第九章 管線和容器事故 (2)

1、第九章 管線和容器事故第九章 管線和容器事故小茶壺爆炸時(shí)，如同平常一樣，只是茶壺沒有了。大容器破裂時(shí)，如此猛烈，我們的墻都無(wú)法承受。Geoffrey Chaucer，TheCanonYeomantsTale，138691 管線事故達(dá)文波特(Davenport)已經(jīng)列出廠60多項(xiàng)主要的可燃物質(zhì)泄漏事故，其中大多數(shù)都導(dǎo)致了嚴(yán)重的火災(zāi)或不受限制蒸氣團(tuán)爆炸。表9-1取自他的數(shù)據(jù)，對(duì)泄漏源點(diǎn)進(jìn)行分類，數(shù)據(jù)表明管線問題占總事故的一半如果扣除運(yùn)輸罐，占一多半。因而弄明白管線出問題的原因是十分重要的。接下來(lái)討論一些典型的問題(或近乎出問題)。這些實(shí)例和其它的實(shí)例(在參考資料2和3中進(jìn)行了概括)表明，到目前為止

2、，管線出問題最大的一個(gè)原因是施工隊(duì)沒有遵守施工要求，或他們的判斷力有待提高。減少管線事故最有效的方法是：1制定詳細(xì)設(shè)計(jì)；2密切檢查施工時(shí)執(zhí)行設(shè)計(jì)情況，沒有進(jìn)行專門設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)是否符合正確的施工規(guī)范。表9-1 引起蒸氣團(tuán)爆炸的泄漏源泄漏源事故數(shù)量注釋運(yùn)輸罐管線(包括閥門、法蘭、視窗等)泵容器安全閥或放空排水閥維修時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤不明原因總計(jì)103425842267包括一架齊柏林飛艇包括1個(gè)視窗，兩條軟背包括一次內(nèi)部爆炸，一次溢出和一次過(guò)熱引起的事故許多關(guān)于管線的出版物都把問題歸結(jié)為疲勞或不適當(dāng)?shù)膿闲?。這沒有太大益處，這就好比說(shuō)物體的下落是由重力引起的一樣。我們需要知道為什么會(huì)出現(xiàn)疲勞，為什么撓性不適當(dāng)。

3、為了防止事故的發(fā)生，我們應(yīng)當(dāng)改進(jìn)設(shè)計(jì)、施工、操作、維護(hù)、檢查或其它什么事情嗎?下列事故的發(fā)生和其它一些事情說(shuō)明，改進(jìn)工作應(yīng)該在設(shè)計(jì)施工的結(jié)合處。即，我們應(yīng)當(dāng)把重點(diǎn)放在設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)上，跟蹤這些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的執(zhí)行情況，當(dāng)沒有做出特殊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意正確施工方法的執(zhí)行情況。911盲端(閉端)盲端已經(jīng)使許多管子出問題。許多石油產(chǎn)品中都含有微量的水，這部分水在管子的盲端集中，結(jié)冰后把管子脹裂?；蛘呤歉g性的物質(zhì)溶解在水里腐蝕管線。例如，有一根直徑12in的盲管長(zhǎng)3m，接在操作壓力為550psi(38MPa)(表)的天然氣管線上。水和雜質(zhì)聚積在盲端，盲管受到腐蝕后漏了。泄出的氣體立刻被引燃，查找泄漏點(diǎn)的3個(gè)人死亡

4、。在加盲板的管子的側(cè)面還有其它種類的盲端。因?yàn)橛形ｋU(xiǎn)，很少使用加閥門的支管，加熱爐(圖9-1)的進(jìn)料線上裝有永久性的用于燒焦的蒸汽接口。接口在進(jìn)料線的底部，蒸汽線不能太靠近進(jìn)料線。水聚積在蒸汽閥的上面，天冷時(shí)結(jié)冰把管子脹裂，泄漏出壓力為450psi(3.0MPa)(表)的油。如果必須加盲管，應(yīng)該裝在主管線的上部(除非主管線里的液體比水更重)。為了支撐儀表(圖9-2)，在主管線上焊了一根不同于一般的，也是沒有必要的2in長(zhǎng)的盲管。水聚積在支撐管里，四年后工藝管線被腐蝕穿了，發(fā)生液化氣泄漏。因?yàn)槊す芾锏乃煌蝗黄?，管子出了?yán)重的問題。重油裝在安裝有蒸汽盤管的罐里，當(dāng)加熱到120C脫水時(shí)，重油循環(huán)

