1、唐山旭陽安環部|前前 言言|作為特種設備的壓力容器廣泛應用于石油、化工、冶金、能源等工業領域，在國民經濟發展中起著重要的作用。| 安全生產，對于任何一個國家來說都是關系民生的大事，是需要常抓不懈的重大課題。隨著我國經濟的高速發展，雖然重特大安全事故死亡人數逐年有所下降，但是安全生產的形勢仍然十分嚴峻。|通過一起壓力容器爆炸事故，對壓力容器失效機理進行分析。|事故概況及經過事故概況及經過|1979年12月18日14點7分，吉林市煤氣公司液化氣站的102號400立方米液化石油氣球罐發生破裂，大量液化石油氣噴出，順風向北擴散，遇明火發生燃燒，引起球罐爆炸。由于該球罐爆炸燃燒，大火燒了19個小時，致使

2、五個400立方米的球罐，四個450立方米臥罐和8000多只液化石油氣鋼瓶(其中空瓶3000多只)爆炸或燒毀，罐區相鄰的廠房、建筑物、機動車及設備等被燒毀或受到不同程度的損壞，400米遠相鄰的苗圃、住宅建筑及拖拉機、車輛也受到損壞，直接經濟損失約6270000元，死36人，重傷50人。 |該球罐自投用后兩年零兩個月使用期間，球罐經常處于較低容量，只有三次達到額定容量，第三次封裝后四天，即在18日破裂。該球罐投用后，一直沒有進行過檢查，破裂前，安全閥正常，排污閥正常關閉。球罐的主體材質為15MnVR，內徑9200毫米，壁厚25毫米，容積400立方米，用于貯存液化石油氣。|二、失效機理二、失效機理|

3、（一）壓力容器失效可分為：強度失效，剛度失效，失穩失效，和泄漏失效四大類，其中強度失效是最主要的失效形式。|1強度失效是指因材料屈服或斷裂引起的壓力容器失效，包括韌性斷裂，脆性斷裂，疲勞斷裂，蠕變斷裂和腐蝕斷裂等。|（1）韌性斷裂是壓力容器在載荷作用下，產生的應力達到或接近所用材料的強度極限而引發的斷裂。|（2）脆性斷裂是指變形量很小，且在殼壁中的應力值遠低于材料的強度極限時發生的斷裂。這種斷裂是在較低應力狀態下發生的，故又稱為低應力脆斷。|（3）疲勞斷裂是使用中的壓力容器，在交變載荷作用下，經一定循環次數后產生裂紋和突然發生斷裂失效的過程。|（ 4）蠕變斷裂是壓力容器在高溫下長期受載，隨時間

4、的增加，材料不斷地發生蠕變變形，造成厚度明顯減薄與鼓脹變形最終導致壓力容器斷裂的現象。|（5）腐蝕斷裂：壓力容器在均勻腐蝕或局部腐蝕時具有韌性斷裂特征；晶間腐蝕、應力腐蝕具有脆性斷裂的特征。|2剛度失效是由于構件過度的彈性變形引起的失效。|3失穩失效是在壓應力作用下，壓力容器突然失去其原有的幾何形狀引起的失效。|4泄漏失效是由于泄漏引起的失效。|脆性斷口的宏觀特征：脆性斷口的宏觀特征：|在斷裂前沒有可以觀察到的塑性變形，|斷口一般與正應力垂直，斷口表面平齊，斷口邊緣沒有剪切“唇口”(或很小)。|脆性斷裂的微觀特征：脆性斷裂的微觀特征： |脆性斷裂的微觀判據是解理花樣和沿晶斷口形態。|三、事故原

