压力容器失效模式课件

1、主要內容：压力容器失效模式、事故介绍。本章重点内容：失效简介 压力容器失效模式 1第一节压力容器失效简介 压力容器作为特种设备,发生事故时，往往不仅是容器本身遭到破坏，而且还会危及周围设施和职工的生命，甚至会导致更严重的事故。因此，我们必须从各方面采取积极可靠的措施来保证其安全运行，防止事故的发生.预防压力容器事故很重要的一条，就是对已发生的事故进行认真地分析研究，找出确切的事故原因，总结经验，吸取教训，从中掌握发生事故规律，才能采取切实有效的预防措施。2第一节压力容器失效简介 一、压力容器事故原因分析 运用安全学原理的相关理论，发生事故的直接原因一般有三种：1.容器本身的不安全因素主要来源于

2、设计和制造过程的缺陷；2.人的不安全行为则体现在压力容器的运行过程中人的主观操作；3.管理缺陷则表现为压力容器的安全技术管理、安全运行管理、压力容器定期检验和安全等级评定等。 3第一节压力容器失效简介 一、压力容器事故原因分析 综合分析，压力容器发生事故的主要原因包括：设计错误，容器结构不合理，选材不当，强度不足，制造缺陷，安装不符合技术要求，安全附件规格不符，以及运行中的超压、超温、超负荷和操作不当，没有执行在用压力容器定期检验和安全等级评定，导致压力容器失效，从而引发事故。 压力容器的操作条件的频繁波动，对容器的抗疲劳破坏性能不利，过高的加载速度会降低材料的断裂韧性，即使容器存在微小缺陷，

3、也可能在压力的快速冲击而发生脆性断裂。压力容器运行过程中如果发生误操作、过量充、载且安全保护装置失效，都会导致压力容器的压力升高，以至于超载，进而可能引发爆炸事故。4第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析 压力容器失效是指压力容器在规定的使用环境和寿命期限内，因结构尺寸、形状和材料性能发生变化，完全失去原设计功能或未能达到原设计要求，而不能正常使用的现象。常见的压力容器失效模式大致可以分为强度失效、刚度失效、失稳失效和泄漏失效四大类。 5第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析1、压力容器强度失效： 压力容器在压力等荷载的作用下，因材料屈服或断裂而引起的失效模式，称为强度失效

4、。通常包括五种形势： 韧性断裂 脆性断裂 疲劳断裂 腐蚀断裂 蠕变断裂6第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析1、压力容器强度失效： （1）韧性断裂： 韧性破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。韧性断裂特点： 1、内压力过高，超过了容器最高工作压力，设计压力，达到了容器的爆破压力值。 2、容器发生破裂前，容器就有明显的变形，破裂处的器壁显著减薄。 3、发生韧性破裂的容器一般无碎片飞出，只裂开一个口。 4、断口呈撕裂状。 7第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析1、压力容器强度失效： （1）韧性断裂：发生韧性破裂的原因： 1、违

5、反操作规程，操作失误引起超压。2、仪表控制系统出现故障。 3、超压泄放装置失灵。 4、液化气体储存严重超装，致使气相空间过小，温度升高时造成超压。 5、因腐蚀等容器壁厚变薄。 8第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析1、压力容器强度失效： （1）韧性断裂：韧性破裂的预防措施：1、严格遵守安全操作规程；2、经常检查仪表及安全装置灵活准确程度； 、严禁超载、超温运行； 、作好运行期间的维护保养。9第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析1、压力容器强度失效： （2）脆性断裂压力容器在正常压力范围内，没有发生或未充分发生塑性变形时就破裂或爆炸的破坏称为脆性断裂。发生脆性破裂的原因：

