化工装备安全概论典型事故案例及分析

国BS5500—1978《非直接大压力容器》附录E“推荐用于压力容器的焊接连接”其中管板与壳体、封头的角焊缝推荐双面焊结构，当壳体、封头壁厚超过16mm时必须采用全焊的焊缝；联邦德国AD《压力容器规范》也规定，当采用平面焊根部有未焊透结构时，能够承受的疲劳循环次数只有全焊透结构的五分之一的次数，考虑变动载荷时焊缝结构则必须是全焊透的。然而该氨冷凝器中的管板与封头的焊接连接采用的单面焊结构型式，未明确提出必须全焊透的技术要求。这种易于发生根部未焊透的角焊透，在我国标准和美国ASME等规范中，都明确不允许。该环形角焊缝位于高应力区域，计算表明其内表面弯曲轴间应力已超过材料屈服极限，如果在该区域内又产生未焊透引起的应力集中，其根部裂纹的产生和扩展是很难避免的。同时在结构设计时焊缝根部管板采用有半径R为5mm的环形槽，使采用超声波深伤方法难以确切判断缺陷性质和尺寸，从而使焊缝质量也不能通过探伤得到正确检验。一个合理的设计必须具备良好的制造工艺和提供可靠的探伤条件。

(2)焊接工艺不当：在制造该氨冷凝器时，管板与球形封头的环形角焊缝的焊接工艺，系采用手工电弧焊封底，即以结507?4—5mm焊条，焊三层单道焊，然后采用自动捍盖面，采用H08MnA焊丝和431焊剂，焊前不予热，焊后未作消除应力的热处理。通过爆破断口解剖观察到：

(1)根部未焊透严重，占周长的80％，最深达6mm；

(2)有2×4mm大气孔一处和三处夹渣，最大尺寸为8×10mm； (3)焊缝中发现超出常规的硅酸盐夹渣，局部有增碳引起的小裂纹。 (4)埋弧自动焊缝的裂口靠管板一侧，断裂起源于焊缝根部未焊透处，并靠管板一侧沿着与轴成为60°方向在焊缝中扩展，直至失效破环。从氨冷凝器的制造工艺和解剖发现的问题，可以看出其焊接工艺是不合理的，在施工中没有采用单面焊双面成型的特殊焊接工艺和焊接方法，如氩弧焊封底等工艺方法来防止末焊透，而采用了一般的焊接方法，并用?4—5mm焊条进行封底，如此粗的焊条作封底施焊必将发生未焊透。对于高压容器封头一侧的环焊缝焊前应采取预热，高压换热器的管箱焊后需要进行消除应力的热处理。该设备在施工时，没有进行焊前预热、焊后热处理的工艺措施。这样，焊缝一侧为32mm的封头，另一侧为45mm厚的管板，刚性大，散热快，焊接时焊接残余应力较大，且容易在管板一

侧出现未焊透、未熔合乃至微裂纹等缺陷。此外，焊接工艺管理也是不健全的。如没有焊接工艺评定，焊条管理也是欠妥的，以至采用了?4—5mm的封底焊条，出现了超出常规的硅酸盐夹渣等现象。

3．制造质量检验不严：该氨冷凝器的制造单位擅自将超声波探伤灵敏度从?2mm平底孔降低到?3mm平底孔，以致未能有效地查出焊缝中存在的缺陷。 综上所述，该氨冷凝器在设计上有缺陷，在制造上没有可靠的焊接工艺，加之使用压力、温度波动频繁，因此氨冷凝器的爆炸事故是不可避免的。

例2 美国联合碳化物公司氮气窒息事故分析

1998年3月,联合碳化物公司在美国的一间工厂发生一起氮气窒息事故,造成1人死亡,1人严重中毒。以下为事故经过和原因分析:

1、事故经过

事故发生在美国联合碳化物公司设在路易斯安娜州汉维尔的Taft/Star装置的 Taft氧化单元,此单元主要生产环氧乙烷、乙二醇及乙二醇醚。环氧乙烷生产使用乙烯和甲烷,两者同氧气混合后要与反应器中的催化剂接触发生反应。为了防止新更换的催化剂受潮,要向装置中输送氮气。

1998年3月27日中午时分,在设备停车大修期间,两名工人对一卸开的48英寸水平管进行黑光检查、清污,当时正有氮气从此管排出。时值午间,阳光强烈,用黑光很难看清油污。他们就用一张黑塑料膜遮住管口,使光暗一些。两人坐在塑料膜一端将其压住,另一端由别人拉住,把两人罩了起来。结果这个临时塑料遮挡物捕集了高浓度氮气,致使两人窒息,造成1人死亡, 1人严重中毒。

2、原因分析

1）规章制度不健全,没有执行美国职业安全卫生局 (OSHA)规定。 OSHA规定进入限制性空间进行检测,应发放书面许可证,确认存在的危险和必需采取的防范措施。事故中的开口管和临时遮挡物可被认定为已构成一限制性空间。

2）安全防范措施不力。事故中,管口处没有张贴任何标志,警告其是一个限制性空间并有氮气。

3）安全教育培训力度不够。受害人员虽然都是有经验的老工人,但没有意识到氮气的潜在危险。

3、应采取的危险控制措施

1）安全部门应做好安全评价工作,揭示限制性空间和氮气的潜在危险,提出防范措施,张贴警示性标志。

2）加强宣传教育,使职工了解氮气的危险性及控制措施。

3）如果氮气中含有气味剂,人员就会得到警示,就可能避免事故的发生。添加气味剂可作为一种附加措施,但不能取代现有进入限制性空间的安全措施。氮气气味化用于限制性空间,其可行性尚需进一步研究。

