一般壓力容器出現(xiàn)事故的主要原因是由以下情況造成的：容器結(jié)構(gòu)不合理、設(shè)計(jì)計(jì)算有誤、粗制濫造、錯(cuò)用材料、強(qiáng)度不足等，尤其是焊縫質(zhì)量低劣，沒有執(zhí)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理制度，安裝不符合技術(shù)要求安裝附件規(guī)格不對(duì)、質(zhì)量不好，以及在運(yùn)行中超壓、超負(fù)荷、超溫，沒有執(zhí)行定期檢驗(yàn)制度等，使壓力容器發(fā)生失效導(dǎo)致事故發(fā)生。
1 國內(nèi)外壓力容器典型事故舉例
例1 1974年4月15日，羅馬尼亞波特什蒂年產(chǎn)20萬噸乙烯裝置，因乙烯球罐材質(zhì)不合格引起破裂，三臺(tái)乙烯球罐相繼炸裂，釀成死亡一人，受傷四五十人，損失達(dá)一千萬美元。
例2 美國東部俄亥俄州克里夫蘭市一個(gè)液化天然氣貯罐基地，在1944年10月20日發(fā)生重大事故。事故從一臺(tái)ф21.3×12.8的圓桶形貯罐開始，先在其1/3~1/2高度處泄漏噴出氣體和液體，接著聽到雷鳴般響聲，形成二次空間爆炸，變成火焰，然后貯罐爆炸，釀成大火，20min后，進(jìn)一步引起鄰近的ф17.4球罐的倒坍爆炸，造成128人死亡，400余人受傷，直接損失達(dá)680萬美元。大火燒毀面積11.7m2，受害范圍65萬2。
例3 國內(nèi)某廠浴室用的一臺(tái)換熱器發(fā)生爆炸，強(qiáng)大氣浪將浴室后墻沖垮，房屋倒坍134m2，房頂板全部倒坍，所有洗澡人員全部壓在里面。該換熱器系自行制造，工藝質(zhì)量特別是焊縫質(zhì)量低劣，1978年10月發(fā)現(xiàn)焊縫大量漏水，敷焊了事，導(dǎo)致災(zāi)難性事故的發(fā)生。
例4 國內(nèi)某廠ф1000mm加壓變換冷卻塔，8mm厚16Mn鋼板卷焊，操作壓力為0.8MPa。1970年投產(chǎn)時(shí)原高8m，1973年為提高冷卻能力，增高3m，在現(xiàn)場(chǎng)焊接施工，當(dāng)時(shí)為搶時(shí)間，在提高的3m內(nèi)壁處未經(jīng)噴鋁防腐，因受H2S腐蝕而壁厚逐漸減薄，在使用、維修中也有所覺察(補(bǔ)焊過三次)，終于在1976年12月爆成二段而倒坍，爆炸口位于接高段筒體器材上，壁厚已不到1mm，最厚的不到3mm。
2 對(duì)一般常見事故技術(shù)分析
壓力容器事故的原因，一般來說往往是多方面的，對(duì)事故的技術(shù)分析，要找出主要原因和直接原因。首先進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行認(rèn)真的檢查與調(diào)查，必要時(shí)進(jìn)行技術(shù)檢驗(yàn)和鑒定，作出綜合分析并確定事故原因。
2.1 檢查事故現(xiàn)場(chǎng)
在事故發(fā)生后，應(yīng)迅速進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行周密的檢查、觀察和必要的技術(shù)測(cè)量，搜集容器爆炸碎片，拍攝現(xiàn)場(chǎng)照片等，盡力搜集較完整的第一手資料，其檢查的主要內(nèi)容有：
(1)容器本體破裂情況檢查
檢查容器本體的破裂情況是事故現(xiàn)場(chǎng)檢查的最主要內(nèi)容。