5、。插到圓錐形底部的人口管線形成盲端，如圖9-3所示。只要保持循環(huán)泵運(yùn)行，水就不會(huì)滯留在旨端。領(lǐng)班知道必須保持泵運(yùn)行，然而當(dāng)他被調(diào)到另一個(gè)廠時(shí)，其他人卻都不知道這一要求，人們只在倒空罐時(shí)才使用這臺(tái)泵。這樣工作令人滿意地進(jìn)行了一段時(shí)間，直到水在盲端聚積，當(dāng)油被加熱時(shí)，水也逐漸升溫。當(dāng)溫度達(dá)到100時(shí)，水劇烈蒸發(fā)，設(shè)備爆裂。漏出的油著火，造成5人死亡，罐體豎在工廠的下一個(gè)門口。這次事故說(shuō)明了盲端的危險(xiǎn)性和當(dāng)水突然汽化時(shí)壓力升高的危險(xiǎn)性。也說(shuō)明了當(dāng)人員調(diào)動(dòng)時(shí)多么容易失去知識(shí)。即使新的領(lǐng)班知道泵不能停下來(lái)，或者已經(jīng)寫在指示欄里，但可能會(huì)被忘記。循環(huán)泵可能還會(huì)停下來(lái)，因?yàn)檫@似乎沒有必要，或?yàn)榱耸‰姟?22

6、和1245描述了因?yàn)樗蝗黄鸬钠渌鹿省Ｅc732講述的情況類似，環(huán)氧乙烷(Eo)蒸餾塔中發(fā)生的爆炸性分解也許發(fā)生在塔底死區(qū)，因?yàn)樵谶@兒聚積了鐵銹和聚合催化劑。應(yīng)當(dāng)避免這樣的死區(qū)。但是，很可能發(fā)生的事情是法蘭泄漏，泄漏的物質(zhì)著火，將塔的某一區(qū)域加熱到自然分解溫度以上。像在732中講述的那樣，泄漏物著火的原因可能是與保溫材料發(fā)生反應(yīng)。如果法蘭容易泄漏，或后果很嚴(yán)重時(shí)，這樣的法蘭不應(yīng)當(dāng)保溫。民用供水系統(tǒng)里的死區(qū)能提供細(xì)菌滋生的場(chǎng)所，可能發(fā)生Legionnaires那樣的災(zāi)難。建筑物里的一些立式排水線不再使用，所以將它們斷開，加上端帽，但是與下面水平的主排水線連通。端帽用膠帶固定，但是不封水，

7、似乎沒有水流到管子里的通路。十五年后管子發(fā)生堵塞，水流回到不用的管線里，滴到配電箱里，電力供應(yīng)全部中斷，部分開關(guān)機(jī)構(gòu)受損，無(wú)法修復(fù)。912支撐不當(dāng)有些管線出問題是因?yàn)橹挝锊粔蚪Y(jié)實(shí)，管線能夠自由振動(dòng)?；蚴且?yàn)橹挝锾珡?qiáng)，管線不能自由膨脹。(a) 有些小管徑管線因?yàn)樽杂烧駝?dòng)，發(fā)生疲勞而出現(xiàn)問題。這些管線的支撐物一般在現(xiàn)場(chǎng)配置，管線在開工前并不明顯，直到開工后才能發(fā)現(xiàn)支撐物選用不當(dāng)。因?yàn)槊τ谄渌虑?，開工隊(duì)很容易忽略管線的振動(dòng)，直到他們有更多的時(shí)間注意到這個(gè)問題。久而久之，他們對(duì)此習(xí)以為常，不再注意這些管線。當(dāng)小管徑的管線吊著重物時(shí)，尤其容易發(fā)生振動(dòng)和疲勞。一臺(tái)新壓縮機(jī)在開工30min后，因?yàn)檫@個(gè)

8、原因，壓力表脫落。當(dāng)設(shè)備受到與其固有振動(dòng)頻率一致的推動(dòng)力推動(dòng)時(shí)，振動(dòng)加劇(共振)，使設(shè)備迅速損壞。一臺(tái)控制閥安裝了一根尺寸稍有不同的軸，改變了閥的固有振動(dòng)頻率與泵轉(zhuǎn)動(dòng)倍頻一致而產(chǎn)生共振。三個(gè)月后，這根軸斷了。即使軸尺寸變化很小，也屬于動(dòng)改。(b) 圖9-4圖示說(shuō)明一條快要斷裂的管線。在一條高溫管線上的膨脹彎頭裝有一個(gè)臨時(shí)性的支撐，以使安裝工作更容易進(jìn)行。后來(lái)這個(gè)支撐物留在原處。幸好開工后有人注意到這個(gè)支撐物，并問它是干什么用的。(c) 一條22in的主蒸汽管線出現(xiàn)裂紋后，管線的操作壓力為250psi(1.7MPa)(表)，溫度為365，人們對(duì)照設(shè)計(jì)圖紙檢查這條主管線，發(fā)現(xiàn)許多支撐物都有問題。下

