化工装备事故分析及预防

第六章化工装备事故分析与预防

事故案例一：1994年10月20日，美国东俄亥俄州克利夫兰一个液化天燃气贮藏基地发生重大事故，事故从一台φ21.3×12.8m圆筒形贮罐开始，先是在其三分之一处至二分之一高度处泄漏，喷出气体和液体，接着听到雷鸣般的响声，变成火焰，然后贮罐爆炸，酿成火灾。20分钟后，进一步引起邻近的φ17.4m球形贮槽倒塌、爆炸，最后造成128人死亡，损失680万美元。2/2/20231广东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学株式会被德山工厂的年产二十万吨第二套乙烯装置，因操作工关错阀门，酿成重大爆炸事故，死一人，造成装置设备严重损坏，损失金额高达8千万人民币。2/2/20232广东中成化工股份有限公司事故案例三：1984年12月3日，设在印度中央帮博帕尔市的美国联合碳氏物公司所属的农药厂因毒气泄漏，致使十几万人中毒，2500人惨死，此事件已被列为1984年世界十大新闻之一。2/2/20233广东中成化工股份有限公司事故案例四：1975年9月24日，抚顺石油三厂2#氢气循环机入口管崩裂，大量氢气冲入房内，引起二次爆炸，死亡8人，受伤10人，厂房毁坏。2/2/20234广东中成化工股份有限公司从以设备事故案例知：有操作失误引起的，有设备本身存在缺陷而没有发现它，或者是没有定期对它进行检查，对在用压力容器从大量重复性事故的统计分析，找出规律性，制定合理的管理和维修制度，形成诊断（探伤检查），失效分析（故障分析）和维修技术。2/2/20235广东中成化工股份有限公司一、

化工设备与机器事故的机理化工设备是承受高温、高压、低温、高真空度和处理易燃、易爆、有腐蚀、有毒介质、完成复杂工艺过程的工具。化工设备一旦发生事故，其后果是相当严重，轻者会使设备损坏、失效，影响装置的正常运转，重者引起着火爆炸、窒息、中毒和灼伤等人身伤亡的严重后果。化工设备事故主要包括燃烧、爆炸，严重泄漏、腐蚀和管束失效，其中最危险破坏性最大是爆炸事故和严重腐蚀。2/2/20236广东中成化工股份有限公司（一）压力容器的失效1、塑性破坏，容器在超设计压力下使用，金属材料发生塑性变形、而破裂失效，表明容器强度不够；2、脆性破坏，主要是因为压力容器存在缺陷和材料韧性不足所致；3、疲劳破坏是材料经长时间反复载荷以后而引起的破坏；4、蠕变破坏，在高温下受力的金属材料，尽管它的应力没有变化，但它的变形会随时间不断增大，在变形不断增大的情况下，金属材料就会失效，这种现象称蠕变破坏；2/2/20237广东中成化工股份有限公司5、腐蚀破坏①均匀腐蚀——使构件均匀减薄，最后导致材料强度不足而破坏；②局部腐蚀——严重时会发生破坏；③晶间腐蚀——它破坏了材料的物理性能、机械强度、降低或完全清失；④断裂腐蚀——是应力腐蚀的结果。2/2/20238广东中成化工股份有限公司二、传动设备的失效在化工机器运行过程中，由于设计、制造、安装、检修方面的问题或缺乏正常的操作、维护知识都有可能造成机器零部件损坏和破坏性事故，其事故常见原因是运动付的磨损，材料的塑性变形和疲劳破坏。按照磨损造成磨擦表面破坏的机理，分为粘着磨损、磨料磨损和腐蚀磨损三种。