移动式压力容器安全附件的失效分析与预防

河南省锅炉压力容器安全检测研究院王甲昌李玉军

移动式压力容器安全附件的失效分析与预防

河南省锅炉压力容器安全检测研究院王甲昌李玉军

随着石油化学工业和低温、超低温技术的迅速发展，液化气体及低温液体在各个领域的应用日益广泛，移动式压力容器是运输这些介质的主要设备，为保证其运行安全，设有相应的安全附件，包括紧急切断装置、安全阀、液面计、压力表、温度计、消除静电装置等，安全阀和紧急切断装置是常用且关键的两种。根据我院近些年来移动式压力容器的检验情况统计，检验中发现罐体出现的质量问题呈下降趋势，而安全附件方面的问题则相对较多，因此，我们认为移动式压力容器应当定期检验，安全附件的检验更应该引起足够的重视。本文中，笔者通过对发生在我省的较为典型的两起常温液化气体汽车罐车事故案例进行分析，来说明安全阀和紧急切断装置在移动式压力容器定期检验和运行过程中的重要性，同时提出相应的预防及控制措施。

一、事故案例

1.案例一。2005年8月，豫东一液化气站内一台外地液化石油气汽车罐车（满载）卸车过程中因装卸软管破裂发生泄漏，遇明火燃烧，站内整体过火并导致液化石油气汽车罐车爆炸，事故造成2人死亡，经济损失数百万元。

查看事故现场，可见原卸车位置仅剩下液化石油气汽车罐车底盘和罐体后封头及筒体小部分，前封头及筒体大部分飞至300米外的一处农舍旁，农舍一角被砸塌；罐车安全阀及紧急切断阀均未与罐体分离，但发现液相紧急切断阀传动凸轮与油缸顶杆之间加有一条螺栓（图1）；安全阀周围区域有过火痕迹，未发现开启迹象（图2）。

2.案例二。与案例一类似，2008年3月，豫北一化工厂内一台外地丙烯汽车罐车（满载）往物料罐内卸车过程中因装卸软管破裂发生泄漏，遇厂区锅炉房明火后燃烧，厂区内整体过火并导致丙烯汽车罐车爆炸，事故造成2人中度烧伤，无人员死亡，工厂全面停产，经济损失上千万元。

查看事故现场，依然是原卸车位置仅剩下汽车罐车底盘，罐体被炸为两段，现场仅剩其中1/3，为罐体尾部；另一段飞离现场，当时未发现具体所在；现场罐体剩余部分安全阀凸缘处全部固定螺栓呈剪切状断裂，已与罐体分离（图3）。

二、失效原因分析与预防

1.失效原因分析。上述两起事故案例，有着许多相似之处。先看案例一，事故诱因是装卸软管破裂，但是可以看出，罐车自身的安全附件在发生意外情况时均未起到应有的保护作用。本起事故中，当装卸软管破裂时，罐体内部介质大量外泄，此时，罐车押运人员如果在罐车操作箱位置及时关闭紧急切断阀，可防止事故的进一步扩大，但由于紧急切断阀（结构示意见图4）的关键部分即传动凸轮与油缸顶杆之间被人为改动，加了一条螺栓（见图1），导致紧急切断阀无法正常关闭，介质继续大量外泄；当押运人员无法靠近操作箱时，也可通过罐体尾部的远控系统（油路泄压阀门）关闭紧急切断阀，同样，由于外加螺栓的刚性支撑，导致紧急切断阀无法关闭；介质继续大量外泄，当人员无法靠近罐车时，由于紧急切断阀自身具有过流保护功能，即在高速液流作用下，紧急切断阀会自动关闭，同样，由于外加螺栓的刚性支撑，导致紧急切断阀无法关闭；随着外泄液化石油气的进一步扩散，至门卫处遇室内明火（生活用煤炉）后燃烧，从而引燃罐车；火灾发生初始，由于紧急切断阀设有易熔塞，环境温度达到70± 5℃时，熔断关闭装置中的易熔合金会因火焰烘烤而熔化，自动关闭紧急切断阀而制止泄漏，同样，由于外加螺栓的刚性支撑，导致紧急切断阀仍然无法关闭。

