第六章化工裝備事故分析與預防

事故案例一：1994年10月20日，美國東俄亥俄州克利夫蘭一個液化天燃氣貯藏基地發生重大事故，事故從一臺φ21.3×12.8m圓筒形貯罐開始，先是在其三分之一處至二分之一高度處泄漏，噴出氣體和液體，接著聽到雷鳴般的響聲，變成火焰，然后貯罐爆炸，釀成火災。20分鐘后，進一步引起鄰近的φ17.4m球形貯槽倒塌、爆炸，最后造成128人死亡，損失680萬美元。2/2/20231廣東中成化工股份有限公司事故案例二：1973年7月，日本出口具德山市出光石油化學株式會被德山工廠的年產二十萬噸第二套乙烯裝置，因操作工關錯閥門，釀成重大爆炸事故，死一人，造成裝置設備嚴重損壞，損失金額高達8千萬人民幣。2/2/20232廣東中成化工股份有限公司事故案例三：1984年12月3日，設在印度中央幫博帕爾市的美國聯合碳氏物公司所屬的農藥廠因毒氣泄漏，致使十幾萬人中毒，2500人慘死，此事件已被列為1984年世界十大新聞之一。2/2/20233廣東中成化工股份有限公司事故案例四：1975年9月24日，撫順石油三廠2#氫氣循環機入口管崩裂，大量氫氣沖入房內，引起二次爆炸，死亡8人，受傷10人，廠房毀壞。2/2/20234廣東中成化工股份有限公司從以設備事故案例知：有操作失誤引起的，有設備本身存在缺陷而沒有發現它，或者是沒有定期對它進行檢查，對在用壓力容器從大量重復性事故的統計分析，找出規律性，制定合理的管理和維修制度，形成診斷（探傷檢查），失效分析（故障分析）和維修技術。2/2/20235廣東中成化工股份有限公司一、

化工設備與機器事故的機理化工設備是承受高溫、高壓、低溫、高真空度和處理易燃、易爆、有腐蝕、有毒介質、完成復雜工藝過程的工具。化工設備一旦發生事故，其后果是相當嚴重，輕者會使設備損壞、失效，影響裝置的正常運轉，重者引起著火爆炸、窒息、中毒和灼傷等人身傷亡的嚴重后果。化工設備事故主要包括燃燒、爆炸，嚴重泄漏、腐蝕和管束失效，其中最危險破壞性最大是爆炸事故和嚴重腐蝕。2/2/20236廣東中成化工股份有限公司（一）壓力容器的失效1、塑性破壞，容器在超設計壓力下使用，金屬材料發生塑性變形、而破裂失效，表明容器強度不夠；2、脆性破壞，主要是因為壓力容器存在缺陷和材料韌性不足所致；3、疲勞破壞是材料經長時間反復載荷以后而引起的破壞；4、蠕變破壞，在高溫下受力的金屬材料，盡管它的應力沒有變化，但它的變形會隨時間不斷增大，在變形不斷增大的情況下，金屬材料就會失效，這種現象稱蠕變破壞；2/2/20237廣東中成化工股份有限公司5、腐蝕破壞①均勻腐蝕——使構件均勻減薄，最后導致材料強度不足而破壞；②局部腐蝕——嚴重時會發生破壞；③晶間腐蝕——它破壞了材料的物理性能、機械強度、降低或完全清失；④斷裂腐蝕——是應力腐蝕的結果。2/2/20238廣東中成化工股份有限公司二、傳動設備的失效在化工機器運行過程中，由于設計、制造、安裝、檢修方面的問題或缺乏正常的操作、維護知識都有可能造成機器零部件損壞和破壞性事故，其事故常見原因是運動付的磨損，材料的塑性變形和疲勞破壞。按照磨損造成磨擦表面破壞的機理，分為粘著磨損、磨料磨損和腐蝕磨損三種。