6、 1、由于材料的脆性转变而引起。 2、由于焊接接口存在严重缺陷。 10第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析1、压力容器强度失效： （2）脆性断裂脆性破裂的特点：1、容器并无宏观塑性变形或变形量很小。2、容器壁未变薄，断裂是在低压下发生的。3、断裂时很可能有碎片。4、脆性破裂多发生在温度较低或温度突变时。11第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析1、压力容器强度失效： （2）脆性断裂脆性破裂的预防措施：1、选择缺陷较少，韧性适当的材料。2、结构设计应尽量减少应力集中，采取措施消除残余应力。3、容器使用前，要按规定进行认真宏观检查。12第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效

7、模式分析1、压力容器强度失效： （3）疲劳破裂 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，经长期使用后所导致容器破裂。 发生疲劳破裂的原因：就是频繁的交变应力。 形成疲劳破裂的三个阶段：一是疲劳裂纹成形阶段，二是裂纹疲劳扩展阶段，三是疲劳断裂阶段。 特点：与韧性破裂不同无明显变形，器壁没有发生减薄，与脆性破裂不同，不是破裂成碎片。13第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析1、压力容器强度失效： （3）疲劳破裂预防措施： 、在于设计中尽量减少应力集中，采用合理的结构和制造的工艺；、选择合适的抗疲劳材料；、尽量减少不必要的加压，卸压次数；、严格控制压力和温度的波动。14第

8、一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析1、压力容器强度失效： （4）腐蚀破裂从腐蚀形式上腐蚀分为：全面腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀：腐蚀作用均匀地发生在整个金属表面。局部腐蚀：包括区域腐蚀，点腐蚀，晶间腐蚀，应力腐蚀及腐蚀疲劳等。从腐蚀机理上分可分为：化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。防止腐蚀措施：选用耐腐蚀材料，设法降低应力和应力集中，采用能降低介质腐蚀性的各种措施。15第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析1、压力容器强度失效： （5）蠕变破裂 压力容器母体材料长期处于高温下受到拉应力的作用，而缓慢产生地塑性变形，称为蠕变，材料蠕变而使容器发生的破裂称为蠕变破裂。 蠕变破裂的特点：

9、发生蠕变的容器体积变大，器壁减薄，最后导致容器破裂。 容器发生蠕变破裂很少见。 预防蠕变破裂发生的措施主要是：注意选材和结构，在使用中应注意避免超温和局部过热。 16第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析、压力容器刚度失效： 由于压力容器过渡的弹性变形而引起的失效。、压力容器失稳失效： 在压力作用下，容器突然失去其原有的规则几何形状而引起的失效。压力容器失稳失效的重要特征是弹性挠度和荷载不成比例，且临界压力与材料的强度无关，而主要取决于容器的尺寸和材料的弹性性质。 17第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析、压力容器泄漏失效: 容器的各种接口密封面失效或器壁出现穿透性裂纹发

10、生泄漏而引起的失效.泄漏介质可能引起燃烧,爆炸和中毒事故,并造成严重的环境污染。压力容器泄漏的原因是多方面的,受压部件受到频繁的振动而产生裂纹,胀接管口松动,器壁局部腐蚀变薄穿孔,局部鼓包变形及密封面失效等,都会造成压力容器因泄漏而失效。 18第一节压力容器失效简介 二、压力容器失效模式分析、压力容器泄漏失效: 容器的各种接口密封面失效或器壁出现穿透性裂纹发生泄漏而引起的失效.泄漏介质可能引起燃烧,爆炸和中毒事故,并造成严重的环境污染。压力容器泄漏的原因是多方面的,受压部件受到频繁的振动而产生裂纹,胀接管口松动,器壁局部腐蚀变薄穿孔,局部鼓包变形及密封面失效等,都会造成压力容器因泄漏而失效。1

