1、第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理1第第8章章 承压设备事故与处理承压设备事故与处理第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理2前言第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理3前言续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理48.1承压设备的破坏形式分类第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理5断裂的分类断裂断裂第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理68.1承压设备的破坏形式分类图图8-1拉伸断口三个区域的示意图拉伸断口三个区域的示意图第八章承压设备事故及处理2022-7-
2、21承压设备事故与处理7纤维区第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理8放射区第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理9剪切唇第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理10第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理118.1.1韧性破坏 u承压部件的变形与韧性断裂承压部件的变形与韧性断裂u韧性断裂的特征韧性断裂的特征u韧性断裂事故原因预防韧性断裂事故原因预防第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理12承压部件的变形与韧性断裂承压部件的变形与韧性断裂第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事
3、故与处理13承压部件的变形与韧性断裂续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理14韧性断裂的特征第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理15韧性断裂的特征续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理16韧性断裂事故原因预防第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理17韧性断裂事故原因预防续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理18韧性断裂事故原因预防续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理198.1.2脆性破坏u脆性破坏的概念脆性破坏的概念u脆性断裂的特征脆性断裂的特征u脆性
4、断裂的预防脆性断裂的预防第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理20脆性破坏的概念第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理21脆性断裂的特征第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理22脆性断裂的特征续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理238.1.2脆性破坏第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理24脆性断裂的预防第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理25脆性断裂的预防续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理268.1.3疲劳破坏u疲劳断裂是承压设
5、备承压部件较为常见的一种断裂方疲劳断裂是承压设备承压部件较为常见的一种断裂方式。据英国统计，在运行期间发生破坏事故的容器，式。据英国统计，在运行期间发生破坏事故的容器，有有89.4%89.4%是由裂纹引起的；而在由裂纹引起的事故中，是由裂纹引起的；而在由裂纹引起的事故中，疲劳裂纹占疲劳裂纹占39.8%39.8%。国外还有资料估计，压力容器运。国外还有资料估计，压力容器运行中的破坏事故有行中的破坏事故有75%75%以上是由疲劳引起的。由此以上是由疲劳引起的。由此可见，承压设备的疲劳断裂是绝不能忽视的。可见，承压设备的疲劳断裂是绝不能忽视的。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与
6、处理27金属疲劳现象第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理28金属疲劳现象续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理29金属疲劳现象续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理30金属疲劳现象续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理31图图8-2疲劳曲线示意图疲劳曲线示意图123456654321第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理32疲劳断裂的特征第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理33疲劳断裂的特征第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理34
7、承压设备疲劳断裂的预防第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理358.1.4应力腐蚀破坏u应力腐蚀及其特点应力腐蚀及其特点u应力腐蚀断裂的特征应力腐蚀断裂的特征u氢脆断裂与应力腐蚀氢脆断裂与应力腐蚀u应力腐蚀断裂的预防应力腐蚀断裂的预防第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理36应力腐蚀及其特点u金属构件在应力和特定的腐蚀性介质共同作用下导致金属构件在应力和特定的腐蚀性介质共同作用下导致脆性断裂的现象，叫应力腐蚀断裂。应力腐蚀断裂是脆性断裂的现象，叫应力腐蚀断裂。应力腐蚀断裂是介质腐蚀造成构件断裂中最常见、危害最大的一种。介质腐蚀造成构件断裂中最常见、危