2/2/20239广东中成化工股份有限公司1、粘着磨损当两个金属零件表面直接接触，其间没有润滑油膜隔开，即没有形成完全润滑时的磨损称为粘着磨损，此时磨损是化工机器磨擦零件中最常见的磨损形式，由于相互接触的两个金属表面凹凸不平，接触面积很小，因此接触应力很大，大到足以超过物料的屈服强度极限而发生塑性变形，从而使凹凸表面粘着在一起。当两个金属表面产生相对滑动时，凹凸表面抗剪强度较低而被剪断造成磨损。粘着磨损的速度与接触压力、磨损面积和磨擦距离成正比，而与材料的压缩屈服极限成反比。压缩机、风机、泵和离心机的主轴与轴承之间，活塞与活塞环之间的磨损均为粘着磨损。2/2/202310广东中成化工股份有限公司2、磨料磨损当两个零件表面之间存在着尘埃，金属屑或积炭等坚硬的磨料时，所造成的磨损称为磨料磨损。这种磨损是由于气体净化不好，工艺流程中气体含有大量杂质，润滑油中含有金属屑、杂质以及高温下润滑油分解，形成积炭等造成的，如压缩机气罐与活塞环之间的磨损。2/2/202311广东中成化工股份有限公司3、腐蚀磨损由于腐蚀作用使金属氧化物剥落，致使金属表面间发生的机械腐蚀磨损，此种磨损往往与粘着、磨料磨损结合在一起同时产生，而且空气腐蚀性介质的存在将会加剧腐蚀磨损，按腐蚀速度的不同又分为氧化磨损，特殊介质的腐蚀磨损和微动磨损三种，其中最容易使机件断裂的是微动磨损。微动磨损是指采用机械方法（如过盈配合或过渡配合）联接的两个零件表面上在动载荷的作用下发生相对运动，使零件表面产生近似于坑点，点蚀的腐蚀形态的磨损称为微动磨损，又称为咬蚀磨擦腐蚀或腐蚀疲劳。微动磨损将降低机件的使用寿命，使其在低于疲劳极限的受力状态下发生破裂。2/2/202312广东中成化工股份有限公司化工机器的嵌合部位（如键与键槽的配合处，连杆螺栓的螺母与连杆的接合面）过盈配合处（如主轴颈、曲柄轴和转子的红装处），虽然没有宏观的相对位移，但在交变的脉冲动载荷和振动的作用下，会产生微小的相对滑动，此表面产生大量的微小磨损氧化粉末，由于微动磨损集中在局部区域，而磨擦面又永远保持接触使其表面的质点被扯松、移动，甚至出现氧化质点，通常还伴随着表面局部麻点破坏。如同磨料加速磨损一样。因此兼有氧化、磨料和粘着磨损的作用，在微动磨损构件表面上出现咬蚀损伤的硬化区。上面浮有红色、暗红色（Fe2O3）或黑色的腐蚀产物，形成坑蚀和点蚀的腐蚀形态，在配合表面上，留有氧化斑痕、擦伤痕迹等，甚至出现咬蚀疲劳裂纹。2/2/202313广东中成化工股份有限公司零件在交变载荷作用下，应力循环不对称等愈高，则金属材料断裂前所能承受的应力循环次数愈多，即疲劳寿命越长。实践表明，平均应力越大，疲劳极限越高，所允许的多变应力幅度越少，则疲劳损伤也就越小，零件在越过疲劳极限应力下（继续工作直到断裂时所能承受的应力循环次数（称过载荷持久值）越多，则零件抵抗过载荷损伤的能力越高。实践还表明，金属材料在低于或接近于疲劳极限下运行一定次数后其疲劳极限还会提高，延长了疲劳寿命，此现象称为次载荷锻炼。因此新机一般先在空载或部分载荷条件下跑合一段时间，以各磨擦表面磨合得更好，提高疲劳抗力，延长使用寿命。2/2/202314广东中成化工股份有限公司在公司传动设备出现事故较多的设备有真空泵、氨压机、空气鼓风机，主要原因是设备使用时，设备内进液体，缺润滑油所致因为液体是不可压缩，造成设备活塞力增大，而机件的强度是按正常操作所设计的。受力超过设计强度就会损坏机器零部件。必要加强操作人员的工作责任心和工作质量。