压力管道事故的分析

压力容器压力管道事故的分析
压力管道事故的分析可以按调查研究、试验分析、综合分析、模拟试验、改进措施及分析报告共五个环节来进行。

（一）调查研究
调查研究阶段可以分现场操作环境调查、现场事故表观调查、正在运行的同类压力管道调查和相关文献资料调查四个方面进行。

1.现场操作环境调查
首先调查当时的生产操作状态和操作参数，并记录这些操作状态和操作参数。

通过操作状态和操作参数的调查了解，既有助于掌握压力管道事故发生时的状态条件，又有助于调查是否属于误操作所致。

如果事故发生在管道的切换操作过程中，那么可考虑是否由于操作不当而引起。

例如，在管道的切换操作过程中，如若发生高压介质串人低压管道系统内、高温介质串入低温系统内、超低温介质串入常温管道内、腐蚀介质串入敏感管材系统内等等，都将可能导致事故的发生。

其次是调查压力管道的运行史，如材料的变更和代用情况、焊补返修情况、焊缝无损探伤记录、热处理记录、遭受过偶然的冲击载荷情况、蠕变位移记录、腐蚀速率及腐蚀形态记录、振动记录、相连设备不均匀沉降记录等。

这些资料和数据都是事故分
析的基础资料，通过对这些基础资料的分析，有助于判断事故发生的诱因。

例如，某管道在施工时以厚壁管子代用薄壁管子，当该管道为高温操作时，如果代用后没有经过管系静力分析核算，那么可怀疑因代用管道的刚度增加而导致管系柔性不足使管子受到强度破坏。

再例如，如果蠕变位移记录显示出管子存在工才高速率的蠕变，而且蠕变量超出了允许值，那么可怀疑管子遭受到了蠕变破坏。

2.现场事故表现调查
查看事故现场的形态，并进行详细的拍照，记录下事故现场的表现，为进一步的分析搜集证据。

对于石油化工压力管道来说，发生有毒介质泄漏事故，或发生可燃介质泄漏并着火事故，或发生爆炸着火事故，其现场表现是有区别的。

如果是先发生了爆炸而后着火，那么压力管道将以碎片（块）呈发散分布，有些碎片甚至会发散到较远的地方。

而如果是因泄漏而着火，那么现场仅呈过火状，无压力管道碎片发散。

了解这些表现特征，有助于了解事故发生的根源。

在事故现场调查中，不要忘收集有关的残片，它是供做进一步分析化验的物征。

对于原因复杂的压力管道事故，通过对残片的化学成分化验、金相分析、腐蚀产物分析、断口分析等，可以了解事故产生的深层原因。

有关这方面的内容将在下面介绍。

3.正在运行的同类压力管道调查
了解正在运行的同类压力管道的操作状态、操作参数等，并
与发生事故的管道进行对比分析，利用排除法，可以加快事故原因的分析。

例如，同样遭受高温作用，二者的蠕变速率是否相同，如果相同且不超出极限要求，可排除蠕变破坏。

再例如，同样是遭.受机械振动的作用，如果二者的振幅相差甚大，且发生事故的压力管道振幅较大，那么.其振动破坏将被列为重点考评对象。

4.相关文献资料的调查
查找有关同类压力管道事故的记录文献，对事故原因的分析有借鉴作用，也可加快事故原因的分析。

尤其是当操作环境与文献记载的事故操作环境相同，发生压力管道事故的现场形态也相同，那么有理由判定其发生事故的原因也相同。

（二）试验分析
通过对前面提到的操作环境调查、现场事故形态调查、正在运行的同类压力管道调查和文献检索等获得的资料进行分析，如果仍不能作出事故原因的结论，或者不能完全肯定事故发生的原因，可以借助于下列全部或其中的几种试验，作进一步的分析。

1.化学分析
化学分析应包括压为管道材质的化学分析、腐蚀介质的成分分析、腐蚀产物的成分分析。

通过压力管道材质的化学成分分析，可以了解材料对介质条件的适应性。

例如，管道材质对腐蚀环境的适应性（是否会发生晶间腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀或氢腐蚀等），管道材质对工作温度（包括高温氧化、珠光体球化、石墨化、高温回火
脆性和低温脆性等）的适应性。