9、面是四個(gè)連續(xù)支撐物的情況：11號(hào)支撐物的彈簧被完全壓縮；22號(hào)支撐物沒有安裝；33號(hào)支撐物安裝就位，但是沒有接觸到管線；44號(hào)支撐物支撐管線，但是支撐桿端面的螺母松動(dòng)。12in(30.5cm)及以上的管線一般用于特殊的目的，比用較小口徑的管線的安全系數(shù)低。使用這些大口徑管線時(shí)，對(duì)完成的管網(wǎng)要進(jìn)行仔細(xì)檢查，證實(shí)施工滿足設(shè)計(jì)要求，比用小口徑管線更為重要。(d) 一條管線焊到鋼支架上，支架用螺栓固定到混凝土底座上。在兩米遠(yuǎn)處又設(shè)有一個(gè)類似的支架，在正常的使用條件下，管線沒有出問題。但是，當(dāng)管線過(guò)熱時(shí)，管線的一部分幾乎是圍繞著焊縫被撕下來(lái)，將支架固定到混凝土底座上的螺栓被拉彎。一家公司的安全公告欄報(bào)告

10、了這些事故，設(shè)計(jì)人員不予接受，他們說(shuō)道：“我們的設(shè)計(jì)程序可防止這件事故的發(fā)生”。但是，不久后事故又發(fā)生了。一條回流管線被牢牢地固定在焊在蒸餾塔殼體上的支架上。在開工時(shí)，熱塔和冷管線不同的熱膨脹從塔上拉下一個(gè)支架?？扇?xì)怏w泄漏，幸運(yùn)的是沒有著火。(e) 一條l0in的管線輸送300的熱油，其下端接有一段3/4in的支管，支管離支撐管線的桁架5in。當(dāng)管線投入使用后，膨脹足以使支管碰到桁架，使其折斷。計(jì)算表明，支管的移動(dòng)距離在6in以上。(f) 在許多情況下，管線的吊架在著火的初期即已經(jīng)斷裂，支撐的管線倒塌，加劇了火勢(shì)。因而，關(guān)鍵的管線應(yīng)從下面支撐。(g) 在一個(gè)用了30年的舊管橋上進(jìn)行擴(kuò)建，管橋

11、上承載著輸送可燃性氣體和液體的管線。為了避免焊接，擴(kuò)建部分用螺栓連接到舊管橋上，人們把連接面上的銹除去，在擴(kuò)建部分上刷上油漆。水滲透到新舊油漆的縫隙中，產(chǎn)生銹蝕。因?yàn)殇P比產(chǎn)生銹的母材體積大，鐵銹迫使兩部分管橋分開一種稱之為鐵銹千斤頂?shù)默F(xiàn)象(見163)。部分螺栓斷裂后，造成蒸汽主管線斷裂，幸好油氣管線只是下垂。(h) 十一條管徑28in(50200mm)的管線，輸送烴類液體和氣體，每隔6m用21m高如圖9-5(a)所示的支架支撐。管線固定在兩個(gè)支架上，放在其它的管架上，管線通過(guò)一個(gè)罐區(qū)，儲(chǔ)罐之間的風(fēng)使支撐物上部偏離豎直方向2°。在管道運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意觀察，但是沒有任何人如此嚴(yán)肅地注意這件事

12、。當(dāng)供電中斷時(shí)，許多管線里的物流突然停止，這種巨大的涌動(dòng)力使傾角增加到6°。支撐物頂部偏離中心線5in(125mm)，此時(shí)的支撐物不穩(wěn)定。電力供應(yīng)中斷后llh，管道輸送恢復(fù)3h后，一段23m長(zhǎng)的管線倒塌，放出14t汽油。三小時(shí)后，又有管線倒塌。后來(lái)，管線支撐換成圖9-5(b)的方式。圖9-5913注水用圖9-6所示的簡(jiǎn)單方法將水注到石油中，在這點(diǎn)附近發(fā)生腐蝕，泄漏出的石油著火。腐蝕的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)每年0.05in(1.27mm)的允許范圍。圖9-6注水一種不合理的管線布置圖9-7 顯示了一種更好的注水方法。管徑的選擇有利于將注水管拆下進(jìn)行檢查。圖9-7 注水一種較好的管線布置方法但是，

13、這套系統(tǒng)并不十分堅(jiān)固耐用。其中一種設(shè)計(jì)方法是將安裝的注水管指向上流方向，而不是下游方向，這樣做會(huì)增加腐蝕。像在321中討論的那樣，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在安裝時(shí)很難，或不可能發(fā)生安裝錯(cuò)誤，或不正確的安裝很容易被發(fā)現(xiàn)。914波紋管波紋管是一種設(shè)備，不允許有安裝偏差，或偏離設(shè)計(jì)要求。因此，在線輸送危險(xiǎn)性的物質(zhì)應(yīng)避免使用波紋管?？梢栽诠芫€上設(shè)計(jì)膨脹彎管。24講述了一件最大的波紋管事故(Flixborough)，圖9-8顯示了一起幾乎出現(xiàn)的波紋管事故。一個(gè)大型蒸餾塔分成兩部分，用一條帶波紋管的42in(1m)的蒸氣管線連接。在停工期間，用蒸汽吹掃這條線。馬上就有人發(fā)現(xiàn)波紋管的一端比另一端大了7in(17.8c