11、9第一节压力容器失效简介 三、压力容器的爆炸能量分析 压力容器之所以作为一种特种设备,是因为运行中的压力容器一旦发生爆炸破裂,不但设备本身遭到严重破坏,而且往往波及很大的范围,毁坏周围的设备或建筑,造成人员打击伤害、中毒、烧伤等,甚至会引发更大范围的爆炸事故。 压力容器发生爆炸事故而破裂时,容器内的高压流体介质突然解除器壁的约束,瞬间膨胀卸压,以极高的速度释放出内在的大量能量,发生所谓的物理爆炸。如果容器内充装的是可爆性混合气体,遇到明火,碎片撞击火花,或高速气流所产生的静电作用,会立即发生化学爆炸,即通常所说的二次爆炸。因此,压力容器爆炸破裂时,其爆炸能量的大小不但与原有的压力和容器的容积有

12、关,而且还与介质的化学性质及在容器内的物性集态有关。 危害主要有爆炸冲击波及碎片的破坏、有毒介质、的毒害作用以及火灾等。 20第二节 压力容器的典型事故案例一、天水一建材公司发生爆炸事故二、重庆天原化工总厂氯气泄露爆炸事故 三、住宅楼某住户液化气泄漏引发爆炸事故四、四川重庆开县12.23天然气泄露事故五、吉林石化分公司双苯厂爆炸事故六、2008年煤矿瓦斯爆炸事故汇总 21案例1： 一建材公司发生爆炸事故 造成4死5伤2006年7月19日晚10时30分，甘肃省天水市麦积区花牛镇曹埂村的天水方正建材有限公司生产车间发生一起压力容器（蒸汽釜）爆炸事故，造成4人死亡，5人受伤，其中2人重伤。 事发现场

13、：厂房里整齐排放的四个大压力容器（蒸汽釜）在爆炸发生后明显空缺了一个，（用途：将空心砖坯放进该容器中进行高压蒸气处理)存放压力容器的厂房（墙和屋顶）已经不见踪影.？22案例1： 一建材公司发生爆炸事故 造成4死5伤据砖场的刘、宋两师傅称，7月19日晚10时30分，建材公司那边突然传出一声巨响，像炸弹爆炸一样，整个砖场都在颤抖，紧接着像下大冰雹一样，飞来了很多空心砖碎块。事故原因：系该企业安全生产管理混乱，压力容器年久失修，安全附件不齐全，超压泄放装置长期处于失效状态，工作人员没有基本的安全意识，违章作业，致使容器超压运行，酿成事故。23案例2：重庆天原化工总厂氯气泄露爆炸事故 2004年4月1

14、5日晚，位于重庆市江北区的重庆天原化工总厂发生氯气泄漏事件，16日凌晨发生局部爆炸。 事故经过：15日19时左右，重庆天原化工总厂的工人在操作中发现，2号氯冷凝器的列管出现穿孔，有氯气泄漏，厂里随即进行紧急处置。到16日凌晨2点左右，这一冷凝器发生局部的三氯化氮爆炸，氯气随即弥漫。据现场指挥部一位负责人介绍，发生氯气泄漏事件后，重庆江北区立即通知附近居民疏散，目前，化工厂周围一公里范围内的居民已经疏散。从16日中午开始，与化工厂隔江相对的重庆化龙桥片区部分居民也开始疏散。当地政府当即组织对工厂的其他氯罐进行排氯，但在这一过程中，发生了爆炸。 24案例2：重庆天原化工总厂氯气泄露爆炸事故 200

15、4年4月15日晚，位于重庆市江北区的重庆天原化工总厂发生氯气泄漏事件，16日凌晨发生局部爆炸。 一批医护人员赶赴现场 泄露区3公里内的群众在紧急疏散 消防战士正在抢险现场紧张工作 医护人员在救治氯气中毒伤员 25案例2：重庆天原化工总厂氯气泄露爆炸事故 2004年4月15日晚，位于重庆市江北区的重庆天原化工总厂发生氯气泄漏事件，16日凌晨发生局部爆炸。 背景：氯气的危害 氯为黄绿色气体，有强烈的刺激性气味，高压下可呈液态。氯气被人吸入后，可迅速附着于呼吸道黏膜，之后可以导致人体支气管痉挛、支气管炎、支气管周围水肿、充血和坏死。 呼吸道黏膜受刺激，可造成局部平滑肌痉挛，再加上黏膜充血、水肿及灼伤