通过腐蚀介质成分和腐蚀产物成分的分析，可以了解可能引发压力管道破坏的腐蚀机理和腐蚀形态。

例如，某厂制氢转化炉的奥氏体不锈钢炉管在开工前发生发散性脆裂。

通过分析脆裂区的残留介质成分，发现有烧碱结晶体。

进一步追查烧碱的来源，得知在煮炉时碱液因误操作而串入该管道系统内，因此导致奥氏体不锈钢材料发生应力腐蚀开裂（即碱脆）。

2.力学性能试验
力学性能试验包括硬度检验、拉伸试验、冲击韧性试验、断裂韧性试验、高温蠕变或高温持久试验等。

根据初步结论可以选择能反映有关性能的上述一个或几个试验项目进行试验，而不必全部进行试验。

有关各个试验项目所表达的材料性能见第三章和第九章所述。

3.宏观组织检验及断口检验
根据断口的形状、颜色等可以帮助判断腐蚀断裂类型。

利用宏观组织检验可以了解腐蚀损伤的全貌和腐蚀发生的类型。

详见第九章所述。

4.微观组织检验
在高倍显微镜下，观查事故材料的金相组织和加工显微组织，可以帮助了解事故的诱因。

从第三章中已经了解道，钢材中存在严重偏析时容易导致材料脆性增加、韧性下降而抗腐蚀能力降低。

不同的金相组织又反映出了材料所呈现的不同性能，如材料中若
存在马氏体时则表明材料硬而脆，奥氏体不锈钢若出现敏感化组织时则容易导致晶间腐蚀的发生。

观查事故材料的金相组织和加工显微组织，可以帮助了解其加工工艺和热处理工艺的正确性。

例如，铸造组织的严重偏析、粗大晶粒，焊缝组织的不均性，热处理后的过热组织等等。

材料的这些组织都会降低其使用性能，从而成为事故的诱因。

将材料组织和腐蚀环境结合起来分析便于判断发生的腐蚀破坏类型。

5.元损检测
对发生事故的压力管道残留物进行无损检测，可以了解管材在制造、焊接、热处理等过程中造成的原始缺陷，为事故原因的分析提供进一步证据。

例如，如果焊接出现热裂纹，或者焊后出现延迟裂纹，那么压力管道的使用性能已受到损伤。

运用本章第二节所介绍的知识可知，如果没有及时对这些缺陷进行评估，就会在较短的时间内导致压力管道的破坏。

常用的无损探伤有RT（射线探伤）、UT（超声波探伤）、MT（磁粉探伤）和FT（液体渗透探伤）四种。

根据需要，可选择其中的一种或多种进行探伤。

（三）综合分析
综合分析就是将已获得的有关资料和数据，即操作状态、操作数据、运行史料、现场照片、残片证物、同类压力管道的运行资料、文献检索资料、化学分析结果、力学性能试验结果、宏观和微观检验结果、无损探伤检验结果等，综合运用金属材料学（包
括金属金相学、热处理学、金属加工工艺学等）、金属腐蚀学（包括腐蚀热力学、腐蚀动力学等）、力学（包括理论力学、材料力学、弹性力学、断裂力学等）、工程学（包括操作工艺、结构设计、生产管理等）等方面的知识，对压力管道事故进行逻辑推理和综合分析，必要时可借助于计算机专家诊断系统进行处理，最终给出事故产生的原因和机理。

在确定事故的原因之后，根据原始数据的记录，可以查出导致事故发生的环节甚至责任人。

（四）模拟试验
如果通过综合分析仍不能得出确定的结论，而仅仅是推测，那么可以进行模拟试验。

模拟试验一般宜委托专业部门或研究部门在试验室进行，并精心制做试样，精心设计试验系统，使其充分逼近实际环境工况。

通过模拟试验可以证实推测的结果，并给出确切的结论。

应该说，模拟试验有时是很费时费力的，因此不是不得已时一般不做。

（五）改进措施及事故分析报告
当确定下压力管道事故发生的原因后，尚应上循到造成这一结果的环节在哪里，时有这么做，才便于采取措施，以防止类似事故再次发生。

最后，事故分析人员应写出事故报告，并上报至压力管道使用单位，由压力管道但用单位再上报至有关主管部门和地方行政部门。