14、m)，雖然設(shè)計(jì)的最大差值是3in(7.6cm)。有人隨后又發(fā)現(xiàn)這條管線在設(shè)計(jì)時(shí)是用于正常操作的。但是，設(shè)計(jì)人員沒有考慮非正常操作的情況，如開停工。915水擊水擊以兩種完全不同的方式發(fā)生：當(dāng)管線里的流體突然停止流動(dòng)時(shí)，如快速關(guān)閉一個(gè)閥門；而氣體管線里圖9-8蒸餾塔兩部分之的液體或蒸氣的凝結(jié)物在氣體的作用下開始運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生。后一種情況的發(fā)生是因?yàn)槭杷y太少，或疏水閥出故障或安裝位置不對(duì)，凝結(jié)水在蒸汽主管線里聚積。在下列事故中，高壓主蒸汽管線破裂。(a) 一條10in(254em)的蒸汽主管線在600psi(4MPa)(表)的壓力下使用，突然發(fā)生破裂，造成幾名工人受傷。這起事故發(fā)生在正常停工檢修后，主

15、蒸汽管線重新投入使用后不久。當(dāng)壓力升高后，蒸汽不流動(dòng)。因?yàn)槭杷y泄漏，已經(jīng)被隔離。人們想使用旁路閥將凝結(jié)水排出，但是蒸汽進(jìn)到凝結(jié)水集合管中，如圖9-9所示。然后凝結(jié)水在蒸汽主管線里聚集。圖9-9 被水擊損壞的主蒸汽管線閥門布置圖當(dāng)打開一個(gè)3/4in通向用汽裝置的閥門時(shí)，蒸汽沿主蒸汽管線流動(dòng)，凝結(jié)水的運(yùn)動(dòng)使主管線破裂。(b) 圖9-10說(shuō)明另一條蒸汽主管線這次是在20psi(0.14MPa)(表)壓下操作因水擊而發(fā)生爆裂的情況。兩個(gè)排放點(diǎn)被堵塞，一個(gè)被隔斷。此外，管徑的變化容易造成凝結(jié)水聚集。在安裝主蒸汽管線時(shí)，應(yīng)考慮使底部平直，應(yīng)在管線的上部改變管徑。(c) 一名操作員下到地坑里打開一個(gè)很少使

16、用已經(jīng)關(guān)了9個(gè)月的閥門。用8m長(zhǎng)的拉桿沒能將閥門打開。這個(gè)地坑被認(rèn)為是受限的空間，所以應(yīng)檢測(cè)里面的氣體，操作員戴著救援裝備，另一個(gè)人站在外面看守。主管線閥門兩側(cè)都有壓力，上游的壓力為120psi(0.83MPa)，下游的壓力為115psi(0.79MPa)，閥門下游一側(cè)有疏水器，但上游沒有。因?yàn)殚y門處在系統(tǒng)的最低處，在閥門的上游一側(cè)大約聚集了5t的凝結(jié)水。這名操作員大約用了一兩分鐘的時(shí)間將閥門開到一半，幾乎就在同時(shí)，支線(不用并且加上盲板)上一個(gè)6in(15.2cm)的鑄鐵閥因水擊而破裂，發(fā)出巨大的響聲。操作員從地坑中爬出，因身體燙傷面積達(dá)67，不久后死去。圖9-11解釋了事故發(fā)生的機(jī)制。這起

17、事故本不應(yīng)該發(fā)生(或沒那么嚴(yán)重)，假如： 不用鑄鐵。鑄鐵很脆，不適于用來(lái)制造蒸汽閥門，蒸汽閥門總要受到水擊的影響。 閥門的上游應(yīng)該安裝蒸汽疏水閥。 閥門應(yīng)安裝在更容易靠近的地方。操作員應(yīng)用更長(zhǎng)的時(shí)間打開閥門。在以前的操作中，操作員打開這只閥門要用幾個(gè)小時(shí)，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，但是沒有書面指示，值班的操作員沒有受過(guò)培訓(xùn)，也沒有接到指令。 所有的操作人員作為一個(gè)整體，應(yīng)清楚地認(rèn)識(shí)到蒸汽主管線水擊的危險(xiǎn)性。有關(guān)因水擊造成的其它事故見1053。圖9-11 凝結(jié)水聚集在主蒸管線里，閥門被快速打開，凝結(jié)水的運(yùn)動(dòng)使另一只閥門破裂。本圖解釋事故是如何發(fā)生916其它管線事故(a) 因?yàn)橹貜?fù)利用舊管線，已經(jīng)造成許多事