16、，可引起严重的通气障碍。人吸入浓度为每立方米2.5毫克的氯气时，就会死亡。 消防人提示：一旦发生氯气泄漏，应立即用湿毛巾捂住嘴、鼻，背风快跑到空气新鲜处。 26案例2：重庆天原化工总厂氯气泄露爆炸事故 经事故调查组调查确认，这起氯气泄漏爆炸事故是一起责任事故。 氯气泄漏事件爆炸现场 消防战士准备进入爆炸现场 27案例2：重庆天原化工总厂氯气泄露爆炸事故 事故处理：分别对天原化工总厂事故相关责任人进行撤销职务或行政记大过等处分。 数百名未能入住的群众等待安置 一名小朋友正安静地躺在母亲怀里 28案例3：住宅楼某住户液化气泄漏引发爆炸事故2004年9月2日晚某住宅楼一居民住户液化气泄漏引发爆炸事故

17、。 爆炸事故现场 爆炸事故现场 秧及楼下邻居 楼下邻居家中 29案例3：住宅楼某住户液化气泄漏引发爆炸事故事故分析： 2004年9月2日晚，某大学法学院20岁的女学生左某回到家。晚上她在换装新的液化气瓶时，发现联接气瓶的减压阀接头的垫片坏了，有点漏气，以为没有什么关系，并使用燃气热水器洗澡。洗完澡后，用电吹风来吹干头发，没想到电吹风前部有热红的电阻丝正是火源，随即引发室内液化气突然燃烧爆炸，左某与其父亲两人均被严重烧伤，她本人体无完肤，烧伤面积达91%，爆炸冲击波炸毁楼板楼波及下邻居。 30案例3：住宅楼某住户液化气泄漏引发爆炸事故事故教训： 1、家庭用的减压阀必须是合格产品，减压阀前端头与液

18、化气瓶连接密封的橡胶垫圈必完好无损，不得有泄漏。2、如果发现家中的液化气泄漏，首先注意不能用任何火源点火，包括不能插电器开关插头，不能启动引起电火花的通风机、洗衣机、电吹风、微波炉、消毒柜等；立即封闭现场不让人进；迅速打开门窗通风，使液化气或煤气在室内空气中的浓度不在爆炸极限范围内。 31案例4：四川重庆开县12.23天然气泄露事故2003年12月23日22时04分，位于重庆市开县境内的罗家16H天然气井在起钻作业过程中发生井喷失控，大量含有高浓度硫化氢的天然气喷出并进一步扩散，致使243人死亡，2142人中毒住院治疗，6.5万名当地居民被紧急疏散，各项经济损失达6432万元。就因为违章指挥、

19、钻井操作人员贪图省事，不按照操作规程进行施工，造成这样一起自建国以来死亡人数最多的石油化工行业特大安全生产事故。32案例4：四川重庆开县12.23天然气泄露事故井喷附近的死鸟受毒气侵害致死的家禽12月23日22点15分，重庆市开县境内的西南油气田分公司川东北气矿发生天然气井喷事故，造成严重人员伤亡33案例4：四川重庆开县12.23天然气泄露事故事故调查技术组认为：起钻过程中没有按规定灌注泥浆无专职人员观察泥浆流量变化，井喷失控后，相关人员未能及时采取放喷管线点火措施事故应急预案不完善抢险救灾措施不力 大量含有高浓度硫化氢的天然气喷出并大面积扩散未能及时发现溢流征兆大量含有高浓度硫化氢的天然气喷

