一起蒸壓釜泄漏事件的原因分析

趙偉軍

（西安昆侖工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 西安 710043）

蒸壓釜是一種大型快開門式壓力容器,用于灰砂磚、粉煤灰磚、加氣混凝土砌塊、新型輕質(zhì)墻體材料、混凝土管樁等建筑制品的蒸壓養(yǎng)護(hù),經(jīng)過蒸養(yǎng),使制品獲得高強(qiáng)度。除應(yīng)用于硅酸鹽建筑制品外,還應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、橡膠、木材、保溫材料、紡工、軍工等領(lǐng)域[1]。由于其釜門頻繁開關(guān),且需要工人近距離手動(dòng)操作,其安全風(fēng)險(xiǎn)較大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),快開門式壓力容器的事故率達(dá)到我國壓力容器事故率的1/3左右。2017年3月23日和2018年10月13日連續(xù)發(fā)生了2起蒸壓釜爆炸事故[2]。近期,某建材公司發(fā)生了一起泄漏事故。本文對(duì)此次事故的現(xiàn)場和經(jīng)過進(jìn)行了描述,結(jié)合現(xiàn)場勘察情況,對(duì)事故原因進(jìn)行了分析,并提出了針對(duì)性的糾正和預(yù)防措施。

1 事故現(xiàn)場

該公司用于加氣塊蒸養(yǎng)的蒸壓釜在升壓至1.30 MPa時(shí),突然漏氣,大量蒸汽外泄,蒸汽沖出20余米遠(yuǎn),造成釜門保溫層脫落,事故現(xiàn)場見圖1。

圖1 事故現(xiàn)場

2 事故過程

某日上午,操作工將加氣塊送入蒸壓釜,關(guān)閉釜門,手搖減速器,待釜門齒完全嚙合后,插入齒牙鎖止插銷,開啟密封腔供氣閥門,而后向釜內(nèi)通氣,待釜內(nèi)氣壓達(dá)到0.20 MPa時(shí),開啟密封腔與釜內(nèi)連接管路閥門,連通密封腔與釜內(nèi)氣流通道。后持續(xù)向釜內(nèi)升壓,釜內(nèi)壓力升至1.30 MPa時(shí),一側(cè)釜門處突然蒸汽泄漏,蒸汽流沖出20余米,蒸汽沖擊方向與釜體軸線方向一致,現(xiàn)場蒸汽彌漫,遂緊急疏散人員,操作工從配氣房關(guān)閉供氣閥門,泄漏持續(xù)。約8 min后,泄漏停止,壓力表顯示釜內(nèi)壓力0.50 MPa,又過1 h,未再出現(xiàn)泄漏,操作工手動(dòng)排氣,將釜內(nèi)壓力降為0 MPa。

3 現(xiàn)場勘察

3.1 事故現(xiàn)場蒸壓釜使用狀況

該公司共10臺(tái)蒸壓釜,均能關(guān)閉到位,均安裝有自動(dòng)聯(lián)鎖裝置,均有手動(dòng)聯(lián)鎖裝置,所有釜門均配備齒牙鎖止插銷,鎖止插銷通過金屬鏈條固定在支座地腳螺栓上,在運(yùn)行時(shí)均能正確使用鎖止插銷,符合快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖裝置的2個(gè)基本條件：1）當(dāng)快開門達(dá)到預(yù)定關(guān)閉位置,方可升壓運(yùn)行；2）當(dāng)壓力容器的內(nèi)部壓力完全釋放,方可打開快開門[3]。安全閥均在有效期內(nèi),3只壓力表不能正常顯示,2只球閥操作力度反饋較小,操作人員持有快開門式壓力容器操作證書。

3.2 事故蒸壓釜檢查

宏觀檢查了泄漏側(cè)釜蓋、釜蓋法蘭、釜蓋焊縫、釜蓋與釜體法蘭嚙合齒、釜體法蘭、泄漏側(cè)釜體第1個(gè)筒節(jié)、泄漏側(cè)導(dǎo)軌、密封圈、密封腔、密封腔與釜體內(nèi)部聯(lián)通的管路及管路上2只閥門。用磁粉方法檢查了釜蓋焊縫和釜體法蘭與筒節(jié)焊縫。除以下問題外未見異常。