18、故。例如，一條3in(7.62cm)的在壓力下輸送可燃?xì)怏w的管線上有一個(gè)長(zhǎng)6in(15.24cm)，寬2in(5.08cm)的孔。這條管線以前一直用來(lái)輸送腐蝕性的介質(zhì)，在重新使用前沒有進(jìn)行檢查。在另一種情況下，一條管線輸送氫氣和烴的混合物，操作壓力為3600psi(25MPa)(表)，溫度為350400，發(fā)生爆裂，噴出的火焰長(zhǎng)達(dá)30多米(圖9-12)。幸好管線架在高處，沒有人受傷。圖9-12利舊的管線蠕變受到損失使用鋼材的等級(jí)要滿足操作條件。但是，調(diào)查結(jié)果表明這條管線已經(jīng)在另一裝置用了12年，使用溫度為500，蠕變壽命已經(jīng)快要到期。除非對(duì)舊管線的使用情況非常了解，試驗(yàn)證明舊管線可以適用，否則不

19、能使用。(b) 許多管線事故的發(fā)生是因?yàn)檫x用了錯(cuò)誤的管線鋼材等級(jí)。正確的等級(jí)通常已經(jīng)做了規(guī)定，但將錯(cuò)誤等級(jí)的鋼材送到現(xiàn)場(chǎng)，或從管材庫(kù)中拿了錯(cuò)誤等級(jí)的鋼材。高壓氨轉(zhuǎn)換器出口管子用碳鋼制造，而不是用1¼Cr，0.5Mo鋼時(shí)，此類最明顯的事故發(fā)生了，氫蝕將管子的彎頭腐蝕了一個(gè)洞，氫氣發(fā)生泄漏，反應(yīng)產(chǎn)生的力將轉(zhuǎn)換器推翻。許多公司現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)為，如果使用錯(cuò)誤等級(jí)的鋼材會(huì)影響裝置的完整性，在使用之前應(yīng)檢查所有使用鋼材的組成，這也適用于法蘭、螺栓、焊材、以及毛管。使用光譜分析儀能很容易分析鋼材的組成。161講述了其它一些因用錯(cuò)制造材料造成的事故。(c) 為了加強(qiáng)管子的強(qiáng)度，將補(bǔ)強(qiáng)板焊到靠近支撐或支管

20、處管壁上，已經(jīng)造成幾起事故。補(bǔ)強(qiáng)板和管壁之間的空隙不留空。例如，火炬主管倒塌，幸好應(yīng)力被釋放。管子補(bǔ)強(qiáng)板在焊接時(shí)使用斷續(xù)焊，而不是連續(xù)焊，或在板上鉆一個(gè)1/8in或1/4in的孔，補(bǔ)強(qiáng)板能泄漏。(d) 腐蝕(內(nèi)部或外部)經(jīng)常引起斷裂事故前的泄漏，但情況并不總是這樣。一條管線輸送液化丁烯，操作壓力約在30psi(0.2MPa)(表)，通過(guò)一個(gè)地坑，坑中安放著一些閥門?？又写鏉M了水，水受到酸的污染。管線受到腐蝕，發(fā)生少量泄漏。將管線倒空進(jìn)行維修，用表壓1lOpsi(0.75MPa)的水沖洗。這條管線的原設(shè)計(jì)是能夠承受這個(gè)壓力的，但是管線受到腐蝕后就不能承受這么高的壓力了，閥門的閥蓋被炸飛。操作員切

21、斷水源，丁烯從管線上的小孔流出。二十分鐘后，丁烯發(fā)生爆炸，造成嚴(yán)重破壞。(e) 一個(gè)lin(2.54cm)的短節(jié)和閥門從一條在350(2下操作的石油管線被炸出。整個(gè)裝置籠罩在油霧中，十五分鐘后，油霧被引燃。這個(gè)短管約在20年以前安裝，在施工期間進(jìn)行壓力試驗(yàn)。這個(gè)短節(jié)沒有標(biāo)在任何圖上，操作人員不知道它的存在。如果他們知道，他們會(huì)用焊接的絲堵替換。類似的事故見715。(f) 并不是所有的事故都是因?yàn)樵O(shè)計(jì)和施工不當(dāng)引起的(例如，在152中講述的那起事故)。因維護(hù)習(xí)慣不當(dāng)幾乎造成一起事故。一臺(tái)便攜手提式壓縮空氣研磨機(jī)留在兩條在用管線的空間里，開關(guān)打在開的位置上。所以當(dāng)壓縮機(jī)啟動(dòng)后，研磨機(jī)就開始轉(zhuǎn)動(dòng)，將