2/2/202315广东中成化工股份有限公司三、塔、槽、釜等事故的主要原因及预防措施分析（一）违章作业：1、违章作业表现如下：①未对设备进行置换或置换不彻底就开车，或打开人孔进行焊接检修，空气进入设备内形成爆炸性混合气体而爆炸；②用可燃性气体补压、减压、试漏；2/2/202316广东中成化工股份有限公司③未作动火分析、动火处理，设备及其连接的管线未与其它设备断开。未办动火证就动火作业；④带压紧固设备的阀门和法兰螺栓；⑤盲目追求产量，超温、超压、超负荷运行；⑥擅自放低贮液槽的液位，使水封不起作用，或因岗位间没有很好的配合，造成压缩机、泵抽负，使空气进入设备形成爆炸性混合物；⑦没有及时发现设备内工艺参数变化，致使系统过氧爆炸。2/2/202317广东中成化工股份有限公司2、预防措施①严禁进行设备的清洗置换、置换不彻底，严禁动火；②严禁用氧气等可燃气体代替空气试压、试漏，应用水、空气或惰性气体来试压、试漏；③严格办理动火证的批准手续，动火前必须进行取样分析，并用质量合格的肓板切断检修设备与生产系统的联系，只有在拿到动火证，经取样分析，确定符合动火条件和采取妥善的隔离措施后方可动火；④严禁在设备带压运行中紧固连接件；2/2/202318广东中成化工股份有限公司⑤严禁超压、超负荷运行；⑥严格控制设备的液面，不要太低，确保水封装置的正常运转，岗位间密切协作，互通信息，特别是在减负荷时，防止泵和压缩机抽负，使空气进入设备，或高压系统串入低压系统形成超压；⑦严格执行操作规程、坚持岗位、密切注意设备的工艺参数变化，发现异常及时报告，并采取行之有效的措施。2/2/202319广东中成化工股份有限公司（三）操作失误1、操作失误的主要类型如下：①设备置换、清先时顺序错误；②操作中错开阀门，或开关阀门不及时，或开关阀门的顺序有误，致使设备憋压或气体倒流超压，引起物理爆炸；③投料过快或加料不均引起温度剧增，或使设备内母液凝固；④未及时排放冷凝水，或操作不当，使设备操作带水超压；⑤因操作原因引起的泵抽负、压缩机抽负，使空气进入设备内形成爆炸性混合物；⑥过早地停泵、停水，造成设备局部过热，烧熔、穿孔；⑦投错物料，使其在回收工序中受热分解爆炸。2/2/202320广东中成化工股份有限公司2、预防措施①严格按置换方案和程序进行置换，在停车检修前和设备管道检修完工后，以及试车前，必须用氮气或惰性气体置换，前者置换其中的可燃性气体，后者置换空气，经取样分析，确认合格后，方可动火检修。经分析，设备与管道内氧含量4%以下，方可投入运行，送入可燃性气体；②熟悉工艺要求及安全知识，及时正确开关各种阀门，严格阀门的管理；③对参与化学反应的设备，投料要均匀，注意观察搅拌器的动作和设备内的物料状态，切不可从人孔处投料；④压缩机应装设油水分离器，按规定排缓冲罐的油水；⑤精心操作，加强巡回检查，严格控制液位在正常的范围内。2/2/202321广东中成化工股份有限公司（三）维护不周1、维护不周主要表现如下：①设备在运行中因仪表接管漏气，阀门密封不严等引起的可燃性气体泄漏；②未及时清理沉积物，使管道堵塞，造成设备真空度上升，空气经过水封进入煤气管道，设备内形成爆炸混合物，或在高温下引起积炭自燃爆炸；③仪表装置失灵、损坏，如氢气自动放空装置损坏，空气进入，开车时造成煤气下行阀失灵，致使氧含量提高，甚至达到4.2%；④不凝性气体没有排出或排尽，导致超压爆炸；⑤用环氧树脂作防腐剂