1）釜蓋法蘭密封面存在薄厚不均的積垢,積垢最厚處達(dá)到2 mm,見圖2。

圖2 釜蓋法蘭密封面局部

2）密封圈未見明顯劣化,與釜門法蘭密封面接觸面未見明顯貫通性缺損,V型側(cè)存在橫向裂口,未查詢到出廠合格證,該密封圈使用已超過50次。

3）密封腔供氣閥門啟閉力量反饋較差,拆下后檢查發(fā)現(xiàn)無法正常開啟。對(duì)該閥門進(jìn)行了連續(xù)10次啟閉操作,在手柄達(dá)到最大開啟位置時(shí),球體始終未達(dá)到完全的開啟狀態(tài),5次目視未能觀察到開啟間隙,5次目視能夠觀察到開啟間隙,最大開啟程度見圖3,不足閥門通徑的1/3。

圖3 手柄全開時(shí)球體位置

4 事故原因分析

4.1 化學(xué)反應(yīng)及異常超壓導(dǎo)致泄漏可能性

該蒸壓釜為鋼制臥式筒型,貫通式,內(nèi)徑為2 050 mm,長度為28 400 mm,公稱厚度為16 mm,容積為89.6 m3,設(shè)計(jì)壓力為1.40 MPa,使用壓力為1.30 MPa,設(shè)計(jì)溫度為198.3 ℃,使用溫度為195.1 ℃。介質(zhì)為水蒸氣、冷凝水、加氣塊（粉煤灰、石灰、水泥等）,不存在產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而出現(xiàn)超壓的可能性。為釜內(nèi)供汽由配氣房控制,壓力基本維持在1.30 MPa,也不會(huì)出現(xiàn)超壓的可能性。所以,不存在因化學(xué)反應(yīng)及異常超壓而導(dǎo)致密封失效的可能性。

4.2 蒸壓釜本體開裂導(dǎo)致泄漏可能性

如果本體開裂或存在孔洞,泄漏不會(huì)在釜內(nèi)壓力為0.50 MPa時(shí)停止,會(huì)持續(xù)泄漏直至釜內(nèi)壓力降為0 MPa,故也可排除本體開裂泄漏的可能性。經(jīng)宏觀檢查以及無損檢測,也未發(fā)現(xiàn)本體開裂或存在孔洞缺陷。

4.3 密封腔供氣閥門失效導(dǎo)致泄漏可能性

如圖4所示,為密封腔供氣的閥門需要在整個(gè)操作過程中始終處于全開的狀態(tài),這樣才能為密封圈提供足夠的密封壓力,以保證密封圈和釜門法蘭密封面之間形成足夠的密封比壓。如3.2章節(jié)中3）的描述,有可能關(guān)閉釜門后打開密封腔供氣閥門（見圖4中密封腔供氣閥門）扳手,閥門球并未旋轉(zhuǎn)并保持開啟狀態(tài),僅僅存在微量氣流,該氣流可能來源于閥門極微量的開啟,也可能來源于閥門的微量泄漏,這樣進(jìn)入密封維持較好的密封性能,在1.30 MPa這樣較高的壓力下,形成瞬間收縮,與釜門法蘭密封面間形成縫隙,造成泄漏。在壓力降至0.50 MPa時(shí),其性能得以恢復(fù),重新建立密封,泄漏停止。故密封圈失效導(dǎo)致泄漏的可能性存在。

