摘要 ：壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究及人民生活中廣泛使用的一種特種承壓設(shè)備，具有易燃、易爆、有毒等特點(diǎn)。在溫度、壓力及腐蝕介質(zhì)的綜合作用下，極易導(dǎo)致設(shè)備失效破壞，造成事故的發(fā)生。因此，為保障設(shè)備安全運(yùn)行，必須對壓力容器進(jìn)行定期檢驗(yàn)。本文就針對一次由壓力容器損壞引起的重大事故為分析對象介紹了在使用壓力容器的應(yīng)注意事項(xiàng)及如何防止此類事故發(fā)生的辦法。

Abstract: ??The pressure vessel is industrial production, scientific research and widely used in people's lives in a special pressure equipment, flammable, explosive, toxic and other features. In temperature, pressure and the combined effect of corrosive media, can easily lead to damage to equipment failure caused the accident. Therefore, to protect the safe operation of equipment, must carry out periodic inspection of pressure vessels. In this paper, for a pressure vessel damage caused by a major accident for the analysis of objects described in the use of pressure vessels precautions to prevent such accidents and how to approach.

關(guān)鍵詞： 壓力容器?? 典型事故? 安全使用? 注意事項(xiàng)?? 防范

Keywords: ???pressure vessel???? Typical accident?? Safe use ??Note?? Against

1、壓力容器安全基礎(chǔ)知識概述

主要內(nèi)容 ：

一、 壓力容器界定與分類。

壓力容器是一種承壓設(shè)備。承壓設(shè)備是指涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道等承壓類特種設(shè)備和安全附件。壓力容器的形式很多，按不同的需要可以進(jìn)行不同的分類。例如在容器的設(shè)計中，按壁厚大有薄壁和厚壁容器之分；按承壓方式分內(nèi)壓和外壓（真空）容器；按壓力大小分為中壓、低壓、高壓、超高壓容器；按工作溫度分高溫、常溫和低溫容器；在容器的制造中，又按材料分文鋼制、鑄鐵、有色金屬盒非金屬容器；按制造方法分為鉚接、焊接、鍛造和鑄造容器等。

