求施工留下事故隐患所造成。2022-6-511图图8-4事故现场照片事故现场照片 2022-6-512 图图8-5事故现场近处照片事故现场近处照片 2022-6-513应力腐蚀引起的爆炸事故应力腐蚀引起的爆炸事故概况概况 2005年3月21日21时26分，山东省济南市平阴县鲁西化工第三化肥有限公司发生尿素合成塔爆炸重大事故，造成4人死亡，32人重伤，经济损失惨重。 事故尿素合成塔是南京化
4、工工业集团有限公司化工机械厂1999年产品，于2000年投入使用。该塔设计工作压力21.57MPa，设计温度195，试验压力27.26 MPa，公称容积37.5m3，工作介质为尿素溶液和氨基甲酸铵。该容器为立式高压反应容器，由10节筒节和上、下封头组成。筒节内径1400mm，壁厚110mm，总长26210mm。筒节为多层包扎结构，层板为15MnVR及16MnR板，内衬为8mm厚的尿素级不锈钢衬里。2022-6-514应力腐蚀引起的爆炸事故应力腐蚀引起的爆炸事故 尿素合成塔塔身爆炸成三节，事故第一现场残存塔基、下封头和第10节筒节（自上而下数起，下同），且整体向南偏西倾斜约15(图8-6)。南侧
5、5m处六层主厂房坍塌；西北侧20m处二层厂房坍塌；北侧、东北侧装置受爆炸影响，外隔热层脱落；东侧2个碱洗塔隔热层全部脱落，冷却排管系统全部损坏。 事故原因分析 引起该尿素合成塔爆炸的直接原因为塔体材料(包括焊缝)的应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂导致了塔体承载能力的严重下降，尤其是发生在第九筒节热电偶处向下的纵向应力腐蚀裂纹（见图8-9），达到和超过了材料的容限裂纹尺寸，最终产生快速断裂，引起塔内介质迅速泄漏，导致塔内介质爆沸和该筒节的爆炸。 检漏蒸汽洁净程度低和压力偏高，是尿塔产生应力腐蚀的介质原因。制造企业为了克服检漏管与筒体连接的深孔焊，改用检漏管与盲板管锥螺纹连接，是一种可靠性欠佳的结构。另
6、外该结构又未告知用户，使其注意检查和拧紧检漏管。这样一旦检漏管松动，极易造成氨渗漏检测介质和检漏蒸汽介质渗漏进塔体多层层板间的缝隙中，引起塔体层板材料严重的应力腐蚀开裂。2022-6-515图图8-6 留在塔基上的底部塔段留在塔基上的底部塔段2022-6-516图图8-7向西南方向飞入操作楼二层的中间塔段，内壁外反向西南方向飞入操作楼二层的中间塔段，内壁外反2022-6-517图图8-8向东北方向飞出的上部塔段向东北方向飞出的上部塔段2022-6-518断口宏观形貌2022-6-519图图8-9第九筒节热电偶下方的严重应力腐蚀裂纹第九筒节热电偶下方的严重应力腐蚀裂纹2022-6-520图图8-
7、9第九筒节热电偶下方的严重应力腐蚀裂纹第九筒节热电偶下方的严重应力腐蚀裂纹2022-6-5213氢腐蚀引起的爆炸事故氢腐蚀引起的爆炸事故概况概况 2000年12月31日，山东某化肥厂1m 氨合成塔底部用于调整塔内床层触媒温度的副线20钢异径管发生爆破，并造成火灾和人员伤亡的重大事故。该副线的正常进气温度在140160， 管压力为32MPa ，介质为N2 、H2 和少量NH3。与之相连的是合成塔内底部废热锅炉，温度为350左右。由于触媒老化，床层温度不会偏高，副线长时间停止进行调温，使得靠近合成塔底部的异径管段存在死气层，并因热传导可能将废热锅炉处的热量部分传递至这一管段，使20钢异径管处于20
8、0以上氢腐蚀敏感温度。爆破口的宏观形貌如图8-10所示。2022-6-5223氢腐蚀引起的爆炸事故氢腐蚀引起的爆炸事故原因原因2022-6-5233氢腐蚀引起的爆炸事故氢腐蚀引起的爆炸事故 2H2 + Fe3C 3Fe + CH4 2H2 + C CH4 以上反应生成的甲烷，在钢中的扩散能力很小，它们聚集在晶界原有的微观孔隙内，形成局部高压，造成应力集中，使这些微观孔隙发展成为裂纹。同时，反应面附近的钢被脱碳，珠光体分解，由于碳的损失，形成了钢中碳的浓度梯度，推动了渗碳体分解并向反应面扩散。裂纹的扩散又为氢和碳的扩散提供了有利条件，这样使反应不断地进行下去，脱碳层与裂纹深度不断增加，导致钢的强