8、害最大的一种。应力腐蚀是特殊的腐蚀现象和腐蚀过程，应力腐蚀断应力腐蚀是特殊的腐蚀现象和腐蚀过程，应力腐蚀断裂是应力腐蚀的最终结果。应力腐蚀及其断裂有以下裂是应力腐蚀的最终结果。应力腐蚀及其断裂有以下特点：特点：u引起应力腐蚀的应力必须是拉应力，且应力可大可引起应力腐蚀的应力必须是拉应力，且应力可大可小，极低的应力水平也可能导致应力腐蚀破坏。应力小，极低的应力水平也可能导致应力腐蚀破坏。应力既可由载荷引起，也可以是焊接、装配或热处理引起既可由载荷引起，也可以是焊接、装配或热处理引起的内应力，即残余应力。一般认为压缩应力不会引起的内应力，即残余应力。一般认为压缩应力不会引起应力腐蚀及断裂，但褚武扬
9、等人的研究表明，压应力应力腐蚀及断裂，但褚武扬等人的研究表明，压应力也可以引起应力腐蚀断裂。也可以引起应力腐蚀断裂。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理37应力腐蚀及其特点续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理38表表8-1常用材料发生应力腐蚀的敏感介质常用材料发生应力腐蚀的敏感介质材料材料可发生应力腐蚀的敏感介质可发生应力腐蚀的敏感介质碳钢碳钢氢氧化物溶液；硫化氢水溶液；碳酸盐或硝酸盐氢氧化物溶液；硫化氢水溶液；碳酸盐或硝酸盐或氰酸盐水溶液；海水；液氨；湿的或氰酸盐水溶液；海水；液氨；湿的COCOCOCO2 2 空气；硫酸空气；硫酸硝酸混合液；
10、热三氯化铁溶液。硝酸混合液；热三氯化铁溶液。奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢海水；热的氢氧化物溶液；氯化物溶液；热的氟海水；热的氢氧化物溶液；氯化物溶液；热的氟化物溶液。化物溶液。铝合金铝合金潮湿空气；海水；氯化物的水溶液；汞。潮湿空气；海水；氯化物的水溶液；汞。钛合金钛合金海水；盐酸；发烟硝酸；海水；盐酸；发烟硝酸；300300以上的氯化物；以上的氯化物；潮湿空气；汞。潮湿空气；汞。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理39应力腐蚀断裂的特征u应力腐蚀断裂属于脆性断裂，断口平齐，没有明显应力腐蚀断裂属于脆性断裂，断口平齐，没有明显的塑性变形，断裂方向与主应力垂直。的塑性变形，断
11、裂方向与主应力垂直。u应力腐蚀是一种局部腐蚀，其断口一般可分出裂纹应力腐蚀是一种局部腐蚀，其断口一般可分出裂纹扩展区和瞬断区两部分，前者颜色较深，有腐蚀产物扩展区和瞬断区两部分，前者颜色较深，有腐蚀产物伴随，后者颜色较浅且洁净。伴随，后者颜色较浅且洁净。u应力腐蚀断裂既可能是穿晶断裂，也可能是沿晶断应力腐蚀断裂既可能是穿晶断裂，也可能是沿晶断裂，或者是穿晶沿晶混合型断裂，没有明显规律。但裂，或者是穿晶沿晶混合型断裂，没有明显规律。但应力腐蚀裂纹扩展过程中均会发生裂纹分叉现象，即应力腐蚀裂纹扩展过程中均会发生裂纹分叉现象，即有一主裂纹扩展得最快，其余是扩展得较慢的支裂纹。有一主裂纹扩展得最快，其
12、余是扩展得较慢的支裂纹。u引起断裂的因素中均有特定介质及拉伸应力。引起断裂的因素中均有特定介质及拉伸应力。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理40应力腐蚀断裂的特征第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理41第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理42第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理43第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理44第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理45氢脆断裂与应力腐蚀第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理46氢脆断裂与
13、应力腐蚀续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理47应力腐蚀断裂的预防u由于在学术上对应力腐蚀的机理尚缺乏深入的了解由于在学术上对应力腐蚀的机理尚缺乏深入的了解和一致的看法，因而在工程技术实践中，常以控制和一致的看法，因而在工程技术实践中，常以控制应力腐蚀产生的特点和条件作为预防应力腐蚀的主应力腐蚀产生的特点和条件作为预防应力腐蚀的主要措施，其中常见的有：要措施，其中常见的有：u选用合适的材料，尽量避开材料与敏感介质的匹选用合适的材料，尽量避开材料与敏感介质的匹配，比如不用奥氏体不锈钢做接触海水及氯化物的配，比如不用奥氏体不锈钢做接触海水及氯化物的承压容器；承压容器；u在
14、结构设计中避免过大的局部应力；在结构设计中避免过大的局部应力；第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理48应力腐蚀断裂的预防续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理498.1.5蠕变破坏u蠕变过程及蠕变断裂蠕变过程及蠕变断裂u蠕变断裂的特征蠕变断裂的特征u蠕变断裂的预防蠕变断裂的预防第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理50蠕变过程及蠕变断裂u是在应力和一定温度共同作用下，随着时间的增加金是在应力和一定温度共同作用下，随着时间的增加金属不断产生塑性变形的持续过程，最终导致蠕变断裂。属不断产生塑性变形的持续过程，最终导致蠕变断裂。u
15、蠕变过程通常通过蠕变曲线表示。如图蠕变过程通常通过蠕变曲线表示。如图8-38-3，蠕变曲线，蠕变曲线是蠕变过程中变形与时间的关系曲线。曲线的斜率表是蠕变过程中变形与时间的关系曲线。曲线的斜率表示应变随时间的变化率，叫蠕变速度：示应变随时间的变化率，叫蠕变速度：tanddVcu试验表明，对一定材料，在一定的载荷及温度作用下，试验表明，对一定材料，在一定的载荷及温度作用下，其蠕变过程一般包括三个阶段。其蠕变过程一般包括三个阶段。u图图8-38-3中中oaoa表示试件加载时的初始变形，它可以是弹性表示试件加载时的初始变形，它可以是弹性的，也可以是弹塑性的，因载荷大小而异，但它不是蠕的，也可以是弹塑性
