淺析壓力容器爆炸與預(yù)防措施

崔維剛　靳貴紅

摘要：壓力容器在工礦企業(yè)中應(yīng)用廣泛，由于設(shè)備的特殊性，壓力容器會(huì)由于物理的或化學(xué)的原因，壓力容器壁不能承受內(nèi)壓而突然爆裂的爆炸災(zāi)禍。因此加強(qiáng)對(duì)有壓力容器的空壓站易發(fā)生事故區(qū)域內(nèi)設(shè)備和裝置的管理，分析爆炸產(chǎn)生原因并實(shí)施有效的預(yù)防措施是文章主要研究的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：壓力容器；爆炸；檢驗(yàn)

壓力容器的應(yīng)用極為廣泛，在工業(yè)、民用、軍工等許多部門，在科學(xué)研究的許多領(lǐng)域都有重要的作用。其中，它在石油化工的應(yīng)用最為普遍，約占?jí)毫θ萜骺偸褂昧康?0%左右。壓力容器是一種容易發(fā)生事故的特殊設(shè)備。一旦發(fā)生事故不僅是容器本身遭到破壞，而且還會(huì)引起一連串惡性事故，如破壞其他設(shè)備及建筑物，危害人員生命安全，污染化境等，還會(huì)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大損失。

1 壓力容器爆炸主要危害

1.1 碎片的破壞作用。高速噴出的氣體的反作用力把殼體向破裂的相反方向推出，有些殼體則可能裂成碎塊或碎片向四周飛散而造成危害。

1.2 沖擊波危害。容器破裂時(shí)的能量除了小部分消耗于將容器進(jìn)一步撕裂和將容器或碎片拋出外，大部分產(chǎn)生沖擊波。沖擊波可將建筑物摧毀，使設(shè)備、管道遭到嚴(yán)重破壞，運(yùn)處的門窗玻璃破碎，沖擊波與碎片的危害一樣可導(dǎo)致周圍人員傷亡。

1.3 有毒介質(zhì)的毒害。盛裝有毒介質(zhì)的容器破裂時(shí)，會(huì)釀成大面積的毒害區(qū)。有毒液化氣體則蒸發(fā)成氣體，危害很大。一般在常溫下破裂的容器，大多數(shù)液化氣體生成的蒸汽體積約為液體的二、三百倍。如液氨為240倍，液氯為150倍，氫氰酸為200～370倍，液化石油氣約為180～200倍。有毒氣體在大范圍內(nèi)導(dǎo)致生命體的死亡或嚴(yán)重中毒。如一噸液氯容器破裂時(shí)可釀成8.6×104m3的致死范圍，5.5×106m3的中毒范圍。

1.4 可燃介質(zhì)的燃燒及二次空間爆炸危害。盛裝可燃?xì)怏w、液化氣體的容器破裂后，可燃?xì)怏w與空氣混合，遇到觸發(fā)能量（火種、靜電等）在器外發(fā)生燃燒、爆炸，釀成火災(zāi)事故。

2 壓力容器爆炸原因分析

壓力容器由于物理的或化學(xué)的原因，壓力容器壁不能承受內(nèi)壓而突然爆裂的爆炸災(zāi)禍。物理原因包括容器內(nèi)介質(zhì)純物理性超壓，器壁材質(zhì)力學(xué)性能（強(qiáng)度、塑性和韌性）不足或缺陷?；瘜W(xué)原因是容器內(nèi)介質(zhì)發(fā)生異?；瘜W(xué)反應(yīng)或相變，使內(nèi)壓急劇上升。容器破裂的形式有韌性、脆性、疲勞、腐蝕和蠕變五種。貯存在容器內(nèi)的有壓氣體或液化氣體解除殼體的約束，迅速膨脹，瞬間釋放出內(nèi)在能量的現(xiàn)象。所釋放的能量，一方面使容器進(jìn)一步開裂，或?qū)⑷萜骷捌渌殉傻乃閴K以較高的速度向四周飛散，造成人身傷亡或擊壞周圍的設(shè)施；另一方面，其更大的一部分能量對(duì)周圍的空氣作功，產(chǎn)生沖擊波，摧毀附近的廠房等建筑物，造成更大的破壞作用。

2.1 超溫超壓。操作不當(dāng)、工藝不成熟或工藝條件未得到有效控制等，造成超溫超壓。余熱鍋爐因供水不足、結(jié)垢等因素使傳熱系數(shù)下降，導(dǎo)致局部過熱，就容易發(fā)生爆炸事故。

2.2 壓力容器存在先天性缺陷。壓力容器存在先天性缺陷主要是指壓力容器未經(jīng)過設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、結(jié)構(gòu)不合理、選材不當(dāng)、強(qiáng)度不夠、制造質(zhì)量低劣或安裝組焊質(zhì)量差等。

2.3 腐蝕嚴(yán)重。壓力容器的內(nèi)外表面因腐蝕而變薄，強(qiáng)度顯著降低，就易于引起爆炸。

2.4 裂紋起槽。壓力容器在長(zhǎng)期運(yùn)行中因操作不當(dāng)，開停次數(shù)多，容器驟冷驟熱或壓力、負(fù)荷波動(dòng)頻繁等，致使鋼材受到交變應(yīng)力，產(chǎn)生疲勞裂紋。另外，由于流體介質(zhì)的沖刷形成溝槽，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。

