【事故概況、經(jīng)過(guò)】
??????????? 2003年，某石化企業(yè)因生產(chǎn)需要增建20 000 m3的低溫丙烯立式貯罐，在建造結束后的外管系安裝和氮氣置換過(guò)程中，發(fā)現內罐殼壁出現多處內凸變形，內罐罐底進(jìn)出料管附近嚴重隆起，距出料管左側4.5 m處罐壁與罐底焊縫熱影響區形成0.5 m的裂口，使得內外罐壁之間的珠光砂進(jìn)入內罐內和隆起罐底下，在內罐內堆起兩個(gè)小山坡，造成丙烯罐的失效破壞。
該貯罐從2002年11月起，開(kāi)始下料、組裝、焊接和檢驗。焊工經(jīng)考試合格。2003年5月內罐經(jīng)充水試驗合格，內罐罐體氣密性試驗(14 kPa)合格。6月上旬內罐清洗合格，封內罐人孔；外罐合格封外罐。然后將罐底出料管與泵區管線(xiàn)連接(組裝過(guò)程中存在強行組裝現象)；并拆除出料管上的切斷閥，安裝3〃軟管，向貯罐內通入氮氣置換干燥。同時(shí)在外方專(zhuān)家指導下，負責安裝的公司拆除出料管與貯罐外殼壁間膨脹節的4個(gè)定位保護螺栓。6月中旬干燥作業(yè)合格，回裝切斷閥并恢復出料管線(xiàn)時(shí)，發(fā)現出料管向外罐內縮80mm，當即用電視探頭對接管部位及內罐壁進(jìn)行檢查，發(fā)現有殊光砂進(jìn)入內罐。日后接通4〃連通管線(xiàn)，準備進(jìn)行罐內儀表風(fēng)置換，此時(shí)發(fā)現出料管繼續向外罐內收縮，因此停止儀表風(fēng)置換，更換成10〃連通管線(xiàn)進(jìn)行罐內置換，然后檢查人員進(jìn)入內罐檢查，發(fā)現貯罐內壁出現多處內凸變形，罐底底板嚴重隆起，距出料管左側4.5 m處罐壁與罐底焊縫熱影響區形成0.5 m的裂口，珠光砂由此裂口進(jìn)入內罐內，致使該罐不能投入使用。
【事故原因分析】
???????? 1? 貯罐結構簡(jiǎn)介
?????????? 該罐是由日本TOYO工程公司按美國石油協(xié)會(huì )API620.10.EDI 2002規范設計，由某安裝公司負責建設的20 000 m3大型低溫立式貯罐。
??????????? 其基本結構為具有內、外圓筒的平底貯罐，內、外筒直徑分別為34.9m和36.3m，內、外筒高度分別為21.8m和23.15m。其材料分別A537 C1.2和A283C(相當于我國16MnR)和A516-60。內筒平底板厚6.4 mm，外罐為拱形頂，內筒頂蓋為懸掛在外罐頂型鋼骨架上的平蓋，內、外罐之間有保溫材料包裹及充填珠光砂。
（1）設計時(shí)余量不足是造成本次事故的內在原因。
??????????? 該貯罐的設計在強度和剛度方面雖然符合API620規范的要求，但存在余量太小，致使在施工、安裝和氮氣置換中稍有不慎，就會(huì )導致薄弱環(huán)節的失效。本貯罐在施工和氮氣置換時(shí)產(chǎn)生的3～5層內環(huán)板變形和底板的隆起說(shuō)明了這點(diǎn)。
??????????? 在內罐罐壁的強度設計時(shí)，沒(méi)有計及罐體自重引起的軸向壓縮應力，沒(méi)有考慮鋼板的負公差，而設計余量又幾乎為零，致使內罐壁的強度不足(按第三強度理論)。
??????????? 在內罐壁的剛度設計時(shí)，取外壓力為2.4 kPa，并將下面5層罐體壁板取10.392 9 mm的當量厚度，設計時(shí)沒(méi)有計及大型貯罐罐體可能產(chǎn)生的橢圓度和鋼板的負公差，使設計余量十分微小，甚至使內罐部分罐壁的剛度顯得不足。
（2）在貯罐出料管切斷閥與泵區管線(xiàn)連接時(shí)的強行組裝和氮氣置換過(guò)程中，與外罐相連的膨脹節保護螺栓的拆除，是本次事故的誘發(fā)因素。
??????????? 對貯罐罐體進(jìn)行了詳細的力學(xué)分析，即在出料管切斷閥端施加不同的載荷時(shí)，計算切斷閥端產(chǎn)生的軸向位移，計算得到當軸向位移與安裝時(shí)切斷閥端與管端間隙相一致時(shí)，罐體所受到的作用力。罐體在該力的作用下，會(huì )使內罐體底板產(chǎn)生隆起變形，隆起高度隨著(zhù)軸向載荷或位移的增加而加大。
??????????? 再由于與外罐相連的膨脹節保護螺栓的拆除，在出料管端由于罐根閥的重量將對內罐壁產(chǎn)生較大的彎矩，并將增加內罐底板的隆起變形。
（3）置換過(guò)程中，珠光砂的吸濕膨脹是造成罐壁變形的主要原因，在內罐底板已隆起和進(jìn)入珠光砂后，置換過(guò)程中可能出現的外壓力也是加劇罐壁變形和底板隆起的促進(jìn)因素。
??????????? 由設計數據可見(jiàn)，內罐的外壓力主要是由珠光砂引起的，而珠光砂裝填得較實(shí)，再由于加裝時(shí)天氣潮濕，裝填后的珠光砂吸濕會(huì )使側壓力增大，從而導致內罐壁的變形。這點(diǎn)在后來(lái)珠光砂的卸除過(guò)程中，珠光砂極難流出的現象也得到了證明。
??????????? 同時(shí)，在內罐氮氣置換過(guò)程中和置換結束時(shí)，有可能產(chǎn)生內外罐環(huán)形空間內的壓力超過(guò)內罐內的壓力，這一方面可能引起罐體壁板的變形，更主要的是，由于強制組裝已經(jīng)使內罐底板隆起，珠光砂已進(jìn)入罐底，在外壓力作用下會(huì )加劇罐壁的變形和內罐底板的隆起，因為底板直徑大(34.9m)，而且厚度很薄(只有6.4 mm)，它承受壓力能力很低，只要稍有壓力就會(huì )使底板變形而隆起。
【對策措施】
??????????? （1）設計質(zhì)量是設備安全的根本保證。即使對從國外進(jìn)口的設備，也一定要加強檢驗。其檢驗不僅是對制造成品的質(zhì)量檢驗，保證不存在制造缺陷，而且要對它的原始設計資料進(jìn)行審核，并將審核結果指導隨后的安裝施工和生產(chǎn)。
?????????? （2）設備的制造與安裝是設備安全的基本保障。在設備的組裝過(guò)程中，嚴禁強行組裝和野蠻施工，這一原則應貫穿在設備的整個(gè)安裝過(guò)程中。否則將會(huì )給設備帶來(lái)過(guò)大的附加應力和殘余應力，即使在安裝過(guò)程中不產(chǎn)生事故，也會(huì )給設備在后來(lái)的使用帶來(lái)極為不利的影響。尤其是對大型的薄殼結構。
????????? （3）設備的按章操作是確保安全的基本條件。在設備試用與運行過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節，都應嚴格按操作規程進(jìn)行，切不能有絲毫的松懈，任何疏忽都將給設備的安全運行帶來(lái)威脅。
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