锅炉压力容器压力管道基本知识培训讲义15：压力容器事故及处理基础知识

锅炉压力容器压力管道基本知识培训讲义系列15（2014年4月）讲座系列内容总目录01：锅炉压力容器压力管道气瓶法规知识02：压力容器设计知识--压力容器材料03：压力容器设计知识--压力容器设计计算04：压力容器设计知识--压力容器结构05：压力容器设计知识---压力容器焊接06：压力容器制造基础知识07：锅炉压力容器压力管道检验基础知识08：锅炉压力容器安装基础知识09：锅炉基础知识介绍10：压力管道基础知识11：压力容器管理制度及规范12：压力容器压力管道使用基础知识13：压力容器压力管道修理改造14：锅炉压力容器压力管道安全装置基础知识15：压力容器事故及处理基础知识第十五讲压力容器事故及处理基础知识目录第一节压力容器破坏简介；第二节事故的分类；第三节压力容器事故报告；第四节事故的调查；第五节事故的处理与相关司法关系；第六节事故责任追究和社会监督；第七节国内典型事故案例。

《特种设备安全监察条例》所称特种设备是指设计生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和厂（场）内专用机动车辆。

特种设备事故种类很多，大体上可分为二类：一类是因为自然灾害（如暴雨、台风、雪灾、泥石流、滑坡等）或突发事件（如火灾）造成人员伤亡和财产损失的事故，称之为特种设备灾害事故；另一类是除此之外原因引起的人身伤亡或设备损坏的事故，称之为特种设备事故。

《特种设备事故报告和调查处理规定》经2009年5月26日国家质量监督检验检疫总局局务会议审议通过，2009年7月3日公布，自公布之日起施行。

《特种设备事故报告和调查处理规定》第六条本规定所称特种设备事故，是指因特种设备的不安全状态或者相关人员的不安全行为，在特种设备制造、安装、改造、维修、使用（含移动式压力容器、气瓶充装）、检验检测活动中造成的人员伤亡、财产损失、特种设备严重损坏或者中断运行、人员滞留、人员转移等突发事件压力容器、压力管道作为特种设备，发生事故时，往往不仅是容器、管道本身遭到破坏，而且还会危及周围设施和职工的生命与健康，甚至会导致更加严重的次生事故，因此我们必须从各方面采取积极可靠的措施来保证压容、压管的安全运行，防止事故的发生。

压力容器、压力管道发生事故的原因往往是多方面的，常因多种不安全因素的汇集才促使事故萌发，对事故进行技术分析就是要找出这些不安全因素的相互关系和影响，从不同角度提出预防事故的措施，本章就压力容器的破坏形式及事故的分类分级、汇报的方式、汇报的内容、事故的现场应急措施、事故的调查、事故的处理、事故责任追究和社会监督、国内、公司内部典型事故案例进行讨论。

第一节压力容器破坏简介预防压力容器事故发生，保证压力容器的安全运行，首要的是应防止其运行中发生断裂，这种断裂会造成巨大的危害。

断裂的种类主要有：韧性、脆性、疲劳、腐蚀、蠕变断裂，为了提高压力容器的操作人员、维修人员、管理人员分析和处理异常情况的能技能，更加有效地杜绝压容、压管事故的发生，现把容器的断裂形式从断裂的特征、原因及预防措施等方面进行介绍：一、韧性断裂1、定义：压力容器的韧性断裂是在容器承受的内压力超出安全限度后，先出现塑性变形，随着压力继续增大就会产生破裂。

即容器承受的压力使壳体的应力超过材料的屈服极限时，材料将发生局部屈服或全部屈服，甚至断裂。

韧性断裂经过了弹性变形阶段、屈服变形阶段、大变形强化阶段和最后的断裂阶段。

2、断裂特征：发生韧性破裂的容器，其承受的压力、变形程度、断口特点及破裂具有以下特点：①压力容器发生韧性破裂是在较高的应力下发生的，及容器的内应力先后超过最高工作压力设计压力而达到了容器的爆破压力值，容器破裂时的实际爆破压力往往接近于计算的爆破压力值。