按照“液化气体汽车罐车安全监察规程”要求，罐车应设有弹簧全启式安全阀，其作用就是当罐内压力超过一定限度时，自动开启，将罐内压力迅速降下来，防止罐体超压爆炸。本起案例中，当紧急切断装置失效后，在火灾初期，随着罐体外部温度的升高，罐内压力亦随之升高，达到安全阀的开启压力时，安全阀应自动开启，将罐内压力降低，但从事故现场来看，安全阀未见开启迹象，将安全阀从罐体拆卸后进行检查及校验，发现安全阀铅封缺失，达到规定开启压力范围时不能正常开启，表明安全阀也未起到应有的保护作用。

再看案例二，虽然现场未见到安全阀及紧急切断阀，但通过事故现场残留部分可以判定，当装卸软管破裂发生泄漏时，安全阀（图3）及紧急切断阀均未起到应有的保护作用，从而导致事故的进一步扩大，最终导致罐体爆炸。如果紧急切断装置的四项保护作用有一项发挥作用，完全可以避免事故进一步扩大，而安全阀如果正常开启，可能不会导致罐体的最终爆炸。

2.预防措施。要避免此类安全附件的失效，应从定期检验和使用管理方面同时着手，尤其对一些关键环节加以严格控制。按照“压力容器定期检验规则”及其附件一“移动式压力容器定期检验附加要求”对移动式压力容器进行定期检验。检验过程中对涉及上述安全附件的检验环节严格控制。

安全阀、紧急切断阀必须带有产品质量证明书和合格证且制造单位必须取得制造许可证，否则不得继续使用；此外，还应认真查看安全阀质量证明文件，如果制造单位要求的弹簧更换期限（目前通常为1年或2年）已到，应及时更换，更换的新弹簧应有质量证明文件，且弹簧本身应有识别标识，与质量证明文件一致。

安全阀的检验包括外观、解体检查和性能校验。外观检查时发现安全阀无产品铭牌、阀体严重锈蚀及裂纹，则该安全阀不得继续使用；解体检查时发现阀芯与阀座粘死，也不得继续使用；检查时用小锤轻敲弹簧，对发音低沉、沙哑的弹簧应仔细检查，发现表面损伤、锈蚀、弹力下降的弹簧应立即更换，对有怀疑的弹簧可做无损探伤检查；校验安全阀的开启压力、回座压力和密封试验压力，每项校验不得少于3次，并且每次均要达到合格指标方能认为合格；校验完成后进行铅封和加锁，防止安全阀被擅自拧动。

紧急切断装置的检验包括外观、解体检查、性能校验和远控系统试验。外观检查时发现紧急切断阀无产品铭牌、阀体严重锈蚀及裂纹，则该阀门不得继续使用；解体检查时发现先导杆、弹簧、密封面、凸轮等组成件有损伤变形、腐蚀生锈、裂纹等缺陷应及时更换；同时，对过流保护系统应仔细检查，是否存在用户自行改动现象，如有改动应进行恢复处理；此外，易熔塞检查是一个容易疏漏的环节，解体检查过程中一旦发现缺损，应及时更换；

性能校验方面，应重点检查紧急切断阀自始闭起，是否在5s内闭止；阀门校验合格后，将其装配到罐体上时同时检查紧急切断装置控制系统的手摇油泵、油管或钢索控制系统是否灵敏可靠、到位；

气密试验检查过程中，应对紧急切断阀的过流保护功能进行试验，检查超过额定流量时是否自动闭止；气密试验合格后，对紧急切断装置远控系统进行检查，检查其动作是否灵敏可靠，闭止时间应在5s内，上述试验至少应进行3次以上，连续3次试验合格，方能认为合格。