9、度和塑性降低，材料脆化。尽管对低碳钢来说，在100就会产生氢腐蚀，但一般认为，温度大于200时，氢腐蚀才显得重要(即性能明显下降)。异径管的正常使用温度为140160，但由于氨合成塔内床层触媒老化，异径管所在的副线长时间停止进行调温，异径管温度升高至200 以上，致使氢腐蚀发生，由于管道中除H2、NH2外，还有一定比例的N2 ，N2的存在将加剧氢腐蚀的发展。检测结果表明，异径管爆破前与N2 、H2气氛接触的管内壁已严重脱碳、开裂，力学性能恶化，在管内高压的作用下，发生爆破。2022-6-524图图8-11(a)异经管管外壁未脱碳异经管管外壁未脱碳组织组织 2022-6-525图图8-11(b)
10、异经管管壁中部部分脱碳组织异经管管壁中部部分脱碳组织 2022-6-526图图8-11(c)异经管管内壁临氢侧脱碳异经管管内壁临氢侧脱碳层组织层组织 2022-6-527图图8-12 冲击断口形貌冲击断口形貌2022-6-528图图8-12 冲击断口形貌冲击断口形貌2022-6-529图图8-12 冲击断口形貌冲击断口形貌2022-6-5302022-6-5314应变时效硬化和温度应力引起的爆炸事故应变时效硬化和温度应力引起的爆炸事故概况续概况续 冷激管的断裂发生在两个弯头处，其中一个弯头截面沿环向发生断裂，断口具有明显的脆性断裂形貌（见图8-13），事故中冷器发生回流，并形成明火燃烧；另一处
11、弯头沿外侧纵向开裂，开裂裂纹长度为300mm左右。2022-6-5324应变时效硬化和温度应力引起的爆炸事故应变时效硬化和温度应力引起的爆炸事故原因原因 （2）事故与原因分析 通过取样分析发现由于直管段材质基本未发生变化，因此可以推断冷激管的弯头处材质脆化不是由于操作介质引起的。通过对弯头处的应变时效敏感性分析，发现两弯头材质具有很高的应变时效敏感性，发生脆化具有材料自身的条件。 为了分析引起冷激管很高应变时效敏感性的原因，采用投射电子显微镜进一步观察钢中是否存在N引起的柯塞尔气团。图8-14为观察分析结果，该系列图为所观察试样同一部位经过转动晶轴所得。可以看出上面存在大量的柯塞尔气团。202
12、2-6-5334应变时效硬化和温度应力引起的爆炸事故应变时效硬化和温度应力引起的爆炸事故续续 通过以上分析检测，可以认为冷激管失效的原因如下： 氨合成塔保温的情况下，合成塔的热膨胀远大于冷激管的热膨胀，导致两弯头处产生接近甚至超过材料失效温度下的屈服强度乃至抗拉强度，构成破坏条件。 断裂或开裂弯头的材料已经极度脆化，反映在材料屈服强度、抗拉强度、硬度大幅提高，冲击韧性急剧下降。 冷激管材料具有很高的应变时效敏感性。钢管中存在柯塞尔气团，是钢管弯头脆化的直接原因。 同时，弯头热弯制时加工工艺控制不当，可能处于冷加工范围之内。2022-6-534图图8-13 弯头断口宏观形貌弯头断口宏观形貌202
13、2-6-535图图8-14 投射电子显微镜下材料组投射电子显微镜下材料组织织2022-6-5365操作失误引起的爆炸事故操作失误引起的爆炸事故概况概况 2001年12月29日16时15分，广西容县平梨砂砖厂发生一起蒸压釜爆炸事故。爆炸的2号蒸压釜西侧釜盖滑脱后刮起釜东端的运输轨道，击倒制砖车间4座砖柱，挂在车间内4台砖机的连接平台上，造成制砖车间完全倒塌。同时气浪将正在运行的3号釜盖打得反转，造成3号釜西侧横向位移近1m。釜内的蒸汽和碎砖向西喷出，在反冲力的作用下，2号釜体向东窜出，拉断2个固定支座的基础，铲平釜区东侧矮墙及地面，打弯东侧出砖轨道尽头的工字钢立柱，击毁正在装车或停放的1台手扶拖
14、拉机、2台农用运输车、1台东风牌汽车。撞散一幢砂砖，击断1根底直径为300mm的水泥电杆，釜体上焊接的5个鞍式支座至此全部拉脱。2022-6-5375操作失误引起的爆炸事故操作失误引起的爆炸事故概况续概况续2022-6-5385操作失误引起的爆炸事故操作失误引起的爆炸事故原因原因 1.操作工关闭釜盖不到位是爆炸事故的直接原因。现场勘察时发现釜齿上有明显压伤的痕迹，宽度仅为6-8mm，即爆炸前70mm长的釜齿啮合长度仅为68mm(图8-16)。 2.安全连锁装置被拆除。2022-6-539图图8-15 现场破坏状况现场破坏状况2022-6-540图图8-15 现场破坏状况现场破坏状况2022-6