16、的，因载荷大小而异，但它不是蠕变变形。变变形。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理51蠕变过程及蠕变断裂续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理52图图8-3蠕变曲线蠕变曲线第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理53蠕变断裂的特征第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理54蠕变断裂的特征续u锅炉的过热器管及蒸汽管道，由于直径相对于壁厚较锅炉的过热器管及蒸汽管道，由于直径相对于壁厚较小，应力水平较低而温度水平较高，因而其蠕变断裂小，应力水平较低而温度水平较高，因而其蠕变断裂常呈沿晶脆断特征。常呈沿晶脆断特征。
17、u另外，蠕变断裂的断口常有明显的氧化色彩。另外，蠕变断裂的断口常有明显的氧化色彩。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理55uNimonic 105合金合金800沿晶蠕变断沿晶蠕变断口口 （SEM800）第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理56uNimonic 105合金合金800沿晶蠕变沿晶蠕变断断（SEM3300）第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理57蠕变断裂的预防第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理588.2承压设备典型事故案例承压设备典型事故案例u以本世纪初发生在我国的几起典型事故为例，说明
18、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，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。对防止事故发生的重要性。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理598.2.1制造缺陷引起的制造缺陷引起的爆炸事故u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u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第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理60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
19、况第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理61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续概况续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理62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第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理63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第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理64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
20、大事故原因原因第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理65图图8-4事故现场照片事故现场照片 第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理66 图图8-5事故现场近处照片事故现场近处照片 第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理678.2.2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第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理688.2.2应力腐蚀引起的爆炸事故应力腐蚀引起的爆炸事故u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、下封头和第第10节筒节（自
21、上而下数起，下同），且整体向南偏西倾斜约节筒节（自上而下数起，下同），且整体向南偏西倾斜约15(图图8-6)。南侧。南侧5m处六层主厂房坍塌；西北侧处六层主厂房坍塌；西北侧20m处二层厂房处二层厂房坍塌；北侧、东北侧装置受爆炸影响，外隔热层脱落；东侧坍塌；北侧、东北侧装置受爆炸影响，外隔热层脱落；东侧2个个碱洗塔隔热层全部脱落，冷却排管系统全部损坏。碱洗塔隔热层全部脱落，冷却排管系统全部损坏。u事故原因分析事故原因分析u引起该尿素合成塔爆炸的直接原因为塔体材料引起该尿素合成塔爆炸的直接原因为塔体材料(包括焊缝包括焊缝)的应的应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂导致了塔体承载能力的严重下降，尤力腐蚀开裂。
22、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，），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。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。u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
23、盲板管锥螺纹连接，是一种可靠性欠佳的结构。另外该结构管与盲板管锥螺纹连接，是一种可靠性欠佳的结构。另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。板间的缝隙中，引起塔体层板材料严重的应力腐蚀开裂。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理69图图8-6 留在塔基上的底部塔段留在塔基上的底部塔段第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事