20、出特大事故34案例5：吉林石化分公司双苯厂爆炸事故2005年11月13日下午，位于吉林省吉林市的中石油吉林石化分公司双苯厂（101厂）的苯胺车间发生剧烈爆炸，造成8人死亡，60人受伤，直接经济损失6908万元, 。爆炸引发了松花江重大水污染事件，影响到松花江下游哈尔滨等地的饮水安全，。这起事故也是由于值班人员责任心不强，违章作业所酿成。爆炸造成至少60人受伤101厂再次发生爆炸时冒出黄烟35案例5：吉林石化分公司双苯厂爆炸事故2005年11月，航拍受污染的松花江爆炸后浓烟遮住了半边天362008年煤矿瓦斯爆炸事故汇总 1、河南一煤电公司发生煤与瓦斯突出事故23人死亡8月1日1时03分, 河南平

21、煤集团平禹煤电公司（许昌禹州市）四矿二1-12190机巷掘进工作面发生煤与瓦斯突出事故，当班下井50人，其中27人安全升井，经过全力搜救，截止到10日20时55分，23名遇难者全部找到。2、湖南郴州市张家洲煤矿发生瓦斯突出事故10人遇难3人失踪3月26日18时30分, 湖南郴州市永兴县香梅乡张家洲煤矿（整合保留矿井）发生一起瓦斯突出事故，突出煤量约100吨左右。该事故造成10人死亡、3人被困，搜救工作仍在紧张进行中。372008年煤矿瓦斯爆炸事故汇总 3、辽宁阜新市河西镇八矿发生瓦斯爆炸27人遇难9月4日9时0分, 辽宁阜新市清河门区河西镇八矿（乡镇个体矿，证照齐全）井下发生瓦斯爆炸事故，当班

22、井下41人作业，其中14人自行逃生脱险，截止18时55分，27名遇难者遗体全部找到。4、辽宁葫芦岛市一煤矿发生瓦斯爆炸14人死亡2人失踪4月12日11时0分, 辽宁葫芦岛市南票区沙锅屯村第三煤矿（乡镇有证，低瓦斯矿井）井下发生瓦斯爆炸事故，初步核查当班入井39人，其中，安全升井23人，14人死亡，2人下落不明。 382008年煤矿瓦斯爆炸事故汇总 5、云南昭通地区一煤矿发生煤与瓦斯突出事故造成14人遇难3月14日20时40分, 云南昭通地区威信县三桃乡菜坝村水洞坪煤矿井下发生煤与瓦斯突出事故，造成14人遇难，2人重伤， 2人轻伤，遇难者尸体已于15日早全部找到并搬运出井，援救工作已全部结束，并

23、转入事故调查和善后处理阶段。该矿为私营煤矿，证照齐全，设计生产能力6万吨/年， 核定生产能力5万吨/年， 2005、2006年鉴定为低瓦斯矿井，矿井为平桐开拓，平洞开口标高+724米。春节后正在复产验收过程中，在+724米主运输巷沿煤掘进过程中，掘进迎头发生煤与瓦斯突出，突出煤炭淹没了20米巷道，突出煤炭约150吨，突出瓦斯量不清。392008年煤矿瓦斯爆炸事故汇总 6、山西吕梁地区“6.13”煤矿爆炸事故31人遇难 3人被困 6月13日11时0分, 山西吕梁地区孝义市下堡镇安信煤业有限公司主井底发生火药爆炸，经过紧张搜救，截至6月18日8时，已找到31名遇难者，尚有3人被困。402008年煤矿瓦斯爆炸事故汇总 7、沈阳“8.18”煤矿瓦斯爆炸事故共造成26人死亡8月18日9时40分，辽宁沈阳市法库县柏家沟煤矿二水平301采煤工作面发生瓦斯爆炸事故。当班下井81人，其中55人安全升井， 26人死亡。该矿原为国有地方煤矿，2000年转制为股份合作制企业，核定生产能力10万吨 /年，斜井开拓，中央边界式通风，低沼气矿井。初步分析事故原因是，该矿301回采工作面通风管理不到位，造成瓦斯积聚，违