15、-541图图8-16 釜齿啮合状况示意图釜齿啮合状况示意图深约1压伤痕迹釜体法兰齿釜盖法兰齿2022-6-5426失稳引起的事故失稳引起的事故概况概况 2006年3月30日，山东某厂一发酵罐发生失稳，直接经济损失80多万元。该罐筒节长10m，壁厚12mm。容积135m3 设计压力0.4MPa，工作压力0.1MPa。使用该发酵罐的工艺流程为：首先高温灭菌，然后投料，再灭菌，最后出料冷却。发酵罐在冷却过程中发生了失稳现象，筒节上有四五个波束，罐体发生倾斜。失稳的筒体形貌如图8-17所示。2022-6-5436失稳引起的事故失稳引起的事故原因原因 通过对事故的分析和调查，得出原因如下： 罐内混入了水
16、蒸气，在冷却过程中发生了相变，是罐内产生了真空，这是导致失稳的直接原因。 在设计时未考虑罐体在使用过程中可能出现负压，即在设计壁厚时未考虑失稳。 在该罐顶部没有负压保护装置。2022-6-544图图8-17 筒体失稳形貌筒体失稳形貌2022-6-545图图8-17 筒体失稳形貌筒体失稳形貌2022-6-5468.3承压设备事故技术分析2022-6-5478.3.1事故调查 事故现场调查 事故过程调查2022-6-548l本体的破裂情况 承压设备破断面的初步观察：应对断口的形状、颜色、晶粒和断口纤维状等特征进行认真观察和记录。破断口在承压设备焊缝部位的，应认真检查焊缝破断口有无裂纹、未焊透、夹渣
17、、未熔合等缺陷以及有无腐蚀物痕迹。对破断面的初步观察，大体可确定承压设备的破裂形式。 承压设备破裂形状的检查和尺寸的测量：对无破碎块的承压设备，应测量开裂位置、方向、裂口宽、长度及壁厚，并与原周长、壁厚比较，计算破裂后的伸长率和壁厚减薄率；对破裂后成几大块的承压设备，可按原位拼组计算，并纪录飞出距离、重量。 承压设备内外表面情况的检查：金属光泽、颜色、光洁程度、有无严重腐蚀、有无燃烧过的痕迹等 2022-6-549l安全装置的完好情况 压力表进气口是否堵塞，爆破前是否失灵。 安全阀进气口是否堵塞，阀瓣与阀座间是否因粘结、弹簧锈蚀、卡住或过分拧紧，重锤被移动等造成失灵的现象，以及安全阀是否有开启
18、过的痕迹，必要时放到试验台上检查开启压力。 温度仪表是否失灵。 减压阀是否失灵。 爆破片是否爆破，必要时作爆破压力测定试验。2022-6-550l现场破坏及人员伤亡情况 周围建筑物的破坏情况：地坪、屋顶、墙壁厚度及破坏状况，与爆炸中心的距离，门窗破坏情况、与爆破中心的距离，以反证评估承压设备爆炸能量。 人员伤亡：受伤部位及程度。 现场及周边状况：有否易燃物燃烧痕迹。2022-6-551事故过程调查 事故过程调查的内容包括以下几个方面： 事故前运行情况 事故发生的经过情况2022-6-552l事故前运行情况2022-6-553事故发生的经过情况 例如，何时发生有异常情况，采取措施情况，向生产指挥
19、负责人员汇报及下达指令的情况，安全装置动作情况，以及事故发生时的详细情况，例如闪光、响声、爆炸声的次数、着火情况等。承压设备的事故往往不是由孤立的某一原因产生的，常常涉及到从原材料、制造、检验到使用及历次维修的情况，因此必须作详细的调查。2022-6-554制造与服役历史的调查 包括制造厂、出厂年月、产品合格征书。有时还必须追踪到原材料的情况，如质量保证书或复验单、代用情况等。焊接材料及焊接试验资料、焊接工艺、无损检测资料、热处理记录，以及水压试验或其它压力试验记录资料。特别在承压设备起爆部位应详细了解当时制造的情况，如该部位钳边、角变形、咬边及其它焊接工艺情况，以及出厂时是否有记录，是否有该
20、部位的无损检测记录资料，是否有射线检测底片等。2022-6-555服役历史的调查 包括历年来所处理过的物料、操作温度、压力及其它改变的情况，使用的年数，实际运行的累计时间，检验的历史及上次检验检修的时间和内容，曾经发现过的问题，处理的措施。特别要注意了解温度与压力波动（交变）的范围和周期，很多承压设备的名义操作压力和温度与实际操作压力和温度有相当大的距离，应设法了解那些波动范围超过20的周次。对于厚壁承压设备特别要注意内外壁温的变化与波动，因为这会造成温差应力的波动。此外还应了解物料对材料的腐蚀情况（更要注意是否有应力腐蚀成晶间腐蚀倾向等问题）。2022-6-556超压泄放装置情况 包括超压泄