24、故与处理70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，内壁外反第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理71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第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理72断口宏观形貌第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理73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第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理74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
25、第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理758.2.3氢腐蚀引起的爆炸事故氢腐蚀引起的爆炸事故概况概况u2000年年12月月31日，山东某化肥厂日，山东某化肥厂1m 氨合成塔底部用氨合成塔底部用于调整塔内床层触媒温度的副线于调整塔内床层触媒温度的副线20钢异径管发生爆破，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气温度在140160，管压力为管压力为32MPa，介质为，介质为N2、H2 和少量和少量NH3。与之相连的是合成塔内底部废热锅炉，。与之相连的是合成塔内底部废热锅炉，温度为温度为350左右。
26、由于触媒老化，床层温度不会偏高，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，使热量部分传递至这一管段，使20钢异径管处于钢异径管处于200以以上氢腐蚀敏感温度。爆破口的宏观形貌如图上氢腐蚀敏感温度。爆破口的宏观形貌如图8-10所示。所示。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理768.2.3氢腐蚀引起的爆炸事故氢腐蚀引起的爆炸事故原因原因第八章承压设备事故及处理2022-7-
27、21承压设备事故与处理778.2.3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 CH4u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，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
28、纹的扩散又为氢和碳的扩散提供了有利条件，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，导致钢的强度和塑性降低，材料脆化。尽管对低碳钢来说，在钢的强度和塑性降低，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，温度大于就会产生氢腐蚀，但一般认为，温度大于200时，氢腐蚀才显时，氢腐蚀才显得重要得重要(即性能明显下降即性能明显下降)。异径管的正常使用温度为。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但由于氨合成塔内床
29、层触媒老化，异径管所在的副线长时间停止进行调温，异径管温度升高至进行调温，异径管温度升高至200 以上，致使氢腐蚀发生，由以上，致使氢腐蚀发生，由于管道中除于管道中除H2、NH2外，还有一定比例的外，还有一定比例的N2，N2的存在将加剧的存在将加剧氢腐蚀的发展。检测结果表明，异径管爆破前与氢腐蚀的发展。检测结果表明，异径管爆破前与N2、H2气氛接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。用下，发生爆破。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理78图图8-11(a)异经管管外壁未脱碳组
30、织异经管管外壁未脱碳组织 第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理79图图8-11(b)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 第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理80图图8-11(c)异经管管内壁临氢侧脱碳层组织异经管管内壁临氢侧脱碳层组织 第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理81图图8-12 冲击断口形貌冲击断口形貌第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理82图图8-12 冲击断口形貌冲击断口形貌第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理83图图8-12 冲击断口形貌冲击
31、断口形貌第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理84第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理858.2.4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u冷激管的断裂发生在两个弯头处，其中一个弯头截面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（见沿环向发生断裂，断口具有明显的脆性断裂形貌（见图图8-13），事故中冷器发生回流，并形成明火燃烧；），事故中冷器发生回流，并形成明火燃烧；另一处弯头沿外侧纵向开裂，开裂裂纹长度为另一处弯头沿外侧纵向开裂，开裂裂纹长度为300mm左
32、右。左右。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理868.2.4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u（2）事故与原因分析）事故与原因分析u通过取样分析发现由于直管段材质基本未发生变化，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，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。化具有
