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天然气低温分离聚结器焊接裂纹分析

黄晓英  
【摘要】: 本文采用现代断裂失效分析的方法和手段,探讨2005年6月3日某石油公司天然气处理厂低温分离聚结器发生爆炸这一重大事故。本课题通过对事故现场的观察、测量以及设备运行状况和事故发生过程的调查了解,同时将现场碎片取样进行化学成分测定、力学性能测定、金相组织检查、断口电镜扫描、X-物相扫描、容器爆炸能量计算等技术检验、鉴定和计算,通过综合失效分析,找出低温分离聚结器发生爆炸的原因,分析生产过程中存在的问题,采取有效措施,为保障设备安全运行,预防事故发生,提供技术依据。 文中失效分析发现:裂纹源主要发生在两处:一是焊缝中聚集的非金属夹杂物,另一处是复材/基材界面上的裂纹、孔洞等缺陷。金相组织和电镜扫描观察证实:焊缝中非金属夹杂物十分严重,这降低了焊缝强度和低温冲击韧性,力学性能测定证实了这一结论;观察中还发现复材/基材界面处存在较多裂纹、小孔和金属熔球等,推测为复合板在爆炸焊时因高温或经受到了多次加热与冷却而产生,这些缺陷大大降低了界面结合强度,成为裂纹源之一。本课题通过失效分析,最终找出事故发生的根源是:低温分离聚结器的焊接缺陷是事故发生的主要原因,焊接缺陷导致焊缝性能下降,同时产生气体泄漏以致发生爆炸,事故过程是:低温分离聚结器由于存在焊缝缺陷,使容器内可燃性气体产生泄漏,与空气混合后发生一次爆炸,进而使分离器裂开,大量空气进入分离器内,引起第二次爆炸。 文中论述了压力容器焊缝缺陷的类型及产生原因,分析了不锈钢复合板压力容器焊接生产中存在的主要问题,认为解决不锈钢复合板焊接工艺问题,重点是保证过渡层的焊接质量。 本次失效分析中发现低温分离器的焊缝区存在夹渣、未焊合、微裂纹等大量焊接缺陷,但现场焊接检验中未能及时发现,预以返修;选用的材料也存在一定问题;焊后热处理有待进一步验证,这些都给压力容器的安全运行造成极大的隐患。我们应从这次事故中吸取经验教训,充分认识焊接质量的重要性,从结构设计、材料选择以及施工工艺三方面进行控制,严格执行焊接工艺规范,加强焊接质量管理和检验,以保证压力容器的安全运行。


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