二、? 壓力容器破壞的主要形式、原因及特征

1過度的塑性變形??????? 當(dāng)壓力載荷大大超過設(shè)計數(shù)值時，容的器壁變薄，最后達(dá)到不穩(wěn)定點(diǎn)，即當(dāng)壓力稍許增加時，容器就會因過度塑性變形而發(fā)生破裂。當(dāng)容器發(fā)生過度塑性變形破裂時，斷口為撕斷狀態(tài)，容器破壞時不產(chǎn)生碎片或者僅有少量碎塊，爆破口的大小視容器爆破的膨脹能量而定。 ??????? 2過度的彈性變形 ??????? 彈性變形是固體在外力的作用下表現(xiàn)出的一種行為，當(dāng)外力撤出后，物體能夠恢復(fù)原來形狀的能力稱為彈性性質(zhì)，而具有這種可逆性的變形就叫做彈性變形，過度的彈性變形可能使容器呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，甚至達(dá)到失穩(wěn)程度。 ??????? 3大應(yīng)變疲勞 ??????? 壓力容器在交變應(yīng)力的作用下，位于容器的某些局部區(qū)域（如開孔接管周圍、局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)處等）受力最大的金屬晶粒將會產(chǎn)生滑移并逐漸發(fā)展成為微小裂紋，且裂紋兩端不斷擴(kuò)展，最終導(dǎo)致容器的疲勞破壞。疲勞首先出現(xiàn)在上述高應(yīng)力的局部區(qū)域，即出現(xiàn)在這些高應(yīng)力引起的大應(yīng)變的地方，這種破壞就稱大應(yīng)變疲勞。壓力容器的疲勞破壞一般具有以下特征：（1）容器沒有明顯的變形；（2）破裂的斷口存在兩個區(qū)域：疲勞裂紋產(chǎn)生至擴(kuò)展區(qū)和最后斷裂區(qū)；（3）容器常因開裂泄漏而失效；（4）疲勞破壞總是在容器經(jīng)過反復(fù)的加載和卸載以后發(fā)生。 ??????? 4腐蝕疲勞 ??????? 腐蝕疲勞是金屬材料在腐蝕和應(yīng)力的共同作用下引起的一種破壞形式。在材料的腐蝕疲勞中，一方面由于腐蝕使金屬表面局部損壞并促使疲勞裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展；另一方面，交變的拉伸應(yīng)力破壞金屬表面的保護(hù)膜并促使表面腐蝕的產(chǎn)生。在交變應(yīng)力的作用下，被破壞的保護(hù)膜無法再次形成，沉積在腐蝕坑中的腐蝕產(chǎn)物又阻止氧的擴(kuò)散使保護(hù)膜難以恢復(fù)，所以腐蝕坑的底部始終處在活性狀態(tài)之下而構(gòu)成了腐蝕電池的陽極，就這樣在腐蝕與交變應(yīng)力的聯(lián)合作用下，裂紋不斷發(fā)展直至金屬最后斷裂。 ??????? 5應(yīng)力腐蝕 ??????? 應(yīng)力腐蝕是金屬腐蝕介質(zhì)和拉伸應(yīng)力的共同作用下而產(chǎn)生的一種破壞形式。金屬發(fā)生應(yīng)力腐蝕時，腐蝕和應(yīng)力這兩個因素是相互促進(jìn)的。一方面，腐蝕使金屬的有效截面積減小和表面形成缺口，產(chǎn)生應(yīng)力集中；另一方面，應(yīng)力的存在加速了腐蝕的進(jìn)展，使表面的腐蝕缺口向深處擴(kuò)展，最后導(dǎo)致斷裂。 ??????? 6脆性破裂 ??????? 工程上把沒有明顯塑性變形的斷裂統(tǒng)稱為脆性破裂，而壓力容器的脆性破裂是指由塑性材料制成的壓力容器，破裂時呈脆性破裂特征。壓力容器發(fā)生脆性斷裂的特征是：（1）容器器壁沒有明顯的伸長變形，容器的厚度一般沒有改變。（2）斷口呈金屬光澤的結(jié)晶狀，裂口齊平與主應(yīng)力方向垂直。（3）脆性破裂的容器常呈碎塊狀，且常有碎片飛出。（4）破裂事故多數(shù)在溫度較低的情況下發(fā)生。（5）脆性斷裂更容易在高強(qiáng)度鋼制的壓力容器和用中、低強(qiáng)度制造的厚壁容器上發(fā)生。 ??????? 7氫腐蝕破壞 ??????? 在高溫高壓下，吸附在鋼表面的氫分子部分分解為氫原子或離子而固溶于鋼表面層并向鋼內(nèi)擴(kuò)散，它以氫脆和氫腐蝕兩種方式影響著鋼的性能。氫脆是由于氫擴(kuò)散并溶解于金屬晶格中，使鋼在緩慢變形時產(chǎn)生脆性現(xiàn)象，此時鋼的塑性顯著降低。氫腐蝕是指氫原子或離子擴(kuò)散進(jìn)入鋼中，將結(jié)合成氫分子，并部分地與微孔壁上的碳或碳化物及非金屬夾雜物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，這些不易溶解的氣體生成物聚積在晶界原有的微隙內(nèi)，形成局部高壓，造成應(yīng)力集中，使晶界變寬，發(fā)展成微裂紋，降低了鋼的機(jī)械性能。

三、? 壓力容器事故分析的方法、內(nèi)容和步驟

1、壓力容器是一類容易發(fā)生事故的特種設(shè)備，一旦發(fā)生事故，將造成停工停產(chǎn)，嚴(yán)重時發(fā)生破裂爆炸、機(jī)毀人亡等。

壓力容器發(fā)生的事故具有復(fù)雜性和交互性，究其原因往往帶有綜合性質(zhì)，壓力容器的事故分析僅依靠簡單的調(diào)查分析有時不能得出正確的結(jié)論，判斷出其真實(shí)的發(fā)生原因。除了現(xiàn)場的事故情況和過程的調(diào)查外，要真正找出事故發(fā)生的原因，主要是技術(shù)上的檢驗(yàn)與鑒定工作，包括對事故容器的爆炸能量與現(xiàn)場破壞能量的估算；事故容器的設(shè)計、制造、使用和管理文件檔案的技術(shù)鑒定；制造壓力容器材料的理化性能；容器破裂處斷口檢驗(yàn)；容器材料的制造工藝性驗(yàn)證。必要時甚至模擬容器的破壞性試驗(yàn)等。

在事故調(diào)查和技術(shù)檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行事故的綜合診斷與分析，即判斷事故的爆炸性質(zhì)、鑒別事故的破壞類型、確定事故發(fā)生的原因，提出預(yù)防措施和處理意見等

