一起蒸压釜泄漏事件的原因分析

赵伟军

（西安昆仑工业（集团）有限责任公司 西安 710043）

蒸压釜是一种大型快开门式压力容器,用于灰砂砖、粉煤灰砖、加气混凝土砌块、新型轻质墙体材料、混凝土管桩等建筑制品的蒸压养护,经过蒸养,使制品获得高强度。除应用于硅酸盐建筑制品外,还应用于化工、医药、橡胶、木材、保温材料、纺工、军工等领域[1]。由于其釜门频繁开关,且需要工人近距离手动操作,其安全风险较大。据不完全统计,快开门式压力容器的事故率达到我国压力容器事故率的1/3左右。2017年3月23日和2018年10月13日连续发生了2起蒸压釜爆炸事故[2]。近期,某建材公司发生了一起泄漏事故。本文对此次事故的现场和经过进行了描述,结合现场勘察情况,对事故原因进行了分析,并提出了针对性的纠正和预防措施。

1 事故现场

该公司用于加气块蒸养的蒸压釜在升压至1.30 MPa时,突然漏气,大量蒸汽外泄,蒸汽冲出20余米远,造成釜门保温层脱落,事故现场见图1。

图1 事故现场

2 事故过程

某日上午,操作工将加气块送入蒸压釜,关闭釜门,手摇减速器,待釜门齿完全啮合后,插入齿牙锁止插销,开启密封腔供气阀门,而后向釜内通气,待釜内气压达到0.20 MPa时,开启密封腔与釜内连接管路阀门,连通密封腔与釜内气流通道。后持续向釜内升压,釜内压力升至1.30 MPa时,一侧釜门处突然蒸汽泄漏,蒸汽流冲出20余米,蒸汽冲击方向与釜体轴线方向一致,现场蒸汽弥漫,遂紧急疏散人员,操作工从配气房关闭供气阀门,泄漏持续。约8 min后,泄漏停止,压力表显示釜内压力0.50 MPa,又过1 h,未再出现泄漏,操作工手动排气,将釜内压力降为0 MPa。

3 现场勘察

3.1 事故现场蒸压釜使用状况

该公司共10台蒸压釜,均能关闭到位,均安装有自动联锁装置,均有手动联锁装置,所有釜门均配备齿牙锁止插销,锁止插销通过金属链条固定在支座地脚螺栓上,在运行时均能正确使用锁止插销,符合快开门式压力容器安全联锁装置的2个基本条件：1）当快开门达到预定关闭位置,方可升压运行；2）当压力容器的内部压力完全释放,方可打开快开门[3]。安全阀均在有效期内,3只压力表不能正常显示,2只球阀操作力度反馈较小,操作人员持有快开门式压力容器操作证书。

3.2 事故蒸压釜检查

宏观检查了泄漏侧釜盖、釜盖法兰、釜盖焊缝、釜盖与釜体法兰啮合齿、釜体法兰、泄漏侧釜体第1个筒节、泄漏侧导轨、密封圈、密封腔、密封腔与釜体内部联通的管路及管路上2只阀门。用磁粉方法检查了釜盖焊缝和釜体法兰与筒节焊缝。除以下问题外未见异常。

1）釜盖法兰密封面存在薄厚不均的积垢,积垢最厚处达到2 mm,见图2。

图2 釜盖法兰密封面局部

2）密封圈未见明显劣化,与釜门法兰密封面接触面未见明显贯通性缺损,V型侧存在横向裂口,未查询到出厂合格证,该密封圈使用已超过50次。

3）密封腔供气阀门启闭力量反馈较差,拆下后检查发现无法正常开启。对该阀门进行了连续10次启闭操作,在手柄达到最大开启位置时,球体始终未达到完全的开启状态,5次目视未能观察到开启间隙,5次目视能够观察到开启间隙,最大开启程度见图3,不足阀门通径的1/3。

图3 手柄全开时球体位置

4 事故原因分析

4.1 化学反应及异常超压导致泄漏可能性

该蒸压釜为钢制卧式筒型,贯通式,内径为2 050 mm,长度为28 400 mm,公称厚度为16 mm,容积为89.6 m3,设计压力为1.40 MPa,使用压力为1.30 MPa,设计温度为198.3 ℃,使用温度为195.1 ℃。介质为水蒸气、冷凝水、加气块（粉煤灰、石灰、水泥等）,不存在产生化学反应而出现超压的可能性。为釜内供汽由配气房控制,压力基本维持在1.30 MPa,也不会出现超压的可能性。所以,不存在因化学反应及异常超压而导致密封失效的可能性。