33、材料自身的条件。u 为了分析引起冷激管很高应变时效敏感性的原因，采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用投射电子显微镜进一步观察钢中是否存在N引起的引起的柯塞尔气团。图柯塞尔气团。图8-14为观察分析结果，该系列图为所为观察分析结果，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。存在大量的柯塞尔气团。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理878.2.4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u通过以上分析检测，
34、可以认为冷激管失效的原因如下：通过以上分析检测，可以认为冷激管失效的原因如下：u氨合成塔保温的情况下，合成塔的热膨胀远大于冷激管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。度下的屈服强度乃至抗拉强度，构成破坏条件。u断裂或开裂弯头的材料已经极度脆化，反映在材料屈服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。强度、抗拉强度、硬度大幅提高，冲击韧性急剧下降。u冷激管材料具有很高的应变时效敏感性。钢管中存在柯
35、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。塞尔气团，是钢管弯头脆化的直接原因。u同时，弯头热弯制时加工工艺控制不当，可能处于冷加同时，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。工范围之内。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理88图图8-13 弯头断口宏观形貌弯头断口宏观形貌第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理89图图8-14 投射电子显微镜下材料组织投射电子显微镜下材料组织第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理908.2.5操作失误引起的爆炸事故操作失误引起的爆炸事故概况
36、概况u2001年年12月月29日日16时时15分，广西容县平梨砂砖厂发生一分，广西容县平梨砂砖厂发生一起蒸压釜爆炸事故。爆炸的起蒸压釜爆炸事故。爆炸的2号蒸压釜西侧釜盖滑脱后号蒸压釜西侧釜盖滑脱后刮起釜东端的运输轨道，击倒制砖车间刮起釜东端的运输轨道，击倒制砖车间4座砖柱，挂在座砖柱，挂在车间内车间内4台砖机的连接平台上，造成制砖车间完全倒塌。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同时气浪将正在运行的3号釜盖打得反转，造成号釜盖打得反转，造成3号釜西号釜西侧横向位移近侧横向位移近1m。釜内的蒸汽和碎砖向西喷出，在反。釜内的蒸汽和碎砖向西喷出，在反冲力的作用下，冲力的作用
37、下，2号釜体向东窜出，拉断号釜体向东窜出，拉断2个固定支座的个固定支座的基础，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头的工字钢立柱，击毁正在装车或停放的1台手扶拖拉台手扶拖拉机、机、2台农用运输车、台农用运输车、1台东风牌汽车。撞散一幢砂砖，台东风牌汽车。撞散一幢砂砖，击断击断1根底直径为根底直径为300mm的水泥电杆，釜体上焊接的的水泥电杆，釜体上焊接的5个鞍式支座至此全部拉脱。个鞍式支座至此全部拉脱。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理918.2.5操作失误引起的爆炸事故操作失误
38、引起的爆炸事故概况续概况续第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理928.2.5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第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理93图图8-15 现场破坏状况现场破坏状况第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理94图图8-15 现场破坏状况现场破坏状况第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理95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第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理968.2.6失稳引起的事故失稳引起
39、的事故概况概况u2006年年3月月30日，山东某厂一发酵罐发生失稳，直接日，山东某厂一发酵罐发生失稳，直接经济损失经济损失80多万元。该罐筒节长多万元。该罐筒节长10m，壁厚，壁厚12mm。容积容积135m3 设计压力设计压力0.4MPa，工作压力，工作压力0.1MPa。使。使用该发酵罐的工艺流程为：首先高温灭菌，然后投料，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稳的筒体形貌如图8-17所
40、示。所示。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理978.2.6失稳引起的事故失稳引起的事故原因原因u通过对事故的分析和调查，得出原因如下：通过对事故的分析和调查，得出原因如下：u罐内混入了水蒸气，在冷却过程中发生了相变，是罐罐内混入了水蒸气，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。内产生了真空，这是导致失稳的直接原因。u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。在设计壁厚时未考虑失稳。u在该罐顶部没有负压保护装置。在该罐顶部没有负压保护装置。第八章承压设备事故及处理2022