2、壓力容器典型事故案例分析

一 、事故概況

2004年4月15日21：00，重慶天原化工總廠氯氫分廠1號氯冷凝器列管腐蝕穿孔，造成含銨鹽水泄漏到液氯系統(tǒng)，天生大量易燃的三氯化氮。4月16日凌晨發(fā)生排污罐爆炸，1：33全廠停車；2：15左右，排完鹽水4h后的1號鹽水泵在停止?fàn)顟B(tài)下發(fā)生粉碎性爆炸。16日17：57，在搶險過程中，忽然聽到連續(xù)2聲爆響，經(jīng)查是5號、6號液氯儲罐內(nèi)的三氯化氮發(fā)生了爆炸。爆炸使5號、6號液氯儲罐罐體破裂解體，并將地面炸出1個長9m、寬4m、深2m的坑。以坑為中心半徑200m范圍內(nèi)的地面與建筑物上散落著大量爆炸碎片。此次事故造成9人死亡，3人受傷，15萬名群眾疏散，直接經(jīng)濟(jì)損失277萬元。

二 、事故分析

經(jīng)調(diào)查分析確認(rèn)，爆炸直接因素的關(guān)系鏈?zhǔn)牵郝壤淠髁泄芨g穿孔→鹽水泄漏進(jìn)進(jìn)液氯系統(tǒng)→氯氣與鹽水中的銨反應(yīng)天生三氯化氮→三氯化氮富集達(dá)到爆炸濃度→啟動事故氯處理裝置因震動引爆三氯化氮。

1. 直接原因

（1）設(shè)備腐蝕穿孔導(dǎo)致鹽水泄漏，是造成三氯化氮形成和富集的原因。根據(jù)技術(shù)鑒定和專家分析，造成氯氣泄漏和和含銨鹽水流失是1號氯冷凝器列管腐蝕穿孔。列管腐蝕穿孔的主要原因是：

①氯氣、液氯、氯化鈣冷卻鹽水對氯氣冷凝器存在的腐蝕作用；

②列管內(nèi)氯氣中的水分對碳鋼的腐蝕；

③列管外鹽水中由于離子電位差對管材產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕和點(diǎn)腐蝕；

④列管和管板焊接處的應(yīng)力腐蝕；

⑤使用時間較長，并未進(jìn)行耐壓實(shí)驗(yàn)，對腐蝕現(xiàn)象未能在腐蝕和穿孔前及時發(fā)現(xiàn)。

（2）三氯化氮富集達(dá)到爆炸濃度和啟動事故氯處理裝置造成振動引起三氯化氮爆炸。調(diào)查證實(shí)，廠方現(xiàn)場處理職員未經(jīng)指揮部同意，為加快氯氣處理速度，在對三氯化氮富集爆炸危險性熟悉不足情況下，急于求成，判定失誤，憑借以前操縱處理經(jīng)驗(yàn)，自行啟動了事故氯處理裝置，對4號、5號、6號液氯儲罐（計量槽）及1號、2號、3號汽化器進(jìn)行抽吸處理。在抽吸過程中，事故氯處理裝置水封處的三氯化氮與空氣接觸并振動，首先發(fā)生爆炸，爆炸形成的巨大能量通過管道傳遞到液氯儲罐，攪動和振動了液氯儲罐中的三氯化氮，導(dǎo)致了液氯儲罐內(nèi)的三氯化氮爆炸。

2. 間接原因

（1）該廠壓力容器設(shè)備治理混亂，技術(shù)檔案資料不全。2臺氯液氣分離器未見任何技術(shù)資料和檢驗(yàn)報告。發(fā)生事故冷凝器1996年3月投進(jìn)使用，2001年1月才進(jìn)行首次檢驗(yàn)，但未進(jìn)行耐壓實(shí)驗(yàn)。也無近2年維修、保養(yǎng)和檢查記錄，致使設(shè)備腐蝕現(xiàn)象未能及早發(fā)現(xiàn)采取措施。

（2）安全生產(chǎn)責(zé)任制落實(shí)不到位。2004年2月12日，團(tuán)體分司與該廠簽定了安全生產(chǎn)責(zé)任書，但該廠未能將目標(biāo)責(zé)任分解到廠屬各相關(guān)單位。

（3）安全生產(chǎn)整改監(jiān)視檢查不力。該廠“2014”氯化氫泄漏事故后，引起了市領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，市委、市政府作出了重要批示。為此，重慶化醫(yī)控股團(tuán)體公司與該廠固然采取了一些措施，但未能認(rèn)真從治理查找原因、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。在責(zé)任追究上，以經(jīng)濟(jì)處罰代替行政處分，有關(guān)責(zé)任職員未能深刻吸取事故教訓(xùn)。另外，整改措施不到位監(jiān)視檢查力度不夠，以致于安全方面存在的隱患未能有效的整改。“2014”事故后，本應(yīng)增加鹽酸合成尾氣和四氯化碳尾氣的監(jiān)控系統(tǒng)，直到“4。16”事故發(fā)生時尚未配備。

