在用压力容器事故问题分析及对策措施

【摘 要】压力容器在石油化工行业的应用较为广泛，确保用压力容器安全稳定运行意义重大。本文就在用压力容器事故问题进行了分析，在详细介绍了在用压力容器事故问题的原因基础上，针对这些问题提出了有效地对策措施，为保障在用压力容器安全稳定的运行提供参考。

【关键词】压力容器；事故问题分析；对策措施

压力容器是石油化工行业中广泛使用的特种设备。所谓特种设备，是由于它们的结构形式、操作工艺条件而确定的，在一定温度和压力下进行工作，是具有爆炸危险的承压设备。在如今强调“安全第一，预防为主”的生产形势下，对于在用压力容器的安全管理和运行就要特别重视，杜绝在用压力容器生产运行中各类故障的发生，保障安全生产。

1、连续重整反应器催化剂结焦内件损坏故障

炼化部2号芳烃联合装置重整单元内，4台连续重整反应器为轴向重叠式结构，反应器为径向反应器（特点是床层压降低），即反应气体只沿着半径方向从边缘扇形管流到中心的中心管，反应气体在反应器内只走半径的距离就离开了反应器，而催化剂是装填在扇形管和中心管的环形空间内。

由于重整装置的反应器是在高温和含有催化剂高速流动及扰动条件下操作，工艺条件十分苛刻，同时对进料中微量硫的控制相当严格。但是，装置开车前几年生产运行时，在DC301-DC3044台重整反应器设备检修期间，DC301顶部换热器壳程经检查发现有焦粉（正常情况下，重整气入口不应出现焦粉层）。对重整反应器催化剂结焦事故问题分析后认为，主要原因是工艺投料中硫的超标，使反应器内部的催化剂结焦，造成反应器内件损坏，影响了装置长周期低损耗运转。实际上，投料控制是压力容器运行过程中的主要控制工艺参数之一，是反应器安全运行的重要因素。

对策措施：利用控制重整反应器进料微量硫的方式，解决了连续重整反应器严重结焦这一重大技术难题。

2、抽提蒸馏塔器自燃故障

抽提蒸馏塔（DA4503）是炼化部3号芳烃抽提单元的主要设备，由抽提蒸馏段和分馏段组成，在实现抽提的同时，同步蒸馏处理。抽提塔高73m，塔径3m和1.2m，壁厚分别为30、20、16、8mm。材质为16mm，设备总重220t。设计压力4.0MPa，温度250℃，操作压力O.109MPa，温度170℃，介质烃及溶剂。塔内结构为5床规整填料和30层浮阀塔板型式。

2002年1月14日停车检修时，蒸塔结束打开塔体上下人孔后，20日1l：00塔内发生自燃，从而使塔内l.5床层的规整填料燃烧，在中控室DCs上显示温度约达500～600℃，燃烧部位为塔体上半部。

从塔体倒塌现场分析主要原因为超时过烧所致。宏观检查塔体倒塌部位的材质，可以看到该段塔体材质韧性较好，没有断裂现象。为了论证，检测公司在下塔体、倒塌体及上塔体的区域采样分析。首先进行金相检验，从样品金相照片中，可以看到所有材质均为珠光体+铁素体，晶粒细小均匀，为8级晶粒度，金相组织为正火状态，晶界无氧化现象，也未发现烧裂及龟裂的痕迹。随后进行机械性能及化学成分的分析，所测数据全部符合16MnR的标准范围。由此认为，抽提蒸馏塔倒塌不是由材质所引起的，确系塔内自燃，超时过烧所致。塔内自燃物为塔内床层规整填料中积聚的硫化物及烃类聚合物。这类物质在塔顶放空阀开启时，在打开塔体人孔后，使塔外空气自然流入塔内，与床层规整填料中积聚的硫化物、烃类聚合物汇合后，加上由于蒸馏塔内温度尚没完全冷却，即可马上引起自燃再引发金属填料的燃烧，造成最终的塔体过烧倒塌。

（1）预防措施：规范开停车期间的工艺操作。对停车吹扫设备，要定人定时实施监控，杜绝设备的超温，全面审核开停车方案，针对可能发生的情况及潜在的危险因素进行分析和预测，落实防范措施、事故应急预案，提高安全检修的可靠性。对类似填料塔，在蒸汽蒸塔结束后，必须对塔内温度加强监控。在开人孔前，采用用水喷淋或其它降温的工艺处理，确认塔内温度冷却后，方可由上至下打开塔体人孔检修。

（2）对策措施：塔体的检修采用对接拼装更换塔体的施工方法，即重新制造并更换塔体的损坏段，然后将其与塔母体拼装组合，再对接施焊为一体。

针对抽提蒸馏塔在高度29.6m处发生倒塌后，塔体弯曲变形的主要部位集中在上半段，而塔体下半段质量完好符合使用要求的情况，保留下半段继续使用。以塔体倒塌位置为分界线，将整个塔身一分为二解体切割为上、下两段更新和修复。