2/2/20239廣東中成化工股份有限公司1、粘著磨損當兩個金屬零件表面直接接觸，其間沒有潤滑油膜隔開，即沒有形成完全潤滑時的磨損稱為粘著磨損，此時磨損是化工機器磨擦零件中最常見的磨損形式，由于相互接觸的兩個金屬表面凹凸不平，接觸面積很小，因此接觸應力很大，大到足以超過物料的屈服強度極限而發生塑性變形，從而使凹凸表面粘著在一起。當兩個金屬表面產生相對滑動時，凹凸表面抗剪強度較低而被剪斷造成磨損。粘著磨損的速度與接觸壓力、磨損面積和磨擦距離成正比，而與材料的壓縮屈服極限成反比。壓縮機、風機、泵和離心機的主軸與軸承之間，活塞與活塞環之間的磨損均為粘著磨損。2/2/202310廣東中成化工股份有限公司2、磨料磨損當兩個零件表面之間存在著塵埃，金屬屑或積炭等堅硬的磨料時，所造成的磨損稱為磨料磨損。這種磨損是由于氣體凈化不好，工藝流程中氣體含有大量雜質，潤滑油中含有金屬屑、雜質以及高溫下潤滑油分解，形成積炭等造成的，如壓縮機氣罐與活塞環之間的磨損。2/2/202311廣東中成化工股份有限公司3、腐蝕磨損由于腐蝕作用使金屬氧化物剝落，致使金屬表面間發生的機械腐蝕磨損，此種磨損往往與粘著、磨料磨損結合在一起同時產生，而且空氣腐蝕性介質的存在將會加劇腐蝕磨損，按腐蝕速度的不同又分為氧化磨損，特殊介質的腐蝕磨損和微動磨損三種，其中最容易使機件斷裂的是微動磨損。微動磨損是指采用機械方法（如過盈配合或過渡配合）聯接的兩個零件表面上在動載荷的作用下發生相對運動，使零件表面產生近似于坑點，點蝕的腐蝕形態的磨損稱為微動磨損，又稱為咬蝕磨擦腐蝕或腐蝕疲勞。微動磨損將降低機件的使用壽命，使其在低于疲勞極限的受力狀態下發生破裂。2/2/202312廣東中成化工股份有限公司化工機器的嵌合部位（如鍵與鍵槽的配合處，連桿螺栓的螺母與連桿的接合面）過盈配合處（如主軸頸、曲柄軸和轉子的紅裝處），雖然沒有宏觀的相對位移，但在交變的脈沖動載荷和振動的作用下，會產生微小的相對滑動，此表面產生大量的微小磨損氧化粉末，由于微動磨損集中在局部區域，而磨擦面又永遠保持接觸使其表面的質點被扯松、移動，甚至出現氧化質點，通常還伴隨著表面局部麻點破壞。如同磨料加速磨損一樣。因此兼有氧化、磨料和粘著磨損的作用，在微動磨損構件表面上出現咬蝕損傷的硬化區。上面浮有紅色、暗紅色（Fe2O3）或黑色的腐蝕產物，形成坑蝕和點蝕的腐蝕形態，在配合表面上，留有氧化斑痕、擦傷痕跡等，甚至出現咬蝕疲勞裂紋。2/2/202313廣東中成化工股份有限公司零件在交變載荷作用下，應力循環不對稱等愈高，則金屬材料斷裂前所能承受的應力循環次數愈多，即疲勞壽命越長。實踐表明，平均應力越大，疲勞極限越高，所允許的多變應力幅度越少，則疲勞損傷也就越小，零件在越過疲勞極限應力下（繼續工作直到斷裂時所能承受的應力循環次數（稱過載荷持久值）越多，則零件抵抗過載荷損傷的能力越高。實踐還表明，金屬材料在低于或接近于疲勞極限下運行一定次數后其疲勞極限還會提高，延長了疲勞壽命，此現象稱為次載荷鍛煉。因此新機一般先在空載或部分載荷條件下跑合一段時間，以各磨擦表面磨合得更好，提高疲勞抗力，延長使用壽命。2/2/202314廣東中成化工股份有限公司在公司傳動設備出現事故較多的設備有真空泵、氨壓機、空氣鼓風機，主要原因是設備使用時，設備內進液體，缺潤滑油所致因為液體是不可壓縮，造成設備活塞力增大，而機件的強度是按正常操作所設計的。受力超過設計強度就會損壞機器零部件。必要加強操作人員的工作責任心和工作質量。