蒸汽發生器安全閥入口管斷裂原因分析
我公司催化裂化I裝置反再系統外取熱器強制循環汽包頂部突然產生一聲巨響,伴隨著大量蒸汽排出,情況非常危急。初期大家一起認為是安全閥超壓起跳所致,后經確認,發現系安全閥入口管大小 頭焊口斷裂,于是迅速采取措施,避免了一場重大惡性事故的發生。
(一)事故現象:該強制循環汽包系南北安裝的臥式III類壓力容器,頂部有兩個安全閥,其中型號為A416P-13.5/16,開啟壓力為1.28MPa,該容器設計壓力為2.1MPa。事故發生前,北安全閥因內漏暫時關閉了根部閥。事故發生后,對現場進行了認真檢查,發現南部安全閥入口管大小頭與法蘭相聯接焊口已斷裂,與安全閥相聯接的入口管大小頭法蘭已嚴重變形,聯接螺栓拉長且變形,其中一根已拉斷。安全閥出口側大小頭小頭與法蘭相聯接焊口明顯有拉斷、撕裂痕跡,該安全閥出口管垂直向上安裝,出口管長約2M,管子公稱直徑Dg150,頂部有1350斜向上彎頭,出口管內從頂部彎頭內壁來看明顯有瞬時蒸汽沖刷痕跡,背面有與欄桿相碰留下的凹坑一處,欄桿明顯被碰彎,事故發生后,安全閥及出口放空管倒在該容器頂部平臺上。從操作記錄來看,該壓力容器正常操作壓力為1.0MPa,而安全閥起跳壓力為1.28MPa,事故發生時,因工藝操作需要,操作工正在進行調整,導致該容器內壓力、溫度迅速上升,最終導致安全閥因超壓而起跳,高溫、高壓的大量蒸汽迅速由排出管經出口彎頭斜向上大量排出。
(二)原因分析:當事故發生后,初期大家一致認為是管子焊接質量差導致,為避免隱瞞事故真相,我認真查看斷裂實物及現場,提出了相反意見,下面陳述如下:
首先從安全閥出口管彎頭內壁有明顯沖刷痕跡來看,應該能確認安全閥曾經瞬間超壓起跳,且大量排空過,從嚴重變形的入口管大小頭小頭相聯接法蘭來推斷,該法蘭變形側瞬間受到了向上的強大拉力,導致法蘭面嚴重變形,緊固用螺栓因瞬間受到了強大拉力而伸長變形,其中導致一根螺栓從中部斷裂,從斷裂的大小頭小頭焊口來看,應該能確認該焊口質量無明顯問題。那么是什么原因導致了這場事故的發生呢?為此,我進行了認真調查,得出如下結論:首先從該安全閥的安裝來看,該 安全閥根部閥為Z41H-16Dg100,安全閥入口管為¢159,經大小頭變徑為¢108,入口法蘭為Pg16Dg100,出口法蘭為Pg16Dg150,出口管:∮159*6,長約2m,氣體水平進入后垂直向上經135°彎頭斜向上直排大氣,由此說明該安全閥入口管大小頭焊口應為最薄弱環節。加之該容器安裝在鋼結構上,該安全閥出口管又無固定,平常就存在振動現象,在大小頭小頭焊口處容易產生疲勞,加之該容器因工藝實際需要,壓力、溫度經常變化,該安全閥多次因超壓出現起跳現象,而每次起跳,均造成焊口斷裂處單側受到強大的拉應力,從本次事故來看,我認為該容器的瞬間壓力升高(盡管沒有超出該壓力容器的設計壓力:2.1MPa)導致安全閥起跳是該事故的直接原因,而該容器的多次壓力、溫度的急劇變化,導致安全閥頻繁起跳,及出口放空管的不規范安裝是導致該事故的間接原因。瞬間升壓后,盡管沒有超出該壓力容器的設計壓力,但安全閥因超壓突然開啟,從排空口大量排汽,瞬間導致出口管受到強大的反作用力,由此產生了強大的力矩,導致法蘭變形,在強大拉應力作用下入口管大小 頭小頭焊口從排空側斷裂,大量高壓、高溫蒸汽從裂口處噴出,導致排空管向出口背側傾斜,最終焊口斷裂,出口管砸在了頂部平臺欄桿上。
(三)采取措施我公司本著事故處理“四不放過”原則,認真進行了事故分析,為杜絕今后出現類似事故,制定了如下措施:
(1)化工生產,必須平穩操作,嚴禁壓力、溫度的瞬間大幅度變化。嚴禁超溫、超壓操作。
(2)使用壓力容器必須確保安全附件完好,出現故障,應及時修復,以防發生意外。
(3)為減少振動帶來的危害,出口管應適當固定。
(4)為減少瞬間排空時,產生的巨大力矩 。可將出口放空彎頭去消,改直排大氣,或將出口彎頭進行改造,將彎頭改為三通,安全閥起跳排空時,從排汽口兩側對稱排出,以克服由此產生的強大反作用力。