21、放装置的型式、规格、已使用时间、日常维修及校检情况。对易燃易爆物料更应注意对这些情况的调查。 包括操作人员的技术水平、工作经历、劳动纪律、本岗位的操作熟练程度及事故紧急处理等情况，还应了解过去操作人员变动情况。2022-6-5578.3.2技术检验与鉴定 对情况比较复杂的承压设备事故，只依靠一般的现场调查还不能确定事故性质，难以做出肯定的分析结论，往往有必要进行进一步的技术检验、计算、试验，才能查明确切的原因。技术检验与鉴定主要包括如下内容。2022-6-558材质分析 承压设备的破裂与制造所用的材料有直接关系，从破裂后的设备本体上取样检验，可以查明材料的成分和性能是否符合设计要求或该设备实际
22、使用工况的要求，以及设备材料在使用过程中，其化学成分、性能和金相组织是否发生变化。检验内容主要包括：化学成分分析、力学性能测试、金相检查、工艺性能试验。l化学成分分析 重点化验对设备性能有影响的元素成分，对材质可能发生脱碳现象的设备，应化验其表面层含碳量和内层材质含碳量，并进行对比。分析介质对材质的影响，借以鉴别是否错用钢种或材质发生变化。2022-6-559l力学性能测试 测定钢材强度、塑性、硬度等以判断材质组织变化情况或是否错用钢材。测定钢材的韧性指标，以鉴定是否可能脆性断裂。l金相检查 观察断口及其它部位金属相的组成，注意是否有脱碳现象，分析裂纹性质，为鉴别事故性质提供依据。 主要是焊接
23、性能试验、耐腐蚀性能试验。试验时应取与破裂设备相同的材料和焊条、焊接工艺，观察试样是否有与破裂设备类同的缺陷。材质分析续2022-6-560断口分析 断口是设备破裂时形成的断裂表面及其外观形貌，它能提供有关断裂过程的许多信息。因此，断口分析是研究承压设备破坏现象微观机理的一种重要手段，可以为断裂原因的分析提供重要依据。断口分析进程分为三个步骤：断口的保护和清理，即事故发生后尽快观察全部断口并把主要特征记录下来，并将断口清洗干净、吹干、保存好；断口宏观分析，即用肉眼或放大镜对断口进行观察来判断设备的断裂形式；断口微观分析，即借助电子显微镜对断口的微观形态进行分析，以弥补宏观检验的不足，即通过微观
24、分析确定裂纹的扩展、断口析出相和腐蚀产物的属性。断口试样应保留至事故无争议并处理完毕。2022-6-561分析计算 如强度计算（爆破前的壁厚）、爆炸能量计算、液化气体过量充装可能量计算等。2022-6-562无损检测 重点是检查设备投入使用后新产生的缺陷和投用后发展了的制造原始缺陷，包括表面裂纹分布情况和焊缝内部缺陷情况。2022-6-563安全附件检验与鉴定 对事故发生后保留下来的安全附件如压力表、液位计、温度计、安全阀、爆破片等进行技术检验，鉴定其技术状况。2022-6-5648.3.3综合分析 事故综合分析的目的是最终对事故的过程、性质破断形式及性态和事故的原因做出科学的结论。综合分析的
25、基础和依据是事故调查及技术鉴定。由于事故的原因复杂，必须将调查及技术鉴定的资料仔细研究分析，去伪存真，防止片面，才能使结论科学可靠。2022-6-565破坏或爆炸事故性质的判断 按严重程度分为四个等级。鼓胀：指肉眼可见的承压设备局部或整体的过渡变形，造成后果不太严重。泄漏：介质从已穿过的缺陷中涌出甚至喷出，有可能引起爆炸。爆裂：局部存在严重缺陷，在不太高的压力下裂开很大的缝隙，破裂时有响声，可能引起燃烧爆炸。爆炸：承压设备不但裂开大口，而且伴有巨大响声、变形、撕裂甚至有碎片或整台承压设备飞出。它会引起严重后果，设备、建筑物破坏及人身伤亡、火灾等。2022-6-566l爆炸事故性质的判断 爆裂与
26、爆炸的承压设备按破裂的性质可分为如下四种。正常压力下爆炸 指在工作压力或压力试验压力下的爆裂或爆炸。可以是因腐蚀减薄或设计壁厚过薄而造成的，虽未超压但属超过屈服应力的高应力爆炸；也可以是因为缺陷，特别是裂纹性缺陷、疲劳裂纹或应力腐蚀等因素引起的低应力爆炸，这常称为低应力脆性破坏。前者有明显的塑性变形，而后者轻微。 鉴别这类破坏的主要依据是设备是否超压。还需要调查操作记录，特别是自动记录数据，检查安全阀爆破片是否正常，是否开启、破坏、泄放过，必要时可卸下安全阀做开启试验。还应检查压力表有无异常。此外还应检查断口上显示的缺陷情况。2022-6-567l爆炸事故性质的判断续超压爆炸 一般爆炸压力在水
