【事故概況、經(jīng)過(guò)】
??????????? 2001年2月9日，某壓力容器制造廠對(duì)新制的冷卻器進(jìn)行出廠前水壓試驗(yàn)。當(dāng)時(shí)正值冬令時(shí)節(jié)，氣溫較低，加壓水溫在4～5 ℃，水壓試驗(yàn)從上午10:00開(kāi)始，至11:00時(shí)壓力升到7.0 MPa，工人停泵午餐休息，下午12:00繼續(xù)啟動(dòng)泵加壓，到下午1:15水壓升至37 MPa時(shí)，發(fā)生了爆炸事故。
??????????? 爆炸事故發(fā)生在水冷卻器管箱無(wú)折邊球形封頭與管板相連接處，基本上是沿著封頭與管板相接焊縫處沿管板側(cè)斷裂，封頭裂成3塊（2塊較大，1塊較?。?塊較大的飛出后撞在附近的平板車上反彈，致使中間也開(kāi)裂，并造成1人重傷。
【事故原因分析】
??????????? 1? 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
???????????? 該水冷器為U形管換熱器。管程走高壓合成氣，操作壓力為31.4 MPa，水壓試驗(yàn)壓力為39.0 MPa；殼程走冷卻水，操作壓力為0.6 MPa。其結(jié)構(gòu)與參數(shù)為:管程封頭部分為無(wú)折邊球形封頭，球半徑為710 mm，封頭壁厚為85 mm，由13MnNiMoNbR厚板沖壓而成；殼程為圓筒形，直徑為1 300 mm，壁厚為12 mm；水冷器的管板厚360 mm，由20MnMo鍛件加工而成。管板與封頭的焊接采用自動(dòng)焊，焊絲為H10Mn2。
??????????? 2? 事故原因分析
??????????? 事故的原因是多方面的，主要原因如下:
??????????? 2.1? 斷裂的性質(zhì)
2.1? 斷裂的性質(zhì)
??????????? 斷口的宏觀形貌觀察與檢查發(fā)現(xiàn)，所有斷口的斷面無(wú)明顯的收縮或減薄，斷裂完全是脆性的。整個(gè)斷口表面呈現(xiàn)清晰的放射紋，由放射紋排列的方向和斷口的顏色很容易辨別出裂源，它是一條最大深度達(dá)23 mm，長(zhǎng)度為200 mm的裂紋。由裂紋斷面的顏色可以看出，該裂紋是在爆炸斷裂前由低應(yīng)力脆斷引起的，它的形成可以認(rèn)為是斷裂的第一階段，在試驗(yàn)壓力升到37 MPa時(shí)，開(kāi)始了斷裂的第二階段，即斷裂失穩(wěn)階段，所產(chǎn)生的斷口表現(xiàn)出快速失穩(wěn)斷裂的典型特征形貌。另外在斷口的其他部位，還可見(jiàn)有較多的焊接氣孔和夾渣，這表明斷裂主要發(fā)生在焊縫上。
2.2? 斷裂的力學(xué)原因
???????????? 有限元應(yīng)力分析的結(jié)果表明，在封頭與管板連接處，其軸向應(yīng)力（因?yàn)榱鸭y是周向的）沿壁厚分布不均勻，其中最大軸向應(yīng)力為301.3 MPa，最小應(yīng)力為32.1 MPa。
??????????? 對(duì)結(jié)構(gòu)的斷裂分析是根據(jù)宏觀檢查的裂紋尺寸及有限元分析得到的應(yīng)力結(jié)果，經(jīng)分析，該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生脆性斷裂。
2.3? 斷裂的制造原因
??????????? 斷口金相磨片照片可見(jiàn)，斷裂是發(fā)生在封頭與管板相連的焊縫上，并沿著接頭區(qū)的焊接缺陷擴(kuò)展，這些焊接缺陷有氣孔、夾渣、層間未焊透、再熱裂紋和冷裂紋等，因此焊接缺陷是引起爆炸斷裂的主要原因。
??????????? 斷口附近的金相顯微組織分析表明，該處的組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體呈網(wǎng)狀連續(xù)分布于晶界，具有該組織的珠光體鋼塑性儲(chǔ)備會(huì)出現(xiàn)明顯的降低，并伴有解理型脆性破裂，這類顯微組織的出現(xiàn)是由于不當(dāng)?shù)暮附舆^(guò)程而引起的。
??????????? 對(duì)斷口的啟裂區(qū)和擴(kuò)展區(qū)進(jìn)行掃描電鏡觀察分析，結(jié)果表明其啟裂區(qū)斷口形貌有沿晶撕裂和穿晶塑性韌窩，并發(fā)現(xiàn)有大量的氣孔和夾渣，這是冷裂紋的典型特征形貌；擴(kuò)展區(qū)的斷口形貌以解理、準(zhǔn)解理為主，僅在斷口的最后斷裂區(qū)才見(jiàn)到塑性韌窩和解理、準(zhǔn)解理的混合斷口形貌特征，這也表明材料的塑性儲(chǔ)備不足，這與斷口的金相分析結(jié)果是一致的，它再一次表明焊接過(guò)程的不當(dāng)是此次爆炸事故的重要原因。
2.4? 斷裂的試驗(yàn)原因
????????????? 水冷器水壓試驗(yàn)時(shí)的水溫偏低，未能達(dá)到材料壓力試驗(yàn)溫度的要求(高于15 ℃)，使材料塑性降低；同時(shí)水壓試驗(yàn)時(shí)，本應(yīng)該連續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，中間不能停頓，而本次水壓試驗(yàn)中間停泵1 h；再有水壓試驗(yàn)時(shí)由于排氣結(jié)構(gòu)設(shè)置欠妥，致使水冷器內(nèi)氣體未能排盡，也加大了斷裂時(shí)的能量。

??????????? 本起事故發(fā)生的根本原因是在球形封頭與管板連接處的焊接缺陷未能檢測(cè)出來(lái)，因此導(dǎo)致水壓試驗(yàn)時(shí)的爆炸。
【對(duì)策措施】

?????????? （1）壓力容器的制造是產(chǎn)品質(zhì)量的根本保證，尤其是承受高壓的、由高強(qiáng)度鋼制造的容器。焊接工藝（焊接材料、焊前預(yù)熱、焊接電流與電壓以及焊后熱處理等）的制定與考核，以及實(shí)際施焊過(guò)程一定要嚴(yán)格。

?????????? （2）壓力容器的檢驗(yàn)是保證產(chǎn)品完好的重要手段，尤其是對(duì)容器、封頭、管板等厚壁件的焊縫檢驗(yàn)。

?????????? （3）水壓試驗(yàn)是壓力容器出廠前的最后一次檢驗(yàn)，也是十分重要的一次考驗(yàn)，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范與法規(guī)進(jìn)行。
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