蒸汽发生器安全阀入口管断裂原因分析

我公司催化裂化I装置反再系统外取热器强制循环汽包顶部突然产生一声巨响，伴随着大量蒸汽排出，情况非常危急。初期大家一起认为是安全阀超压起跳所致，后经确认，发现系安全阀入口管大小 头焊口断裂，于是迅速采取措施，避免了一场重大恶性事故的发生。
        （一）事故现象：该强制循环汽包系南北安装的卧式III类压力容器，顶部有两个安全阀，其中型号为A416P-13.5/16，开启压力为1.28MPa，该容器设计压力为2.1MPa。事故发生前，北安全阀因内漏暂时关闭了根部阀。事故发生后，对现场进行了认真检查，发现南部安全阀入口管大小头与法兰相联接焊口已断裂，与安全阀相联接的入口管大小头法兰已严重变形，联接螺栓拉长且变形，其中一根已拉断。安全阀出口侧大小头小头与法兰相联接焊口明显有拉断、撕裂痕迹，该安全阀出口管垂直向上安装，出口管长约2M，管子公称直径Dg150，顶部有1350斜向上弯头，出口管内从顶部弯头内壁来看明显有瞬时蒸汽冲刷痕迹，背面有与栏杆相碰留下的凹坑一处，栏杆明显被碰弯，事故发生后，安全阀及出口放空管倒在该容器顶部平台上。从操作记录来看，该压力容器正常操作压力为1.0MPa，而安全阀起跳压力为1.28MPa，事故发生时，因工艺操作需要，操作工正在进行调整，导致该容器内压力、温度迅速上升，最终导致安全阀因超压而起跳，高温、高压的大量蒸汽迅速由排出管经出口弯头斜向上大量排出。
        （二）原因分析：当事故发生后，初期大家一致认为是管子焊接质量差导致，为避免隐瞒事故真相，我认真查看断裂实物及现场，提出了相反意见，下面陈述如下：
        首先从安全阀出口管弯头内壁有明显冲刷痕迹来看，应该能确认安全阀曾经瞬间超压起跳，且大量排空过，从严重变形的入口管大小头小头相联接法兰来推断，该法兰变形侧瞬间受到了向上的强大拉力，导致法兰面严重变形，紧固用螺栓因瞬间受到了强大拉力而伸长变形，其中导致一根螺栓从中部断裂，从断裂的大小头小头焊口来看，应该能确认该焊口质量无明显问题。那么是什么原因导致了这场事故的发生呢？为此，我进行了认真调查，得出如下结论：首先从该安全阀的安装来看，该 安全阀根部阀为Z41H-16Dg100，安全阀入口管为￠159，经大小头变径为￠108，入口法兰为Pg16Dg100，出口法兰为Pg16Dg150，出口管：∮159*6，长约2m，气体水平进入后垂直向上经135°弯头斜向上直排大气，由此说明该安全阀入口管大小头焊口应为最薄弱环节。加之该容器安装在钢结构上，该安全阀出口管又无固定，平常就存在振动现象，在大小头小头焊口处容易产生疲劳，加之该容器因工艺实际需要，压力、温度经常变化，该安全阀多次因超压出现起跳现象，而每次起跳，均造成焊口断裂处单侧受到强大的拉应力，从本次事故来看，我认为该容器的瞬间压力升高（尽管没有超出该压力容器的设计压力：2.1MPa）导致安全阀起跳是该事故的直接原因，而该容器的多次压力、温度的急剧变化，导致安全阀频繁起跳，及出口放空管的不规范安装是导致该事故的间接原因。瞬间升压后，尽管没有超出该压力容器的设计压力，但安全阀因超压突然开启，从排空口大量排汽，瞬间导致出口管受到强大的反作用力，由此产生了强大的力矩，导致法兰变形，在强大拉应力作用下入口管大小 头小头焊口从排空侧断裂，大量高压、高温蒸汽从裂口处喷出，导致排空管向出口背侧倾斜，最终焊口断裂，出口管砸在了顶部平台栏杆上。
        （三）采取措施我公司本着事故处理“四不放过”原则，认真进行了事故分析，为杜绝今后出现类似事故，制定了如下措施：
        （1）化工生产，必须平稳操作，严禁压力、温度的瞬间大幅度变化。严禁超温、超压操作。
        （2）使用压力容器必须确保安全附件完好，出现故障，应及时修复，以防发生意外。
        （3）为减少振动带来的危害，出口管应适当固定。
        （4）为减少瞬间排空时，产生的巨大力矩 。可将出口放空弯头去消，改直排大气，或将出口弯头进行改造，将弯头改为三通，安全阀起跳排空时，从排汽口两侧对称排出，以克服由此产生的强大反作用力。