长约14.27m的塔节及16.6m被砸落的顶部塔节，损毁严重需要更新制造。塔体上半段的中间塔节在倒塌过程中没有受到外物的相撞，其形状完好，因此可以利用。两节塔体制造完，按图纸要求对塔体上半段进行对接拼装。对接拼装要求三节塔体端面不平度≯2Im，外圆周长≤21mm。检查合格方可允许塔节间环焊缝的焊接，焊缝质量用x射线检验Ⅱ级合格。塔体上下段的主对接焊缝的现场焊接，采用人工焊接，由多名焊工分段对称施焊。焊接完成后，不能马上撤除起重机，要等对接主焊缝自然冷却后，方可放下吊环并撤下起重机。合拢的塔体不直度≤2H/1000mm，且≯20mm为合格。主焊缝焊接质量采用100%射线检验，要求Ⅱ级合格。对接拼装更换塔体见图1。

按照《压力容器安全技术监察规程》要求，塔体组对拼装后，进行了强度试验的检验，由于抽提蒸馏塔为大型立式塔类设备，不具备现场水压试验的条件。为此，按照《监察规程》规定，对塔体强度试验采用气压试验的方法，气压试验的压力为0.109MPa。气压试验升压、保压曲线见图2。A点为初级检查B点为最终检查。

该塔施工检验表明，其质量达到了《监察规程》要求，工程质量优良。

3、蒸汽发生器汽包内壁焊缝失效分析

蒸汽发生器汽包是炼化部1号芳烃装置的主要设备。操作压力为1.3MPa，操作温度200℃，介质是过热蒸汽，为Ⅱ类压力容器，材质均为16MnR，设备规格主要尺寸：

φ1000mm×δ12mm×6020mm。

在设备检修对蒸汽发生器汽包进行压力容器定期检验时，通过对封头与简体内壁的焊缝着色渗透无损检测，发现焊缝近筒体侧，有裂纹性缺陷存在。由于该缺陷分布在整圈环焊缝上，数量又较多，采取常规打磨修理的方法，无法消除该裂纹。为此，决定将汽包的环焊缝割去，然后重新开坡口，检验合格后，再进行施焊返修。

针对蒸汽发生器汽包在生产运行中，产生裂纹性缺陷进行了失效分析。在汽包封头与筒体环焊缝处，割取一块试样，然后将试样内壁打磨后，仔细观察，发现环焊缝母材侧，表面存在很多点腐蚀凹坑及点腐蚀沟槽。

为研究汽包内表面焊缝裂纹是由腐蚀引起的，并探究其腐蚀的根源，我们将裂纹面打开后，仔细观察其断口的微观形貌。从该断口上，可以看出裂纹扩展边缘处，存在较多的腐蚀凹坑。在整个断口表面，覆盖着一层腐蚀产物。采用微观扫描电镜进行能谱分析，了解到该断口区域元素为O、Si、Fe三种元素存在，并无其他Na、S、Cl等可引起碱腐蚀或应力腐蚀的元素存在。从能谱分析知道，该断口上氧的含量高达28.51%。因此，综上所述，汽包内表面焊缝近母材侧的许多裂纹，是由富氧腐蚀所引起而产生的。对策措施：蒸汽发生器汽包备台制造时，严格执行《监察规程》及GBl50-1998《钢制压力容器》的要求，采用正确的焊接工艺，焊接时，内表面焊缝应与内壁吻合，并成形光滑，无凹坑和不规则沟槽，以避免引起点腐蚀和腐蚀沟槽的产生。工艺操作上，严格按照GBl576-1996《低压锅炉水质》中的规定执行，提高给水的质量，保证给水的溶解氧控制在≤0.1mg/L。从而，有效保证汽包内表面不受到富氧化学腐蚀。

4、结论

由于在用压力容器具有工作的连续性，操作工艺过程复杂等特殊的工作特点，且在一定温度和压力下进行工作，是具有爆炸危险的。为了保障在用压力容器的安全管理和运行，就要针对设备的问题事故进行深入分析，及时解决在用压力容器运行中的各种问题，消除故障隐患，保证在用压力容器的安全运行，从而贯彻“安全第一，预防为主”的安全生产方针。

参考文献：

[1] 章捷.锅炉压力容器的常见事故分析及解决措施[J].城市建设理论研究.2012年34期

[2] 王剑涛.压力容器事故分析及加强安全措施[J].科技咨询导报.2007年14期

作者简介：

刘峰，男，1962年8月生，化工机械工程师，大专学历。主要从事机械设备技术的研发及管理、化工石油设备管道安装及清洗、机电仪安装及房建工程的生产经营管理。