2.5 安全裝置不全、安裝不正確或失靈。大量事故表明，安全裝置不全或失靈未校驗(yàn)是造成壓力容器爆炸的主要原因之一；還有的安全閥安裝錯(cuò)誤，起不到安全閥泄壓作用。

3 壓力容器安全設(shè)備使用及管理

3.1 壓力容器的安全附件

壓力容器安全附件包括安全閥、爆破片、緊急放空閥之類的安全泄壓裝置以及液位計(jì)、壓力表、單向閥、限流閥、溫度計(jì)、緊急切斷裝置等保證設(shè)備正常、安全運(yùn)行的一類裝置。安全泄放裝置是一種保證壓力容器安全運(yùn)行、防止超壓的保護(hù)裝置。當(dāng)容器內(nèi)壓力一旦超過規(guī)定，它能自動(dòng)、迅速地把容器內(nèi)的介質(zhì)排出，使設(shè)備內(nèi)的壓力始終保持在最高許可壓力范圍內(nèi)。

3.2 爆破片又稱防爆膜、防爆片、爆破膜等，是一種斷裂式安全泄放裝置。如果發(fā)生超壓膜片自行破裂，介質(zhì)迅速外泄，壓力很快下降，使容器受到保護(hù)。爆破片一般適用于下列場(chǎng)合：存在爆燃或異常反應(yīng)可能使壓力驟增的場(chǎng)合；盛裝著劇毒介質(zhì)，不允許有任何泄漏的場(chǎng)合；工作介質(zhì)不潔凈，運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量沉淀或粉狀粘附物，會(huì)妨礙安全閥運(yùn)作的場(chǎng)合。爆破帽又稱防爆帽，也是一種斷裂型的安全泄放裝置。爆破帽的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造比較容易，且爆破壓力誤差較小，比較容易控制。

3.3 壓力容器的使用及安全管理

正確、合理地使用壓力容器，也是保證安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要措施。因?yàn)榧词谷萜鞯脑O(shè)計(jì)、制造都符合要求，也會(huì)因操作不當(dāng)造成事故。壓力容器是工藝裝置的一部分，它的操作方法要根據(jù)工藝要求確定。從壓力容器的特點(diǎn)出發(fā)，在操作上應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：平穩(wěn)操作。主要指要緩慢地加載和卸載，并保持運(yùn)行期間載荷的相對(duì)穩(wěn)定。防止超載。壓力容器的超載主要指超壓。經(jīng)常檢查，遇特殊狀況緊急剎車。

4 壓力容器安全預(yù)防措施

為防止壓力容器爆炸事故，各國(guó)都以強(qiáng)制性的規(guī)程規(guī)范對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)、選材、制造、使用、檢驗(yàn)、修理和報(bào)廢等各環(huán)節(jié)作了嚴(yán)格的規(guī)定，并由國(guó)家管理部門監(jiān)督執(zhí)行。在技術(shù)方面，隨著工業(yè)生產(chǎn)的需求和科技水平的提高，壓力容器在規(guī)格大型化，高參數(shù)精心設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新材料的應(yīng)用，制造和檢驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步等方面獲得了迅速發(fā)展，從而大大提高了壓力容器使用的安全可靠性。

4.1 在設(shè)計(jì)上，應(yīng)采用合理的結(jié)構(gòu)，如采用全焊透結(jié)構(gòu)，能自由膨脹等，避免應(yīng)力集中、幾何突變；針對(duì)設(shè)備使用工況，選用塑性、韌性較好的材料；強(qiáng)度計(jì)算及安全閥排量計(jì)算符合標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 制造，修理、安裝、改造時(shí)，加強(qiáng)焊接管理，提高焊接質(zhì)量并按規(guī)范要求進(jìn)行熱處理和探傷；加強(qiáng)材料管理，避免采用有缺陷的材料或用錯(cuò)鋼材、焊接材料。

4.3 在鍋爐使用過程中，加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行管理，保證安全附件和保護(hù)裝置靈活，齊全：加強(qiáng)水質(zhì)管理，防止產(chǎn)生腐蝕，結(jié)垢，相對(duì)堿度過高；提高司爐工人素質(zhì)，防止產(chǎn)生缺水，誤判、誤操作等現(xiàn)象。

4.4 在液化氣槽車使用中，加強(qiáng)使用管理，避免操作失誤，超溫、超壓、超負(fù)荷運(yùn)行，失檢、失修、安全裝置失靈等。

另外需要加強(qiáng)檢驗(yàn)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷并采取有效措施。對(duì)從事氣體空氣壓縮站工作的人員必須經(jīng)培訓(xùn)教育方可上崗，壓力容器管道壓力須控制在規(guī)定范圍內(nèi)。嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)程、運(yùn)行規(guī)程、操作規(guī)程及交接班制度，按時(shí)進(jìn)行巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)匯報(bào)，及時(shí)處理問題。配備好滅火器，定期檢查，保證方便有效狀況良好，并做到每位職工會(huì)使用。加強(qiáng)對(duì)職工的教育，提高職工的責(zé)任性和技術(shù)素質(zhì)，配備相應(yīng)的急救藥品、器材。

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