4.2 蒸压釜本体开裂导致泄漏可能性

如果本体开裂或存在孔洞,泄漏不会在釜内压力为0.50 MPa时停止,会持续泄漏直至釜内压力降为0 MPa,故也可排除本体开裂泄漏的可能性。经宏观检查以及无损检测,也未发现本体开裂或存在孔洞缺陷。

4.3 密封腔供气阀门失效导致泄漏可能性

如图4所示,为密封腔供气的阀门需要在整个操作过程中始终处于全开的状态,这样才能为密封圈提供足够的密封压力,以保证密封圈和釜门法兰密封面之间形成足够的密封比压。如3.2章节中3）的描述,有可能关闭釜门后打开密封腔供气阀门（见图4中密封腔供气阀门）扳手,阀门球并未旋转并保持开启状态,仅仅存在微量气流,该气流可能来源于阀门极微量的开启,也可能来源于阀门的微量泄漏,这样进入密封维持较好的密封性能,在1.30 MPa这样较高的压力下,形成瞬间收缩,与釜门法兰密封面间形成缝隙,造成泄漏。在压力降至0.50 MPa时,其性能得以恢复,重新建立密封,泄漏停止。故密封圈失效导致泄漏的可能性存在。

图4 蒸压釜法兰处局部示意图

4.4 釜盖法兰密封面积垢导致泄漏可能性

如图2和图4所示,釜盖法兰密封面积垢较厚且较硬,密封圈较软,积垢可以被压入密封圈表面,形成结合关系,这种结合关系在较低的釜内压力下,能够实现密封。但是在较高的釜内压力下密封不良,造成微量泄漏,泄漏的气体形成气柱在釜门与釜体啮合齿间较为狭小的空间（见图4中啮合齿间隙）难以畅快的流动,形成了气团涡流,进而反作用于密封圈,使得密封圈的左侧作用力大于右侧作用力,密封圈向密封腔侧滑动,密封失效,造成泄漏,随着泄漏的持续,釜内压力逐渐降低,气团涡流压力逐渐减小,气团涡流压力对密封圈的作用力小于密封腔内的压力对密封圈的作用力,密封圈向左侧滑动,重新建立密封,泄漏停止。

4.5 密封圈失效导致泄漏可能性

经检查,虽未见明显老化痕迹,也未见与釜门法兰密封面接触面存在贯通性缺损,但未查询到密封圈的合格证书,无法判断该系列密封圈的试验数据,也无法判断密封圈的使用寿命,该密封圈已连续使用50余次。推断认为,该密封圈经过数十次的使用,难以

5 结论

腔的气量太小,导致密封圈内的压力不足以使密封圈和釜门密封面建立牢固的密封关系,始终处于半稳定状态,在压力较高时,这种半稳定状态被打破,密封圈向密封腔侧滑动,造成泄漏,随着时间的推移,通过微量泄漏,密封腔内气量增多,压力逐渐上升,在0.50 MPa这个压力节点上形成了足够的密封压力,重新建立了密封,泄漏停止。所以阀门失效导致泄漏的可能性极大。

5.1 直接原因

由于该事故未能收集到泄漏一瞬间的气流状态及其他更多的信息,故认为直接原因是下列一项或者多项：

1）密封腔供气阀门失效；

2）釜盖法兰密封面积垢；

3）密封圈失效。

5.2 间接原因

1）企业安全意识不足,多个失效压力表仍继续使用。

2）企业设备管理和维护保养不到位。密封圈多次使用未做检查,阀门失效未能及时发现并更换,釜门密封面积垢未能及时清理。

6 纠正和预防措施

针对该蒸压釜,对釜门法兰密封面积垢进行了打磨消除,对失效的阀门和密封圈进行了更换。后用蒸汽进行了密封性能试验,未发现异常,试验合格。经企业组织人员综合分析,认为该釜存在的问题得到了解决,允许继续投入使用。

为了保证蒸压釜的安全运行,确保人们生命财产安全[4],针对此次事故暴露出的突出问题,企业必须做好以下几点[5]：

1）企业要在思想上足够重视,应认真落实特种设备相关法律、法规条款,切勿使用失效、超期的安全附件及仪表。

2）企业应建立健全蒸压釜检查维修保养制度、巡回检查制度等相关规章制度,确保将日常的维修保养落到实处,确保频繁操作的部件、易损件能够始终处于良好的工作状态。

3）企业应按照规定,定期开展安全检查、安全巡查,确保潜在安全隐患能够被及时发现,杜绝事故的发生。