2/2/202315廣東中成化工股份有限公司三、塔、槽、釜等事故的主要原因及預防措施分析（一）違章作業：1、違章作業表現如下：①未對設備進行置換或置換不徹底就開車，或打開人孔進行焊接檢修，空氣進入設備內形成爆炸性混合氣體而爆炸；②用可燃性氣體補壓、減壓、試漏；2/2/202316廣東中成化工股份有限公司③未作動火分析、動火處理，設備及其連接的管線未與其它設備斷開。未辦動火證就動火作業；④帶壓緊固設備的閥門和法蘭螺栓；⑤盲目追求產量，超溫、超壓、超負荷運行；⑥擅自放低貯液槽的液位，使水封不起作用，或因崗位間沒有很好的配合，造成壓縮機、泵抽負，使空氣進入設備形成爆炸性混合物；⑦沒有及時發現設備內工藝參數變化，致使系統過氧爆炸。2/2/202317廣東中成化工股份有限公司2、預防措施①嚴禁進行設備的清洗置換、置換不徹底，嚴禁動火；②嚴禁用氧氣等可燃氣體代替空氣試壓、試漏，應用水、空氣或惰性氣體來試壓、試漏；③嚴格辦理動火證的批準手續，動火前必須進行取樣分析，并用質量合格的肓板切斷檢修設備與生產系統的聯系，只有在拿到動火證，經取樣分析，確定符合動火條件和采取妥善的隔離措施后方可動火；④嚴禁在設備帶壓運行中緊固連接件；2/2/202318廣東中成化工股份有限公司⑤嚴禁超壓、超負荷運行；⑥嚴格控制設備的液面，不要太低，確保水封裝置的正常運轉，崗位間密切協作，互通信息，特別是在減負荷時，防止泵和壓縮機抽負，使空氣進入設備，或高壓系統串入低壓系統形成超壓；⑦嚴格執行操作規程、堅持崗位、密切注意設備的工藝參數變化，發現異常及時報告，并采取行之有效的措施。2/2/202319廣東中成化工股份有限公司（三）操作失誤1、操作失誤的主要類型如下：①設備置換、清先時順序錯誤；②操作中錯開閥門，或開關閥門不及時，或開關閥門的順序有誤，致使設備憋壓或氣體倒流超壓，引起物理爆炸；③投料過快或加料不均引起溫度劇增，或使設備內母液凝固；④未及時排放冷凝水，或操作不當，使設備操作帶水超壓；⑤因操作原因引起的泵抽負、壓縮機抽負，使空氣進入設備內形成爆炸性混合物；⑥過早地停泵、停水，造成設備局部過熱，燒熔、穿孔；⑦投錯物料，使其在回收工序中受熱分解爆炸。2/2/202320廣東中成化工股份有限公司2、預防措施①嚴格按置換方案和程序進行置換，在停車檢修前和設備管道檢修完工后，以及試車前，必須用氮氣或惰性氣體置換，前者置換其中的可燃性氣體，后者置換空氣，經取樣分析，確認合格后，方可動火檢修。經分析，設備與管道內氧含量4%以下，方可投入運行，送入可燃性氣體；②熟悉工藝要求及安全知識，及時正確開關各種閥門，嚴格閥門的管理；③對參與化學反應的設備，投料要均勻，注意觀察攪拌器的動作和設備內的物料狀態，切不可從人孔處投料；④壓縮機應裝設油水分離器，按規定排緩沖罐的油水；⑤精心操作，加強巡回檢查，嚴格控制液位在正常的范圍內。2/2/202321廣東中成化工股份有限公司（三）維護不周1、維護不周主要表現如下：①設備在運行中因儀表接管漏氣，閥門密封不嚴等引起的可燃性氣體泄漏；②未及時清理沉積物，使管道堵塞，造成設備真空度上升，空氣經過水封進入煤氣管道，設備內形成爆炸混合物，或在高溫下引起積炭自燃爆炸；③儀表裝置失靈、損壞，如氫氣自動放空裝置損壞，空氣進入，開車時造成煤氣下行閥失靈，致使氧含量提高，甚至達到4.2%；④不凝性氣體沒有排出或排盡，導致超壓爆炸；⑤用環氧樹脂作防腐劑