三、 事故簡評

此次事故直接原因因氯冷凝器列管腐蝕泄漏，含高濃度銨的鹽水進(jìn)進(jìn)液氯系統(tǒng)，天生極易爆炸的三氯化氮且迅速富集，以及人為處理措施不當(dāng)所致，但人為的因素不是主導(dǎo)因素。此次事故表明對三氯化氮爆炸的處理，確實(shí)存在很大的復(fù)雜性、不確定性和不可預(yù)見性。該廠氯化鈣鹽水10多年未更換也未進(jìn)行過檢測，造成鹽水中的銨不斷富集，天生了大量三氯化氮創(chuàng)造了條件，為爆炸留下隱患。

3、壓力容器安全的目的、意義和實(shí)現(xiàn)

通常所說的鍋爐壓力容器檢驗(yàn)是指在用鍋爐和壓力容器的定期檢驗(yàn)，即依據(jù)《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等法規(guī)，由考核合格的檢驗(yàn)人員對鍋爐和壓力容器的安全狀況進(jìn)行必要的檢查和試驗(yàn)。此類檢驗(yàn)包括外部檢驗(yàn)、內(nèi)外部檢驗(yàn)及水壓試驗(yàn)等。

廣義的鍋爐壓力容器檢驗(yàn)是指對鍋爐及壓力容器的設(shè)計、制造、安裝、運(yùn)行、維修等各個環(huán)節(jié)的檢查、監(jiān)督、試驗(yàn)，目的在于消除這些環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的不利于鍋爐、壓力容器安全運(yùn)行的因素，更可靠地保證鍋爐和壓力容器的安全。

我們介紹的是在用鍋爐、壓力容器的定期檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的目的是為了及時查清設(shè)備的安全狀況，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷和隱患，使之在危及設(shè)備安全之前被消除或被監(jiān)控起來，以避免鍋爐或壓力容器在運(yùn)行中發(fā)生事故。

由于鍋爐和壓力容器運(yùn)行使用條件大都很惡劣，存在各種損害設(shè)備部件的因素，無論設(shè)備部件原先是否完好，都難以避免在使用中產(chǎn)生各式各樣的缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致部件的破壞和事故的發(fā)生。因而及時發(fā)現(xiàn)和妥善處理鍋爐、壓力容器的缺陷就成為十分重要的問題。

鍋爐和壓力容器運(yùn)行中損害部件的主要因素有：

第一，超壓造成薄膜應(yīng)力過高，或承壓后因結(jié)構(gòu)不合理造成應(yīng)力集中過于嚴(yán)重，局部應(yīng)力過高，引起塑性變形或機(jī)械應(yīng)力裂紋；

第二，頻繁加壓卸壓或壓力波動引起低周疲勞損害，造成低周疲勞裂紋；

第三，煙氣、水汽、容器接觸的各種介質(zhì)及大氣對設(shè)備的各種腐蝕，使設(shè)備壁厚減薄、產(chǎn)生裂紋或機(jī)械性能降低；

第四，因高溫蠕變使部件產(chǎn)生塑性變形或裂紋；

第五，因缺水、水垢、水循環(huán)故障、熱偏差等導(dǎo)致部件壁溫過高，機(jī)械強(qiáng)度明顯下降，形成裂紋或嚴(yán)重塑性變形；

第六，長期高溫導(dǎo)致鋼材組織惡化，包括珠光體球化、石墨化、熱脆等，使鋼材機(jī)械性能顯著下降；

第七，部件膨脹受約束或溫度嚴(yán)重不均，熱應(yīng)力過大導(dǎo)致裂紋，或交變的溫度和熱應(yīng)力導(dǎo)致熱疲勞裂紋；

第八，煙氣對鍋爐部件的磨損及風(fēng)力、震動對容器的磨損，造成壁厚減薄。

在上述損害因素作用下部件中出現(xiàn)的缺陷，可能是運(yùn)行中產(chǎn)生的，也可能是原材料或制造中的微型缺陷發(fā)展形成的。

對鍋爐、壓力容器進(jìn)行定期檢驗(yàn)，是及早發(fā)現(xiàn)缺陷，消除隱患，保證鍋爐和壓力容器安全運(yùn)行的一項(xiàng)行之有效的措施。這一點(diǎn)已被國內(nèi)外長期的實(shí)踐所證實(shí)。

參考文獻(xiàn) ：

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3. ?謝亞東；壓力容器使用管理與安全；北京：原子能出版社；1995年