27、压试验以上压力下爆裂或爆炸均可称为超压爆炸。这类破坏一般是由于操作失误、高温高压液体瞬间较大量泄漏或泄放造成平衡状态破坏、液化气储罐超装引起压力明显升高所致。此外，若有原始缺陷（如裂纹）而又不是大严重时，在正常压力下不会引起扩展，但如果遇到超压时，就可能在不太高的压力下发生爆裂或爆炸事故。如果承压设备没有缺陷，材料韧性良好，则可能在超过工作压力3倍以上时才破坏，并且表观出韧性破坏形态及各项特征。如果有缺陷存在，或者材料韧性也不太好，或可能在超压程度不太高时发生破坏，此时韧性破坏的形态可能不太明显，甚至表现为脆断的形态。所以超压破坏并不意味着一定是韧性破坏或脆性破坏。2022-6-568l爆炸事
28、故性质的判断续2022-6-569l爆炸事故性质的判断续化学爆炸 承压设备内介质由于发生不正常的化学反应，例如反应速度失控或者混合可燃气体并达到爆炸极限而发生剧烈反应，压力急剧升高，导致承压设备爆炸。明火与静电会诱导混合气体爆炸，但有时没有明火与静电也会发生混合气体的自燃爆炸。爆炸前由于压力急剧升高，积聚巨大能量，超过按壁厚计算的爆破压力便爆炸，一瞬间释放了能量，因此化学爆炸也是一种超压爆炸，但不是物理爆炸。化学爆炸往往易引起粉碎性破坏，也有伴随巨大塑性变形的。安全附件即使开启也来不及泄压。压力表指针常撞弯并回不到零位。按承压设备爆破压力计算出的爆炸能量将小于现场破坏所需的总能量，据此可以推断
29、是化学爆炸而不是物理爆炸。2022-6-570l爆炸事故性质的判断续二次爆炸2022-6-571l爆炸事故性质的判断续二次爆炸2022-6-572l爆炸事故的预防防止超温超压运行。应严格按照生产工艺规定的工艺参数和核定的最高工作压力、最高或低工作温度范围运行。如对充装液化气体的压力容器应严禁过量充装；特别是对操作化学反应的压力容器，更应严格控制反应速度。严格遵守劳动纪律和工艺安全操作规程，承压设备操作人员应经技术培训，做到持证上岗独立操作。认真做好承压设备的选购、安装或组焊质量验收工作，防止先天性缺陷产生。加强承压设备的维护保养，积极开展定期检验工作，及时发现缺陷，及时处理。确保安全附件齐全、
30、灵敏、可靠，实行定期检查与校验。对装有减压装置的，应定期检查减压装置是否完好，防止承压设备超压。2022-6-573破裂形式的鉴别 承压设备破坏型式是指设备破断之后的客观形态（韧性与脆性）或造成破坏的机理（微孔聚集、解理、疲劳、腐蚀、蠕变等）。将形态与机理两个范畴的问题结合在一起，习惯上可以分为以下五种基本的承压设备破坏型式，即：a、韧性破断；b、脆性破断；c、疲劳破断；d、腐蚀破断；e、蠕变破断。这里着重讨论各种破断型式的鉴别要点。 要鉴别以上各种承压设备的破断型式，除以操作上的可能性作为根据之外，更主要的是按照破断后的承压设备形貌、形态、断口分析、材料分析和金相分析等各种技术分析的结果进行
31、综合鉴别。2022-6-574l韧断的鉴别首先，承压设备发生韧性破断有两种可能：一是由于超压；二是由于腐蚀减薄，即因内壁介质腐蚀或外壁大气腐蚀，以及特殊环境腐蚀造成的大面积均匀减薄。其次，韧性破断就其断裂后的形态来说，一般都具有较大的肉眼可见的宏观变形，如整体膨胀明显，若可以测量的话，其实际的容积残余变形率必定在10以上，甚至达20左右。其周长的伸长率也会在l020左右。另外断口在起爆处必定显著减薄。断口分析中必须注意以下的特征：断口上具有明显的三个区域纤维区、放射纹人字纹区、剪切唇区。顺着人字纹放射纹所指的方向必定是纤维断口，即为起爆口。没有碎片，或偶尔有碎片。当因设备内化学爆炸致使破断时，
32、由于能量巨大会造成一些大块的碎片。按实际壁厚计算出的承压设备爆破压力与实际爆破压力相接近。2022-6-575l脆断的鉴别 所谓脆性破断是指破裂前变形量很小的破断，而且因材料脆性或因缺馅两种原因都会引起承压设备的脆性破断。因材料脆性而引起的脆断 可能由于低温材料选用不当或焊接与热处理不当使材料脆化。破断后的断口呈脆性断口状态，即无纤维区，无剪切唇，甚至出现结晶状的断口，断口平齐，有金属闪光，脆断极易有碎片，而且较为分散、块小。采用电子显微镜分析断口，基本呈河流状花样，说明是解理机制的断裂，即宏观与微观表现一致，均表现出脆断的特征。2022-6-576l脆断的鉴别续因缺陷引起的低应力脆性断裂 所