22、輸送液化氣管線磨去一部分。幸好在磨穿管線前被人們發(fā)現(xiàn)，及時(shí)將它拿走，但是管子的壁厚由原來(lái)的028in(0.7cm)減少到0.21in(0.5cm)。(g) 圖9-13顯示一臺(tái)反應(yīng)器上部的管道。當(dāng)管道冷卻時(shí)，通向爆破盤支管里的任何液體被排出；當(dāng)管道熱時(shí)，液體留在支管中，使管道腐蝕并產(chǎn)生裂縫。917法蘭泄漏法蘭泄漏比911-916講述的泄漏更常見，但泄漏量一般較小。在液化氣和其它一些閃蒸液體管道中，在壓縮石棉纖維(caf)墊片處應(yīng)使用螺旋纏繞墊片，因?yàn)樗鼈兡軐⑿孤┫拗圃诜浅Ｐ〉牧俊蓚€(gè)螺栓之間的壓縮石棉纖維墊片經(jīng)常被炸出，造成大量泄漏。但是，用螺旋纏繞墊片就不會(huì)出現(xiàn)這種情況。918災(zāi)難性事故在19

23、84年墨西哥市的著火和爆炸事故中，有500多人喪生，事故的起因就是管線破裂。管線破裂的原因不明，但管線也許承受了過(guò)高的壓力。在同年的二月份，巴西圣保羅的Cubatao一條直徑2n(0.6m)的汽油管線破裂，700t汽油蔓過(guò)一條沼澤地帶，造成至少508人死亡，其中大多數(shù)是兒童。這些事故幾乎沒有引起公眾的注意，像在博帕爾和墨西哥市的事故一樣，情況似乎是允許貧民區(qū)在管道附近蔓延。管道架在沼澤地上的支架上。管道破裂的原因沒有弄清楚，但據(jù)說(shuō)管道被錯(cuò)誤地提高了操作壓力，管道上沒有檢測(cè)壓力的方法。返回92壓力容器事故壓力容器事故非常少見。報(bào)道的一些事故發(fā)生在壓力試驗(yàn)期間，或者是在常規(guī)檢查中發(fā)現(xiàn)裂紋。幾乎沒有

24、發(fā)生過(guò)造成重大事故的泄漏。低壓儲(chǔ)罐比壓力容器更脆弱，因而它們更容易受到損壞。第五章中講述了一些事故。在下面的文章中講述幾起容器事故或幾乎造成的事故說(shuō)明事故有可能發(fā)生。因爆炸起火造成的事故見81。921通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)或施工防止事故(和幾乎造成的事故)下述情況非常罕見。(a) 氣體通過(guò)氨裝置多層式容器的淚孔泄漏。裝置仍在生產(chǎn)中，但是通過(guò)觀察，泄漏并沒有加大。十天后容器破裂，造成嚴(yán)重?fù)p失。多層式容器由一個(gè)內(nèi)殼層和II層覆蓋層構(gòu)成，每層都鉆有一個(gè)淚孔。解體是因?yàn)楣茏旄浇膽?yīng)力過(guò)大，在設(shè)計(jì)容器時(shí)，沒有考慮到這一點(diǎn)。事故報(bào)告是這樣講的：“我們?cè)陂喿x了有關(guān)文獻(xiàn)后相信，泄漏的氣體只要能通過(guò)淚孔釋放掉，就能安全地

25、操作設(shè)備。我們?cè)L問了一些知識(shí)淵博的人，與他們討論安全問題。他們一致支持我們的結(jié)論。但在爆炸事故發(fā)生后，對(duì)說(shuō)話的確切內(nèi)容和含義產(chǎn)生爭(zhēng)論。從我們現(xiàn)在掌握的情況看，在發(fā)生類似的從淚孔泄漏情況時(shí)，將來(lái)沒有什么方法，只能停止操作。(b )由于反復(fù)的溫度和壓力循環(huán)造成的短周期疲勞，一套氨裝置容器破裂。(c) 丙烷球罐里的內(nèi)部浮球松動(dòng)。當(dāng)儲(chǔ)罐發(fā)生冒頂時(shí)，浮球留在通向安全閥的短管中，球在短管里面剛好合適。當(dāng)球罐的溫度上升時(shí)，壓力的升高使球罐的直徑(14m)增加了0.15m。當(dāng)有人發(fā)現(xiàn)通行樓梯斷裂松動(dòng)時(shí)，注意到了直徑的增加。類似的事故發(fā)生在一臺(tái)蒸汽罐中，這臺(tái)罐用來(lái)從熱的凝結(jié)物中分離蒸氣。在這種情況下，操作員注意