41、-7-21承压设备事故与处理98图图8-17 筒体失稳形貌筒体失稳形貌第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理99图图8-17 筒体失稳形貌筒体失稳形貌第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理1008.3承压设备事故技术分析第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理1018.3.1事故调查u事故现场调查事故现场调查u事故过程调查事故过程调查第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理102l本体的破裂情况u承压设备破断面的初步观察：应对断口的形状、颜色、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
42、征进行认真观察和记录。破断口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、未熔合等缺陷以及有无腐蚀物痕迹。纹、未焊透、夹渣、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。对破断面的初步观察，大体可确定承压设备的破裂形式。u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
43、后的伸长率和壁厚，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。组计算，并纪录飞出距离、重量。u承压设备内外表面情况的检查：金属光泽、颜色、光洁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程度、有无严重腐蚀、有无燃烧过的痕迹等 第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理103l安全装置的完好情况u压力表进气口是否堵塞，爆破前是否失灵。压力表进气口是否堵塞，爆破前是否失灵。u安全阀进气口是否堵塞，阀瓣与阀座间是否因
44、粘结、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过的痕迹，必要时放的现象，以及安全阀是否有开启过的痕迹，必要时放到试验台上检查开启压力。到试验台上检查开启压力。u温度仪表是否失灵。温度仪表是否失灵。u减压阀是否失灵。减压阀是否失灵。u爆破片是否爆破，必要时作爆破压力测定试验。爆破片是否爆破，必要时作爆破压力测定试验。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理104l现场破坏及人员伤亡情况u周围建筑物的破坏情况：地坪、屋顶、墙壁厚度及破周围建筑物的破坏情况
45、：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。中心的距离，以反证评估承压设备爆炸能量。u人员伤亡：受伤部位及程度。人员伤亡：受伤部位及程度。u现场及周边状况：有否易燃物燃烧痕迹。现场及周边状况：有否易燃物燃烧痕迹。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理105事故过程调查u事故过程调查的内容包括以下几个方面：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前运行情况 事故发生的经过情况事故发生的经过情况第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与
46、处理106l事故前运行情况第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理107事故发生的经过情况u例如，何时发生有异常情况，采取措施情况，向生产例如，何时发生有异常情况，采取措施情况，向生产指挥负责人员汇报及下达指令的情况，安全装置动作指挥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、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、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
47、修的情况，因此必须作详制造、检验到使用及历次维修的情况，因此必须作详细的调查。细的调查。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理108制造与服役历史的调查u包括制造厂、出厂年月、产品合格征书。有时还必须包括制造厂、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验记录资料
48、。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，是否有该部焊接工艺情况，以及出厂时是否有记录，是否有该部位的无损检测记录资料，是否有射线检测底片等。位的无损检测记录资料，是否有射线检测底片等。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理109服役历史的调查u包括历年来所处理过的物料、操作温度、压力及其它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
49、间和内容，曾经发现过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，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应设法了解那些波动范围超过2020的周次。对于厚壁的周次。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会造成温差应力的波动。此外还
50、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）。等问题）。第八章承压设备事故及处理2022-7-21承压设备事故与处理110超压泄放装置情况u包括超压泄放装置的型式、规格、已使用时间、日常包括超压泄放装置的型式、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。况的调查。u包括操作人员的技术水平、工作经历、劳动纪律、本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，还应了岗位的操作熟练程度及事故紧急处理等情况，还