33、用材料一般韧性较好，只是由于存在较严重的原始缺陷，如原材料夹渣、分层、折叠、疏松；而更多的情况是因为焊缝区存在严重的未焊透、夹渣、密集气孔，特别是存在包括制造时漏检和使用中产生的裂纹，都将导致发生低应力脆断。 这种脆断的特点是：断裂时的压力不高，常在水压试验时就破裂，也可能在接近正常工作压力下破断，属于未达到工作压力的破坏，因此从这个角度常称为“低应力脆断”；断裂时设备没膨胀，即没有明显的塑性变形，因此从断裂的形态来说是属于脆断的，但断口却与韧性的断口有相似之处，也有不同之处。即断口上仍有纤维区（紧挨着缺陷的边缘）、放射纹及人字纹区、剪切纹区。与一般的韧性断裂断口不同之处在于，除上述三个区域以
34、外还有缺陷暴露出来，可能有气孔、夹渣、裂纹或氢白点等，也可能是分层或冶金上的缺陷（脆性相、夹杂物）；缺陷越严重，则纤维区越小，而且放射纹和人字纹要比脆性较大的材料显得粗大；设备破断时一般是爆裂而不是爆炸，爆裂时也有响声，爆裂时裂开一条长缝；气体爆炸时有可能形成碎块。2022-6-577l脆断的鉴别续 值得再次一提的是，这种因缺陷引起的低应力脆断之所以仍称为脆性断裂，不是因为材料的脆性，面是因为脆断本身的含义是从断裂“形态”的定义来确定的。断裂的形态是指断口完全分离断开之前的变形量的大小。这个变形量又是指宏观变形量，即可宏观测量或可见的变形量，而不是指金属微现变形过程中的变形量（如位错与滑移之类
35、的）。因缺陷导致破断的承压设备，其宏观变形很小，与韧断承压设备有很大差别，即使材料本身韧性良好，仍应将其划入脆断的范畴。2022-6-578l疲劳破断的鉴别 疲劳破断的鉴别主要从两个方面进行，一是断口，二是操作条件。承压设备疲劳破断的断口一般可分为两大区域，即裂纹的疲劳成核及疲劳扩展区，这个区域总体上较光滑平整，但有明显可见的贝壳状花纹；另一个区域称为失稳扩展区，即当疲劳裂纹扩展到临界尺寸时而发生失稳断裂的快速撕裂区，一般来说，这个失稳扩展区与韧性破断及与缺陷引起的脆断的断裂高速发展区具有相同的宏观形貌，即有放射纹和人字纹，边缘也有剪切唇，有时也有很小的纤维区（紧贴着疲劳裂纹边缘）。疲劳破断一
36、般有两种形式，一种是低应力下爆裂，爆裂时变形小，但无碎片。如果不发生二次爆炸或燃烧火灾，一般后果不太严重，这要视物料性质而定。疲劳破断的另一形式是泄漏失效，即当疲劳裂纹扩展到穿透壁厚，或近于穿透最后被剪切开时引起的泄漏，没有发展到临界的失稳断裂状态，就是前面曾提及的“未爆先漏”（leak before break）。这就不再会产生撕裂区。断口上疲劳扩展断裂的部分，在电子显微镜观察中呈海滩状花样，这也是鉴别疲劳破断事故的重要依据。2022-6-579l疲劳破断的鉴别续 从操作条件来分析，疲劳破断的承压设备也必须具有交变载荷这个条件。包括压力的波动、开工停工、加压卸压；还包括热疲劳情况，即加热与冷
37、却这种温度交变引起的热应力交变；也可能由于振动或承压设备接管引起的附加载荷的交变而形成交变载荷。只有在交变载荷作用下，才会引起疲劳裂纹和促使裂纹发生疲劳扩展。 承压设备发生疲劳断裂的部位一般有两类：一类是有应力集中的部位，例如接管根部最易在交变载荷下形成疲劳裂纹而破断；另一类是有原始缺陷的部位，特别是在较大焊接裂纹的地方，更容易在交变载荷作用下引起疲劳破断。当然既在应力集中部位，又有缺陷，就更容易形成疲劳裂纹并快速疲劳扩展。 由于疲劳而破断的承压设备，一般无明显的塑性变形，虽然裂纹的疲劳扩展过程是依靠晶粒内的交变滑移来完成的，然而从宏观变形量这个区分脆断与韧断的“形态”来衡量，疲劳破断的承压设
38、备宏观变形量极小，仍应划为脆性的断裂性态。2022-6-580l腐蚀破断的鉴别 腐蚀破断的承压设备可通过介质条件和断口分析两个方面来鉴别。 腐蚀破断只能发生在那些工作介质可能对设备壁产生晶间腐蚀和应力腐蚀的承压设备上，并且与均匀腐蚀引起设备壁减薄而破坏的破断事故有明显区别。这种腐蚀破断有时也可以通过直观检查来发现，例如严重的晶间腐蚀会使金属材料失去原有的金属光泽或者仍有光泽，但失去清脆的敲击音响，变得闷哑。又如高温氢对碳钢的严重腐蚀会在表面形成微细的裂纹和鼓包等。但对这种腐蚀的检查主要还是通过金相及电镜检查和对腐蚀产物的分析来鉴别。2022-6-581l腐蚀破断的鉴别续 另一方面，断口的宏观与