26、到壓力已經(jīng)上升到安全閥的設(shè)置點(diǎn)和停裝置點(diǎn)。如果使用浮球液位指示器，應(yīng)比較球與容器頂部交管的尺寸。如果浮球能留在一條支管中，應(yīng)用金屬籠子保護(hù)支管，或使用其它的液位計(jì)。(d) 有幾臺(tái)容器在靠近內(nèi)部支撐環(huán)的地方出現(xiàn)故障，支撐環(huán)焊到容器上，幸好發(fā)生在壓力試驗(yàn)期間。如果采用這種結(jié)構(gòu)，應(yīng)征求專家的意見。(e) 正丁烷在0時(shí)沸騰，異丁烷在-12時(shí)沸騰。當(dāng)空氣的溫度低于。0時(shí)，一臺(tái)裝有丁烷的容器被倒空，這可能造成局部真空，抽癟容器，已經(jīng)多次出現(xiàn)這種情況。用容器儲(chǔ)存丁烷和其它沸點(diǎn)接近0的液化氣體(例如丁二烯)時(shí)，設(shè)計(jì)的容器應(yīng)該能承受一定的真空度。如果不能對(duì)現(xiàn)用的容器進(jìn)行動(dòng)改，那么應(yīng)該用溫度較高的丁烷循環(huán)，或用丙

27、烷摻兌(但是在天氣較熱時(shí)，壓力會(huì)升得太高，安全閥起跳)。(f) 雖然我已經(jīng)講過(guò)壓力容器事故很少發(fā)生，但是如果設(shè)計(jì)的容器不符合標(biāo)準(zhǔn)，情況就不是這樣了。達(dá)文波特(Davenport)介紹了幾起因制造問題造成的液化石油氣(LPG)容器事故。1984年，在英國(guó)沒有人知道在用的30%的LPG罐是由誰(shuí)，什么時(shí)間，采用什么標(biāo)準(zhǔn)制造的。(e) 一臺(tái)34m3儲(chǔ)存液態(tài)二氧化碳的儲(chǔ)罐發(fā)生災(zāi)難性的事故，造成3人死亡，8人受傷，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2000萬(wàn)美元，三個(gè)月生產(chǎn)的產(chǎn)品化為烏有。造成事故的有關(guān)情況如下： 容器是從供貨商處租來(lái)的，用戶沒有檢查是否符合公司的標(biāo)準(zhǔn)。 供貨商改裝了容器，但加工水平很低。因?yàn)闆]有完全焊透，焊縫不

28、結(jié)實(shí)；而且脆化，因?yàn)楹附颖砻嬗没鹁媲懈詈螅诤附右郧皼]有進(jìn)行打磨。 由于加熱器出故障，容器的溫度(設(shè)計(jì)溫度為-29)因?yàn)槠鋮s降到-60(見1052)；在這樣低的溫度下，碳鋼變脆，也許會(huì)產(chǎn)生裂縫。 五周后，加熱器再次出現(xiàn)故障，這次是在工作狀態(tài)，罐里的壓力升高。因?yàn)榘踩y固定在容器的側(cè)面，用一根內(nèi)部管線接到罐頂?shù)恼魵鈪^(qū)(圖9-14)，這是一種非常罕見的接法，如果采用這種接法，那么應(yīng)該用一個(gè)管嘴填充放空(在填充期間)和泄壓，結(jié)果安全閥沒有打開。因?yàn)楣蘩锏囊后w將安全閥冷卻，大氣中的潮氣結(jié)成冰堵塞了安全閥，在尾管上沒有排放孔(見10，24)。容器爆炸，大部分碎片落在附近的河里，碎片后來(lái)被從河里打撈出

29、來(lái)。圖9-14運(yùn)送液態(tài)二氧化碳的罐裝卡車上安全閥和管線不通尋常的布置方法(化學(xué)工程師協(xié)會(huì)供圖)安全閥被液體冷卻，被大氣中濕氣凝結(jié)形成的冰堵塞在這些事故發(fā)生后，一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，過(guò)去已經(jīng)發(fā)生了11起其它事故，但是幾乎沒有或根本沒有引起公眾的注意。如果將這些事故公開，這起事故可以避免。這家公司撤換了所有不能承受低溫的二氧化碳容器，換成不銹鋼制造的容器。他們發(fā)現(xiàn)用比過(guò)去少75的容器就能滿足要求(見2121)。在其它11起事故中有兩起是因?yàn)橹圃烊萜鞯陌鍥]有做好焊后熱處理。一旦容器被造好后，很難對(duì)熱處理情況進(jìn)行檢查。規(guī)范沒有要求進(jìn)行晶粒結(jié)構(gòu)顯微鏡檢查，但是這種檢查方法已經(jīng)被推薦。針對(duì)這起事故的主要推薦意見是