②观察发生破裂的容器，有明显的塑性变形，如直径有明显的鼓胀，周长有明显的伸长，容积有明显的增大，破裂处的器壁有明显减薄。

③发生韧性破裂的容器一般无碎片飞出，只是裂开一个口，口的大小与容器爆破时所释放出的能量有关。

对于在液压试验中出现的韧性破裂，由于液体的可压缩性极小，因此容器的裂口也比较窄，最大也不会超过半径。

但容器由于内部气体压力急骤升高而引起的破裂，裂口就比较宽。

④断口呈撕裂状，存在纤维区、放射区和剪切唇区。

3、发生韧性破坏的原因：引起容器发生韧性破坏的主要原因是超压，主要有以下因素：①违反操作规程，操作失误引起超压；②仪表控制系统故障导致超压；③超压泄放装置失灵或选用不当，如安全阀超压时不开启、爆破片不破；④液化气体储存容器严重超装，致使气相空间过小，容器因受环境影响温度升高时，液体体积膨胀超过饱和蒸汽压而超压；⑤因腐蚀、容器壁厚大面积减薄。

4.预防措施：既然容器发生韧性破裂是由于超压而引起的，那么容器在试压和使用过程中就应该严禁超压，要严格按照有关规定进行压力试验和操作。

同时，也应保证仪器仪表的状况良好和灵敏，按规定安装合适的安全泄压装置，并保证其灵敏可靠，严格防止液化气容器超量装载，加强对容器的维护和检查，发现器壁腐蚀、减薄、变形应立即停止使用。

二、脆性断裂1、定义：压力容器在正常压力范围内，没有发生或充分发生塑性变形时就破裂或爆炸的破坏称为脆性破裂。

容器发生脆性破裂通常有两种情况，一是材料的脆性转变而引起的容器脆性破坏，二是由于焊接接头存在严重的缺陷，包括制造中存在的缺陷和使用中产生的缺陷，有时这两种因素同时造成容器的脆性破坏。

例如1970年我国某厂首次用70毫米厚的合金钢试制了一台内径为900毫米的高压容器，设计压力为40.2mpa,经过常规检查后，进行了水压试验。

当压力升至50mpa时（按规定设计压力应达到51mpa）突然爆炸，容器断裂成四大块。

经过试验，在爆破压力下器壁的应力低于材料的屈服极限。

2、断裂特征：容器破裂的形式与脆性材料的破裂很相似，即出现很多碎片，所以人们把这种低于材料的屈服极限、更低于强度极限时发生的爆炸称为脆性破裂（低应力破坏）。

根据断裂力学的观点，构件材料并非绝对均匀和持续，总存在微裂纹（对夹渣、气孔、未焊透、大块夹杂物等缺陷也作为裂纹看待），这些裂纹的失稳扩展就是导致构件破坏的原因。

脆性破裂的特点与韧性破裂恰恰相反，有以下特征：①容器并无宏观塑性变形或变形量很小；2、器壁也未减薄，而断裂是低地应力下，即在容器正常操作或进行水压试验过程中发生的；③很可能有碎片，其破裂特征不像韧性破裂那样只是容器裂口，而是出现许多碎块（即使在水压试验时也是如此）。

因此微裂纹的失稳扩展是瞬间发生的，而容器内的压力又无法通过一个裂纹释放，故容器裂成许多碎片。

另外，由于温度对材料韧性的影响，低温时容器脆性断裂的可能性大些。

故容器在温度较低或温度突变时发生脆性断裂的事例相对较多。

3、预防措施：①由于温度对材料韧性的影响，低温时容器脆性断裂的可能性大些，故低温容器严格材料的选用；②容器在温度较低或温度突变时发生脆性断裂的事例相对较多，故操作时要严格温度的控制，严禁温度的突变。

三、疲劳破裂1、定义：压力容器的疲劳破裂是由于容器在频繁的加压卸压过程中，材料受到交变应力的作用，经长期使用导致容器的破裂。

容器在承压和卸压状态下，器壁所受的应力差异很大。

不过容器在使用过程中一般加压、卸压重复次数不高，所以材料通常承受的是所谓低周疲劳应力。

2、破裂特征就疲劳破裂形式而言它不同于脆性断裂，容器不是破裂成碎片，而通常是裂开一个口。

而且容器承受的总体应力在破裂时并没有超过材料的屈服极限，器壁没有减薄的特征，这点却与脆性破裂相似。

此外，疲劳裂纹从产生、扩展到破裂的过程比较缓慢，疲劳破裂比脆性破裂要长得多。

疲劳破裂的位置则往往是在容器存在应力高度集中的部位（例如容器的接管处等）3、原因经过长期研究，人们探索了容器发生疲劳破裂的真正原因，并把疲劳过程分为三个阶段：①、疲劳裂纹成核阶段，②、裂纹疲劳扩展阶段，③、疲劳断裂阶段。