圖4 蒸壓釜法蘭處局部示意圖

4.4 釜蓋法蘭密封面積垢導(dǎo)致泄漏可能性

如圖2和圖4所示,釜蓋法蘭密封面積垢較厚且較硬,密封圈較軟,積垢可以被壓入密封圈表面,形成結(jié)合關(guān)系,這種結(jié)合關(guān)系在較低的釜內(nèi)壓力下,能夠?qū)崿F(xiàn)密封。但是在較高的釜內(nèi)壓力下密封不良,造成微量泄漏,泄漏的氣體形成氣柱在釜門與釜體嚙合齒間較為狹小的空間（見圖4中嚙合齒間隙）難以暢快的流動(dòng),形成了氣團(tuán)渦流,進(jìn)而反作用于密封圈,使得密封圈的左側(cè)作用力大于右側(cè)作用力,密封圈向密封腔側(cè)滑動(dòng),密封失效,造成泄漏,隨著泄漏的持續(xù),釜內(nèi)壓力逐漸降低,氣團(tuán)渦流壓力逐漸減小,氣團(tuán)渦流壓力對(duì)密封圈的作用力小于密封腔內(nèi)的壓力對(duì)密封圈的作用力,密封圈向左側(cè)滑動(dòng),重新建立密封,泄漏停止。

4.5 密封圈失效導(dǎo)致泄漏可能性

經(jīng)檢查,雖未見明顯老化痕跡,也未見與釜門法蘭密封面接觸面存在貫通性缺損,但未查詢到密封圈的合格證書,無法判斷該系列密封圈的試驗(yàn)數(shù)據(jù),也無法判斷密封圈的使用壽命,該密封圈已連續(xù)使用50余次。推斷認(rèn)為,該密封圈經(jīng)過數(shù)十次的使用,難以

5 結(jié)論

腔的氣量太小,導(dǎo)致密封圈內(nèi)的壓力不足以使密封圈和釜門密封面建立牢固的密封關(guān)系,始終處于半穩(wěn)定狀態(tài),在壓力較高時(shí),這種半穩(wěn)定狀態(tài)被打破,密封圈向密封腔側(cè)滑動(dòng),造成泄漏,隨著時(shí)間的推移,通過微量泄漏,密封腔內(nèi)氣量增多,壓力逐漸上升,在0.50 MPa這個(gè)壓力節(jié)點(diǎn)上形成了足夠的密封壓力,重新建立了密封,泄漏停止。所以閥門失效導(dǎo)致泄漏的可能性極大。

5.1 直接原因

由于該事故未能收集到泄漏一瞬間的氣流狀態(tài)及其他更多的信息,故認(rèn)為直接原因是下列一項(xiàng)或者多項(xiàng)：

1）密封腔供氣閥門失效；

2）釜蓋法蘭密封面積垢；

3）密封圈失效。

5.2 間接原因

1）企業(yè)安全意識(shí)不足,多個(gè)失效壓力表仍繼續(xù)使用。

2）企業(yè)設(shè)備管理和維護(hù)保養(yǎng)不到位。密封圈多次使用未做檢查,閥門失效未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換,釜門密封面積垢未能及時(shí)清理。

6 糾正和預(yù)防措施

針對(duì)該蒸壓釜,對(duì)釜門法蘭密封面積垢進(jìn)行了打磨消除,對(duì)失效的閥門和密封圈進(jìn)行了更換。后用蒸汽進(jìn)行了密封性能試驗(yàn),未發(fā)現(xiàn)異常,試驗(yàn)合格。經(jīng)企業(yè)組織人員綜合分析,認(rèn)為該釜存在的問題得到了解決,允許繼續(xù)投入使用。

為了保證蒸壓釜的安全運(yùn)行,確保人們生命財(cái)產(chǎn)安全[4],針對(duì)此次事故暴露出的突出問題,企業(yè)必須做好以下幾點(diǎn)[5]：

1）企業(yè)要在思想上足夠重視,應(yīng)認(rèn)真落實(shí)特種設(shè)備相關(guān)法律、法規(guī)條款,切勿使用失效、超期的安全附件及儀表。

2）企業(yè)應(yīng)建立健全蒸壓釜檢查維修保養(yǎng)制度、巡回檢查制度等相關(guān)規(guī)章制度,確保將日常的維修保養(yǎng)落到實(shí)處,確保頻繁操作的部件、易損件能夠始終處于良好的工作狀態(tài)。

3）企業(yè)應(yīng)按照規(guī)定,定期開展安全檢查、安全巡查,確保潛在安全隱患能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn),杜絕事故的發(fā)生。