30、： 租借的設(shè)備必須滿足與其它設(shè)備同樣的標(biāo)準(zhǔn)。 不能說(shuō)：“因?yàn)槲覀儓?zhí)行了有關(guān)規(guī)定和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備肯定是安全的。”這些設(shè)備也許已經(jīng)過(guò)期，不能再用了。 將事故的真相公開，能防止事故的再次發(fā)生。(h) 設(shè)計(jì)人員有時(shí)鼓動(dòng)使用二手設(shè)備，因?yàn)樗鼈儽阋耍梢择R上投入使用。像在916(s)中使用的管線，只有當(dāng)設(shè)計(jì)人員知道容器的壓力資料(包括規(guī)范)，對(duì)容器進(jìn)行檢查，材料專家認(rèn)為能滿足新用途要求時(shí)，才能使用二手容器。預(yù)防措施尤其重要(1)當(dāng)容器用于危險(xiǎn)性物質(zhì)時(shí)，(2)壓力高于大氣壓力時(shí)，(3)溫度高于或低于大氣溫度時(shí)。有一天我正在廠里上班，在吃午飯的時(shí)，我聽到總會(huì)計(jì)師問一位維修工程師，是否能給他一根舊繩子，為他的女

31、兒做一個(gè)秋千。維修工程師拒絕了，他說(shuō)他對(duì)繩子的使用情況不了解(我知道在有些公司，一段新繩子可能被認(rèn)為是廢料。)一臺(tái)離心分離機(jī)要售出，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)離心機(jī)的轉(zhuǎn)簡(jiǎn)壞了，用焊接的方法修復(fù)工作由承包商，而不是制造廠完成。舊的容器也許不像第一印象那樣便宜。管嘴和人孔的位置經(jīng)常不合適，改動(dòng)所產(chǎn)生的費(fèi)用也許使容器比新的更貴。被說(shuō)服使用舊圓柱型壓力容器的設(shè)計(jì)人員最終用了兩個(gè)穹窿形的端面，沒有采取其它措施。吝嗇能帶來(lái)慘痛的后果，例如在利用舊的有耳墊圈、開口銷和管線時(shí)(見161h)。(i) 多注意觀察能防止事故的發(fā)生。一名焊工按要求將一片法蘭焊到一臺(tái)新容器的管嘴上，他發(fā)現(xiàn)將管嘴焊到容器焊縫上是不符合標(biāo)準(zhǔn)的。通過(guò)檢查，

32、在這臺(tái)容器上又發(fā)現(xiàn)了另外七個(gè)這樣的管嘴，在其它容器上的幾條焊縫是同時(shí)完成的，沒有焊透的焊縫占總焊縫長(zhǎng)度的10%40%。922 通過(guò)認(rèn)真操作能避免的事故921(a)中所講的事故可歸到通過(guò)認(rèn)真操作設(shè)備就能防止發(fā)生的一類事故中。(a) 像在53中所講的那樣，低壓容器經(jīng)常被抽癟。如果壓力容器在設(shè)計(jì)時(shí)不考慮負(fù)壓?jiǎn)栴}，也可能被抽癟，如下列事故所示。一臺(tái)吹掃罐在不用后被隔離，卸下排放線，插入吹灰槍，用蒸汽吹掃。凝結(jié)物從同一出口排出。凝結(jié)物被隔離，45rain后關(guān)閉排放閥。15nfln后，這臺(tái)罐癟了。很明顯，45min不足以使所有的蒸汽凝結(jié)。(b) 承包商將一臺(tái)多余的壓力容器安裝就位，準(zhǔn)備在常壓下使用前做壓力

33、試驗(yàn)。他們沒有找到與容器匹配的供水軟管，所以決定用壓縮空氣進(jìn)行壓力試驗(yàn)。在壓力達(dá)到25psi(0.17MPa)(表)前，容器破了。有關(guān)人員很可能沒有很好地理解在正常情況下，用水做壓力試驗(yàn)和在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于壓力試驗(yàn)壓力的情況下，所進(jìn)行的泄漏試驗(yàn)之間的區(qū)別。這起事故說(shuō)明有必要確定承包商的作業(yè)范圍，并對(duì)承包商的雇員進(jìn)行解釋。22(a)中講述了另一起壓力容器破裂的事故，事故的原因是因?yàn)榉趴展芫€被堵塞。(c) 一臺(tái)容器的設(shè)計(jì)壓力為5psi(30kPa)(表)，并用破壞盤保護(hù)，在用壓縮空氣倒空時(shí)，告訴操作員壓力不能超過(guò)5psi，操作員沒有遵從。結(jié)果容器爆炸了，將腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)噴到身上。破壞盤下面的閥門關(guān)著，也許關(guān)了一段時(shí)間。在容器和破壞盤之間安裝閥門是一種不良做法(在有些國(guó)家是非法的)。安裝閥門的目的是防止破壞盤破裂后和更換破壞盤時(shí)氣體竄到裝置里。如果需要隔離，一種更好的方法是安裝兩個(gè)破壞盤。如果將氣體的壓力限制到容器的設(shè)計(jì)壓力，也許不足以克服摩擦力和海拔高度的變化。與這些事故有關(guān)的另一件事故是，負(fù)責(zé)裝置操作的操作員只在這套裝置干了七個(gè)月，就在這段時(shí)間里，他因?yàn)椴蛔⒁獍踩筒僮?，受到五次警告。但是，事故不是?/p>