5、因分析三、事故原因分析|1根據斷口特征和斷裂力學的估算，該球罐的破裂是屬于低應力的脆性斷裂，主斷裂源在上環焊縫的內壁焊趾上，長約65毫米。|2經宏觀及無損檢驗，上、下環焊縫焊接質量很差，焊縫表面及內部存在很多咬邊、錯邊、裂紋、熔合不良、夾渣及氣孔等缺陷。|夾渣與夾雜物：夾渣與夾雜物：|熔化焊接時的冶金反應產物，例如非金屬雜質（氧化物、硫化物等）以及熔渣，由于焊接時未能逸出，或者多道焊接時清渣不干凈，以至殘留在焊縫金屬內。| |氣孔：氣孔：|在熔化焊接過程中，焊縫金屬內的氣體。| |未熔合：未熔合：|固體金屬與填充金屬之間（焊道與母材之間），或者填充金屬之間（多道焊時的焊道之間或焊層之間）局部未

6、完全熔化結合，或者在點焊（電阻焊）時母材與母材之間未完全熔合在一起，有時|也常伴有夾渣存在。 |裂紋：裂紋：|焊縫裂紋是焊接過程中或焊接完成后在焊接區域中出現的金屬局部破裂的表現。|咬邊：咬邊：|這類缺陷屬于焊縫的外部缺陷，在母體與焊縫熔合線附近因為熔化過強也會造成熔敷金屬與母體金屬的過渡區形成凹陷。 | |3事故發生前在上下環焊縫內壁焊趾的一些部位已存在縱向裂紋，這些裂紋與焊接缺陷(如咬邊)有關。|4球罐投入使用后，從未進行檢驗，制造、安裝中的先天性缺陷未及時發現和消除，使裂紋擴展、當球罐內壓力稍有波動便造成低應力脆性斷裂。|國務院1980年曾以國發99號文批轉關于吉林市煤氣公司液化石油氣廠

7、惡性爆炸火災事故時指出：這次事故暴露出來的壓力容器組裝質量差、使用管理混亂，領導干部不重視安全生產，不認真執行安全規章制度，不懂業務，不注意技術管理以及對設備長期不檢驗等問題，在不少企業、事業單位中都不同程度的存在，應當引起各級領導的嚴重注意。|四、防止同類事故的措施四、防止同類事故的措施 |1在球罐設計、制造、安裝中要把住質量關，特別是要保證焊接質量。|2球罐投用后，使用單位的領導要提高安全意識，重視球罐的安全。|3要建立健全必要的規章制度，提高管理人員和操作人員的素質。|下例為一化工設備火災爆炸事故的預防措施，我們可以以此為作為借鑒：|1遵守安全布置原則輸送火災危險性為甲、乙類介質或有毒、

8、腐蝕性介質的管道，不應穿過與其無關的建筑物、構筑物。|2選材、設計、加工、安裝合理根據輸送介質的性質、溫度、壓力和流量等因素正確選擇管材，不可隨意選用代材或誤用，不得使用存有缺陷的管材。|3采取防腐措施根據輸送物料的腐蝕性選擇耐腐蝕材料，如對硫化氫的腐蝕，不同溫度下使用可采用鉻鋼，不銹鋼或滲鋁鋼；對高溫條件下的氫脆要用crMo合金鋼；對不同程度的硫腐蝕，分別采用5Cr、7Cr、9Cr鋼管；為了防止高溫氧化腐蝕，要用奧氏體不銹鋼管、5Cr或9Cr鋼管。 |4消除管道殘余應力 為了避免管道振動，可采取設置減振裝置計等措施。| 5嚴格安全操作生產操作過程中嚴格按照工藝要求控制物料的輸送溫度、壓力、流速等工藝參數，尤其是用于輸送可燃氣體、可燃液體、可燃粉粒狀物料的管道，輸送速度不應高于工藝值。|6加強防火安全管理在用管道要遵照壓力管道安全管理與監察規定定期進行檢驗，檢測管道的泄漏和受損情況，防止管道系統出現跑冒滴漏現象。|停車檢修和開車前應按規定進行管道的排氣置換作業，檢測合格后方可動火檢修或開車。進行動火檢修作業時，要嚴格執行動火作業的各項規章制度。嚴禁危險物料管道和高溫管道周圍堆放易燃易爆物質，需要散熱的輸送管道上嚴禁堆放各種雜物，以防止熱量積累引起火災。危險物料輸送管道的周圍杜絕各種火源。|7采取防靜電措施粉粒狀物料的輸送管道應選用導電性