39、显微分析也是重要的鉴别手段。由晶间腐蚀与沿晶型应力腐蚀引起的破断，其主断口都是粗粒状的，断口表面都无光泽，而且还会被腐蚀物覆盖，严重的晶间腐蚀有可能是粉碎性的破断，但当腐蚀深度不太深时，也有可能因剩余强度不足而引起在正常压力下的韧性破坏，但断口会发现有一定深度的晶间腐蚀层，应力腐蚀破断则主要是应力腐蚀裂纹发展而引起破断的，无明显变形，呈现脆性断裂的性态，属低应力脆断。通过金相显微或电镜显微分析，可观察到断口沿晶断裂的特点或穿晶腐蚀的特点。2022-6-582l蠕变破断的鉴别 只有高温条件下工作的承压设备才会发生蠕变破断，一般都已发生较显著的蠕变变形积累，可能直径明显增大。通过金相检查可以发现组
40、织状态有显著变化。 蠕变断裂的断口比较平齐，而且与主应力相垂直，呈现脆断状态，断口呈颗粒状，而且表面常被氧化层覆盖，边缘没有剪切唇，在电镜中观察断口时可以见到沿晶断裂的特征。2022-6-583事故原因的确定 通过以上所述的调查、技术检验与鉴定以及综合分析，就比较容易分析事故的原因了。事故原因一般可以分为四类：设计制造方面；运行管理方面；安全附件方面；安装检修方面。2022-6-584l设计制造方面的原因2022-6-585l设计制造方面的原因2022-6-586l运行管理方面的原因 包括因超压、液化气超装、遮阳装置破坏、保温保冷材料破损等原因，造成储罐或容器升温超压而引起事故。或者阀门操作失
41、误，流量、温度失控导致压力升高造成事故。还可能因操作不当使物料成分不纯，混入含爆炸性的混合物质而造成爆炸事故。含硫的介质未经严格脱硫而造成严重腐蚀，或冷却水含氯量超过标使不锈钢遭受应力腐蚀等等。这些都是运行管理不当，最终产生承压设备事故。2022-6-587l安全附件方面的原因 锅炉，盛装易燃介质的容器，有化学反应过程而且容易因反应速度失控会酿成爆炸的容器，以及盛装液化气的大中型容器，一般都装设安全阀与爆破片。如果由于未设置这些安全附件，或设计的排放能力过小，或年久失修，严重腐蚀，致使安全附件失灵，或可能因爆破片材料使用状态不对或选材错误，爆破片精度太差，无法按设定压力爆破。若由以上原因造成承
42、压设备超压而安全附件也不能开启或爆破排放，以致发生破坏事故的，都属于这一类原因。当确定这一类原因时，均应对安全附件作技术检验与鉴定，然后才能作出结论。2022-6-588l安装检修方面的原因 承压设备安装、技术革新中的改造或检修等过程中最易发生的问题是，现场焊接条件差，包括预热及保温条件差，或焊接位置差，另外检验困难，或者焊条保管不善，会造成焊缝有严重气孔、夹渣、未焊透、未熔合，甚至裂纹（特别是低合金钢及大厚度焊接件）。现场检修时还容易发生不适当地采用代用材料的情况，现场施工的焊接坡口也不易达到要求，现场组对时错边、角变形容易超标，这些都可能引起焊接缺陷或局部应力集中，都有可能导致破坏事故。
43、在综合分析之后，应明确指出事故原因是上述四类中的哪一类。2022-6-5898.4承压设备事故处理承压设备事故处理8.4.1定义 承压设备事故是在设计、制造、安装、使用、修理、改造等过程中因某些原因导致的设备损坏，用表示其发生的频率。8.4.2事故分类锅炉压力容器事故报告办法中的分类锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定中的分类2022-6-590锅炉压力容器事故报告办法中的分类 原国家劳动总局1981年颁布的锅炉压力容器事故报告办法中，根据锅炉或压力容器的损坏程度，分为爆炸事故、重大事故和一般事故。 爆炸事故。锅炉或压力容器在使用中或试压时发生破裂，使压力瞬时降至等于外界大气压力的事故。这
44、种事故是压力容器事故中最严重的，因为爆炸的一瞬间，具有一定压力和温度的介质几乎全部冲出器外，能够使设备腾空而起，飞出几十米甚至数百米之远。同时，冲击波的巨大能量，能够摧毁和震坏建筑物，造成严重的破坏和伤亡。 重大事故。锅炉或压力容器由于受压部件严重损坏（如：变形、渗漏）、附件损坏或炉膛爆炸等，被迫停止运行，必须进行修理的事故。 一般事故：损坏程度不严重，不需要停止运行进行修理的事故。2022-6-591锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定中的分类 依据国家质检总局2001年11月颁布的锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定，将锅炉压力容器和压力管道及特种设备事故分类方法改成了五个不同级别
