化工裝備事故分析及預(yù)防

第六章化工裝備事故分析與預(yù)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(fā)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(zāi)。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(xué)株式會被德山工廠的年產(chǎn)二十萬噸第二套乙烯裝置，因操作工關(guān)錯閥門，釀成重大爆炸事故，死一人，造成裝置設(shè)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(shè)在印度中央幫博帕爾市的美國聯(lián)合碳氏物公司所屬的農(nóng)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(huán)機入口管崩裂，大量氫氣沖入房內(nèi)，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(shè)備事故案例知：有操作失誤引起的，有設(shè)備本身存在缺陷而沒有發(fā)現(xiàn)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(fù)性事故的統(tǒng)計分析，找出規(guī)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(shù)。2/2/20235廣東中成化工股份有限公司一、

化工設(shè)備與機器事故的機理化工設(shè)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(zhì)、完成復(fù)雜工藝過程的工具?；ぴO(shè)備一旦發(fā)生事故，其后果是相當(dāng)嚴重，輕者會使設(shè)備損壞、失效，影響裝置的正常運轉(zhuǎn)，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?；ぴO(shè)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(shè)計壓力下使用，金屬材料發(fā)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(jīng)長時間反復(fù)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(yīng)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(xiàn)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(gòu)件均勻減薄，最后導(dǎo)致材料強度不足而破壞；②局部腐蝕——嚴重時會發(fā)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(yīng)力腐蝕的結(jié)果。2/2/20238廣東中成化工股份有限公司二、傳動設(shè)備的失效在化工機器運行過程中，由于設(shè)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(dāng)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(yīng)力很大，大到足以超過物料的屈服強度極限而發(fā)生塑性變形，從而使凹凸表面粘著在一起。當(dāng)兩個金屬表面產(chǎn)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(fēng)機、泵和離心機的主軸與軸承之間，活塞與活塞環(huán)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(dāng)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(zhì)，潤滑油中含有金屬屑、雜質(zhì)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(huán)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(fā)生的機械腐蝕磨損，此種磨損往往與粘著、磨料磨損結(jié)合在一起同時產(chǎn)生，而且空氣腐蝕性介質(zhì)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(zhì)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(lián)接的兩個零件表面上在動載荷的作用下發(fā)生相對運動，使零件表面產(chǎn)生近似于坑點，點蝕的腐蝕形態(tài)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(tài)下發(fā)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(zhuǎn)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(chǎn)生微小的相對滑動，此表面產(chǎn)生大量的微小磨損氧化粉末，由于微動磨損集中在局部區(qū)域，而磨擦面又永遠保持接觸使其表面的質(zhì)點被扯松、移動，甚至出現(xiàn)氧化質(zhì)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(gòu)件表面上出現(xiàn)咬蝕損傷的硬化區(qū)。上面浮有紅色、暗紅色（Fe2O3）或黑色的腐蝕產(chǎn)物，形成坑蝕和點蝕的腐蝕形態(tài)，在配合表面上，留有氧化斑痕、擦傷痕跡等，甚至出現(xiàn)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(yīng)力循環(huán)不對稱等愈高，則金屬材料斷裂前所能承受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)愈多，即疲勞壽命越長。實踐表明，平均應(yīng)力越大，疲勞極限越高，所允許的多變應(yīng)力幅度越少，則疲勞損傷也就越小，零件在越過疲勞極限應(yīng)力下（繼續(xù)工作直到斷裂時所能承受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（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(shù)后其疲勞極限還會提高，延長了疲勞壽命，此現(xiàn)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(shè)備出現(xiàn)事故較多的設(shè)備有真空泵、氨壓機、空氣鼓風(fēng)機，主要原因是設(shè)備使用時，設(shè)備內(nèi)進液體，缺潤滑油所致因為液體是不可壓縮，造成設(shè)備活塞力增大，而機件的強度是按正常操作所設(shè)計的。受力超過設(shè)計強度就會損壞機器零部件。必要加強操作人員的工作責(zé)任心和工作質(zhì)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(yù)防措施分析（一）違章作業(yè)：1、違章作業(yè)表現(xiàn)如下：①未對設(shè)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(shè)備內(nèi)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(shè)備及其連接的管線未與其它設(shè)備斷開。未辦動火證就動火作業(yè)；④帶壓緊固設(shè)備的閥門和法蘭螺栓；⑤盲目追求產(chǎn)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(shè)備形成爆炸性混合物；⑦沒有及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)工藝參數(shù)變化，致使系統(tǒng)過氧爆炸。2/2/202317廣東中成化工股份有限公司2、預(yù)防措施①嚴禁進行設(shè)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(yīng)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(zhǔn)手續(xù)，動火前必須進行取樣分析，并用質(zhì)量合格的肓板切斷檢修設(shè)備與生產(chǎn)系統(tǒng)的聯(lián)系，只有在拿到動火證，經(jīng)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(shè)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(shè)備的液面，不要太低，確保水封裝置的正常運轉(zhuǎn)，崗位間密切協(xié)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(shè)備，或高壓系統(tǒng)串入低壓系統(tǒng)形成超壓；⑦嚴格執(zhí)行操作規(guī)程、堅持崗位、密切注意設(shè)備的工藝參數(shù)變化，發(fā)現(xiàn)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(shè)備置換、清先時順序錯誤；②操作中錯開閥門，或開關(guān)閥門不及時，或開關(guān)閥門的順序有誤，致使設(shè)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(shè)備內(nèi)母液凝固；④未及時排放冷凝水，或操作不當(dāng)，使設(shè)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(shè)備內(nèi)形成爆炸性混合物；⑥過早地停泵、停水，造成設(shè)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(yù)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(shè)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(jīng)取樣分析，確認合格后，方可動火檢修。經(jīng)分析，設(shè)備與管道內(nèi)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(guān)各種閥門，嚴格閥門的管理；③對參與化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備，投料要均勻，注意觀察攪拌器的動作和設(shè)備內(nèi)的物料狀態(tài)，切不可從人孔處投料；④壓縮機應(yīng)裝設(shè)油水分離器，按規(guī)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(nèi)。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(xiàn)如下：①設(shè)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(shè)備真空度上升，空氣經(jīng)過水封進入煤氣管道，設(shè)備內(nèi)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(dǎo)致超壓爆炸；⑤用環(huán)氧樹脂作防腐劑