实践证明，长期处于交变应力下工作的容器，虽然其最高工作应力低于材料的屈服极限，也会出现突然破裂，因而造成严重事故。

而且即使是使用塑性较好的材料制造压力容器，在长期交变应力下也会出现破裂。

4、预防措施：根据疲劳破裂产生的机理及特征，防止疲劳破裂主要在于设计中应尽量减少应力集中，采用合理的结构和制造工艺，选择合适的抗疲劳材料。

同时，在使用中也尽量减少不必要的加压，卸压或严格控制压力及温度的波动。

四、腐蚀破裂1、定义：容器壳体受腐蚀介质、应力、材料的影响所致，腐蚀把金属壳体的强度削弱到一定程度时，就会造成容器失效，这种失效称为腐蚀破裂。

2、腐蚀种类①根据金属腐蚀机理，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类；②从腐蚀的形式上可分为均匀腐蚀、局部腐蚀（非均匀腐蚀）、晶间腐蚀、应力腐蚀、冲蚀、缝隙腐蚀、氫腐蚀、双金属腐蚀等多种形式。

3、预防措施：各种腐蚀的原因和形态虽不相同，但都是受腐蚀介质、应力、材料的影响所致，故防止腐蚀的基点在于针对不同介质选用最佳耐蚀材料；在设计、制造诸过程中设法降低应力水平和应力集中；采取能降低介质腐蚀性的各种措施，是安全措施得以实现。

五、蠕变破裂1、定义压力容器母体材料长期于高温下受到拉应力的作用，拉应力虽小于材料的屈服极限，但材料也会缓慢地发生塑性变形，这种变形人们称之为蠕变。

由材料蠕变而使容器发生的破裂称为蠕变破裂2、原因：导致材料蠕变的因素是，容器长期处在高温（碳钢≥400℃，低合金钢≥450℃）、受拉应力作用才能发生蠕变。

发生蠕变的容器体积增大，器壁减薄，最后导致容器破裂。

容器蠕变破裂虽较少见，但对高温容器仍不可忽视。

3、预防措施容器蠕变破裂虽较少见，但对高温容器仍不可忽视。

特别在选材和结构设计两个方面都需慎重考虑容器的蠕变破裂。

在制造容器时，切不要降低材料抗蠕变性能来凑和迁就。

在使用时也应注意避免超温及局部过热。

第二节事故的分类按设备损坏程度分类爆炸事故是指锅炉压力容器压力管道在使用过程中或者进行压力试验时，受压部件发生破坏，设备中介质蓄积的能量迅速释放，其压力瞬间降至外界大气压力的各类爆炸事故。

严重损坏事故是指特种设备在使用过程中，由于受压部件、安全附件、安全保护装置失灵或损坏或者操作不当等导致设备停止运行而必须进行修理的事故。

锅炉压力容器压力管道因泄露而引起的火灾、人员中毒的事故也成为严重损坏事故。

3.坍塌坠落事故主要是指特种设备在使用过程中发生倒塌和高空坠落的事故。

如建筑工地塔吊或施工升降机发生倒塌，起重机械被吊物品坠落，游艺机或游乐设施的游客从高空坠落等。

4.一般损坏事故是指特种设备在使用过程中设备轻微损坏，而不需要停止运动进行修理且无人员伤亡的事故二、《特种设备安全监察条例》的规定，按照所造成的人员伤亡和破坏程度特种设备事故分为1、特别重大事故第六十一条有下列情形之一的，为特别重大事故：（一）特种设备事故造成30人以上死亡，或者100人以上重伤（包括急性工业中毒，下同），或者1亿元以上直接经济损失的；（二）600兆瓦以上锅炉爆炸的；（三）压力容器、压力管道有毒介质泄漏，造成15万人以上转移的；（四）客运索道、大型游乐设施高空滞留100人以上并且时间在48小时以上的。