45、。 发生事故的主要破坏形态和危害是爆炸，爆炸产生的冲击波对人员和财产造成破坏。因此多年来锅炉压力容器的事故是按“爆炸事故”、“损坏事故”分类的。这次修订时，因适用范围扩大到特种设备，而特种设备的事故现象不是发生爆炸；同时，多数意见认为事故分类还应考虑事故造成的破坏程度，其中包括人员伤亡和经济损失。因此，修订时事故的分类改为综合考虑人员伤亡、经济损失和破坏形态等因素。现在的分类方法是将事故分为如下五类。2022-6-592锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定中的分类续 特别重大事故，是指造成死亡人数大于等于30人，或者受伤（包括急性中毒，下同）人数大于等于100人，或者直接经济损失大于等于1
46、000万元的设备事故。 特大事故，是指造成死亡10-29人，或者受伤50-99人，或者直接经济损失等于500万元至1000万元以下的设备事故。 重大事故，是指造成死亡3-9人，或者受伤20-49人，或者直接经济损失等于100万元至500万元以下的设备事故。 严重事故，是指造成死亡1-2人，或者受伤19人及以下，或者直接经济损失等于50万元至100万元以下，以及无人员伤亡的设备爆炸事故。 一般事故，是指无人员伤亡，设备损坏不能正常运行，且直接经济损失少于50万元的设备事故。2022-6-5938.4.3承压设备事故处理的基本原则 承压设备发生事故后，事故发生单位或者业主，除按规定报告外，必须严格
47、保护事故现场，妥善保存现场相关物件及重要痕迹等各种物证，并采取措施抢救人员和防止事故扩大。 为防止事故扩大、抢救人员或者疏通通道等，需要移动现场物件、设施时，必须做出标志，绘制现场简图并写出书面记录，见证人员应签字，必要时应当对事故现场和伤亡情况录相或者拍照。2022-6-5948.4.4事故报告 发生特别重大事故、特大事故、重大事故和严重事故后，事故发生单位或者业主必须立即报告主管部门和当地质量技术监督行政部门。当地质量技术监督行政部门在接到事故报告后应当立即逐级上报，直至国家质检总局。发生特别重大事故或者特大事故后，事故发生单位或者业主还应当直接报告国家质检总局。 发生一般事故后，事故发生
48、单位或者业主应当立即向设备使用注册登记机构报告。移动式压力容器、特种设备异地发生事故后，业主或者聘用人员应当立即报告当地质量技术监督行政部门，并同时报告设备使用注册登记的质量技术监督行政部门。当地质量技术监督行政部门在接到事故报告后应当立即逐级上报。2022-6-5958.4.4事故报告 事故报告应当包括：事故发生单位或者业主名称、联系人、联系电话；事故发生地点；事故发生时间（年、月、日、时、分）；事故设备名称；事故类别；人员伤亡、经济损失以及事故概况。 省级监管部门应当于每季度首月15日前将所辖区上季度事故汇总表报国家质检总局，每年1月15日之前将所辖区上年度事故汇总表报国家质检总局。 各级
49、监管部门设立事故举报电话并向社会公布，及时受理有关事故的情况、意见和建议。2022-6-5968.4.5事故现场紧急处理 承压设备发生事故后应当采用一系列紧急措施，包括：立即进行灭火及抢救伤员。承压设备发生破坏性事故时，应立即灭火和抢救伤员。马上采取减轻事故后果的措施。承压设备一旦发生事故，操作人员要冷静沉着、准确判断、分析事故的原因，及时处理。采取各种措施防止事故蔓延扩大。如果邻近还有正在运行的承压设备，应防止引起连续爆炸事故。具体有：切断电源。电源与明火往往在承压设备破裂后引起灾难性后果，有时甚至是引起二次爆炸的重要原因。为了防止更严重的后果，应使电源切断。如果由于切断电源时爆出的电火花，
50、会引起弥散于空间的构料造成燃烧爆炸的，就要特别小心，应设法安全地切断电源。2022-6-5978.4.5事故现场紧急处理续物料。发生事故的容器与管道应将物料及时排空，并放到安全的贮罐内或事故槽罐内，切不可胡乱地排放到下水道或阴沟中，以防造成二次爆炸或人身伤害等。 对已破坏的容器，应及时关闭进料阀和物料进口阀，以免事故进一步扩大。按规定及时向有关人员和上级部门报告事故的情况。操作人员一时查不清事故原因时，应迅速报告上级，不得盲目处理，在事故未妥善处理之前，操作人员和管理人员不得擅离岗位。保护现场。事故现场是查清事故的主要依据。事故发生后，除采取防止事故扩大的措施及由于需要必须及时清理外，不得变动