例3、兰州氯气钢瓶泄漏中毒事故的教训

2001年8月3日下午5时许,兰州东岗东路一废旧金属回收公司发生氯气泄漏事故,剧毒气体扩散至四周家属区,具体中毒人数难以确计 ,其中60余人中毒程度较重,被送进附近医院救治,住院人员中有10余名儿童。据目击者反映,一只高压钢瓶在废旧钢铁丛中发出“哧”的一声,紧接着有一般黄色气体窜过废铁堆冲天而起,强烈的气味向四周弥漫,造成众多人员中毒。后来知道有毒气体成分为氯气。据了解,由于充满氯气的高压钢瓶置于太阳下长期曝晒,导致阀门开裂 ,氯气泄漏。兰州市环境监测站人员说,氯气系剧毒气体,对生物具有极大的杀伤力,浓度高时 ,人只要吸一口就足以致命。

事故教训：一是充满气体的钢瓶,不能在露天长久曝晒。2000年浙江岱山船厂工地,一只氧气瓶在中午突然爆炸,殃及一名正巧路经的青年,被炸致死。早前,杭州卖鱼桥运河上,一艘停泊船船头装着氧气瓶,也在中午时分爆炸,一位在运河里洗东西的妇女被炸身亡;二是废旧金属回收站,随意收购气瓶 ,不管是满瓶还是空瓶,收购后就随意乱堆,成为一个事故隐患点。据了解,废品站钢瓶爆炸致人伤亡事故已发生过几起;三是管理不严。现气瓶“失踪”不少,图利者、拾荒者偷卖到废品收购站,成为一个事故隐患点。过去杭氧研究所对报废气瓶采取“钻孔打洞”处理,这是防止报废气瓶再流通使用的有效措施。

例4、南京“12·1”环氧乙烷泄漏事故抢险纪实

1999年12月1日 11时52 ,南京市消防支队指挥中心从 110方面接警 ,称位于长江大桥北侧的该市浦口区泰山新村广场, 1辆车牌号为辽K04466的化

工原料罐装车因交通事故,车头与车身突然分离,平板车身上装载24吨环氧乙烷的储罐滚落在地,作270度翻滚后,其中一个阀门被压受损,物料泄漏,情况危急。甲类易燃易爆物品的闪点小于28℃,而环氧乙烷的闪点是小于18℃,所以火灾危险性相当大。它与空气混合后达一定比例即形成爆炸性气体,环境温度高或遇明火,就极有可能引发爆炸和燃烧。1吨环氧乙烷爆炸所产生的能量相当于3吨TNT炸药产生的能量。另外它有毒,对人呼吸道有刺激作用,人吸入一定量后,会发生头昏、呕吐、痉挛,并且具有一定的腐蚀性,能灼伤皮肤 ,使皮肤感到骚痒。11点56分,消防高新中队到达现场,立即在上风和侧风方向各出两支喷雾水枪驱散弥漫在空气中的环氧乙烷。泰山新村广场为人员集中地带,附近有商场、银行、学校、工厂,也是交通要地,来往车辆频繁。11点30分左右,事故刚发生时,储罐车驾驶员立即从驾驶室内跳下来,手执铁棒驱赶围观群众,大叫:“快跑,快跑,要爆炸!”他是一位有十多年危险品运输经验的老驾驶员了,知道所载物料的危险性。消防部门把火灾定为六级,由一到六依次增强,最后一级定为灾难性,需要调度的力量全部要到。南京市消防支队指挥中心电脑分析显示这次事故为灾难性级 !12时0 分,南京市消防支队刘海政委接报,立即指示消防七中队、六中队、五中队增援,并就近调集扬子石化工企专职消防队的奔驰泡沫水灌消防车和金环堵漏公司、金陵石化炼油厂堵漏公司迅速赶赴现场。12时15分开始,南京市消防支队刘海政委、骆苏里副支队长、龚智道参谋长、特勤大队左有成大队长、防火处副处长夏中友、重点科科长诸德志相继出救。警报一路呼啸,直奔事故现场。现场不明真相的围观老百姓越聚越多 ,而环氧乙烷气体往空气中有恃无恐地扩散也是越演越烈。只要有一点点火星,比如,有谁抽一根烟,谁家动用明火,有人的衣服因静电产生火花,哪家单位使用电气产生火花,一辆汽车发动产生火花??任何一个意料不到的偶然因素,都会导致巨大灾难的发生。

前沿指挥部迅速成立,刘海政委任总指挥。浦口区政府有关领导也已赶到,交通、供电、环保等有关部门按照要求各负其责。实行交通管制,整个泰山新村地区停止供电。指挥部决定,由骆苏里副支队长和左有成大队长负责尽快采取措施,查明泄漏点的情况。龚智道参谋长负责现场警戒。夏中友副处长和诸德志科长随时提供各种资料、数据,作好参谋。一时间,人们听到龚参谋长手持高音喇叭在大声疾呼:“有爆炸气体外泄,请人员赶快向外疏散。”疏散范围不断扩大,直径 50米、100米,直至200米范围内,无关人员、车辆全部撤离。环氧乙烷气体