首先對(duì)容器破斷面進(jìn)行初步觀察，對(duì)斷口的形狀、顏色、晶粒和斷口纖維等特征進(jìn)行認(rèn)真觀察和記錄。若破斷口在容器焊縫部位，則應(yīng)認(rèn)真檢查焊縫破斷口有無裂紋、未焊透、夾渣、未融合等缺陷以及有無腐蝕物痕跡。對(duì)破斷面的初步觀察，大體上可以確定容器的破裂型式。其次是對(duì)容器破裂形狀的檢查和尺寸測(cè)量。當(dāng)容器破裂后無碎塊、碎片時(shí)，應(yīng)測(cè)量開裂位置、方向、裂口的寬度、長度及其壁厚，并與原有周長和壁厚進(jìn)行比較，計(jì)算破裂后的伸長率及壁厚減薄率；對(duì)碎裂后幾大塊的容器，可按原來的部位組裝進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，并計(jì)算其破裂時(shí)的容積變形及碎塊或碎片飛出距離，飛出破片的重量。
最后檢查容器內(nèi)外表面金屬光澤、顏色、光潔程度。有無嚴(yán)重腐蝕，有無燃燒過的痕跡等。
(2)檢查安全裝置是否完好
當(dāng)容器發(fā)生爆炸事故后，在初步檢查安全閥，壓力表、溫度測(cè)量儀表后，再拆卸下來進(jìn)行詳細(xì)檢查，以確定是否超溫運(yùn)行。
對(duì)壓力表主要檢查進(jìn)氣口是否被堵塞以及爆炸前壓力表是否已失靈。
對(duì)安全閥主要檢查進(jìn)氣口是否被堵塞，閥瓣與閥座是否被粘住，彈簧銹蝕，卡住或過分?jǐn)Q緊，重錘被移動(dòng)等失靈現(xiàn)象，以及安全閥有否開啟過的跡象。必要時(shí)應(yīng)放到安全閥試驗(yàn)臺(tái)上檢查開啟壓力的試驗(yàn)。對(duì)溫度測(cè)量儀表主要是檢查溫度計(jì)或溫度測(cè)量儀表是否失靈。若容器上有減壓閥者，應(yīng)檢查有否失靈現(xiàn)象。
裝有爆破片的容器，可檢查是否已爆破。若未爆破，如有必要應(yīng)作爆破壓力試驗(yàn)，測(cè)定其爆破壓力。
(3)事故現(xiàn)場(chǎng)破壞及人員傷亡情況
壓力容器爆炸后，周圍建筑物的破壞情況，即地坪損壞情況、室頂、墻壁厚度及其破壞狀況，與爆炸中心的距離以及門窗破壞情況與離爆炸中心的距離等。這對(duì)于估算容器爆炸量的計(jì)算有反證作用。人員傷亡，包括受傷部位及其程度，以便確定重傷或輕傷。
另外，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及其周圍有否易燃物燃燒痕跡等也應(yīng)作檢查分析。
2.2 事故過程調(diào)查
容器在發(fā)生事故前的運(yùn)行情況，即物料數(shù)量、壓力、溫度等運(yùn)行參數(shù)是否正常；容器是否滲漏、變形以及異常響聲等。容器開始出現(xiàn)異常現(xiàn)象的時(shí)間，采取的應(yīng)急措施以及安全泄壓裝置的動(dòng)作情況；操作人員所在位置，爆炸過程及現(xiàn)象，如有無閃光、著火、一次或兩次響聲等。操作人員的操作技術(shù)水平，有無經(jīng)過安全培訓(xùn)考試合格等情況，以利于判斷有無誤操作現(xiàn)象。
2.3 壓力容器設(shè)計(jì)、制造情況的調(diào)查
查閱壓力容器技術(shù)資料，檢查設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是否合理，強(qiáng)度是否足夠；檢查壓力容器選材是否滿足工藝要求，制造質(zhì)量尤其是焊接質(zhì)量是否合格；容器使用年限、投產(chǎn)使用年份以及檢驗(yàn)情況等，以便判斷是否因設(shè)計(jì)、制造不良引起的事故。
2.4 技術(shù)檢驗(yàn)和鑒定工作
當(dāng)壓力容器的操作條件比較復(fù)雜，在通過上述事故分析后仍未能確定事故原因時(shí)，需要進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)檢驗(yàn)、計(jì)算和鑒定工作，才能確切地查明事故原因。
2.4.1 材質(zhì)分析
通過分析容器的材質(zhì)成分、性能、核對(duì)制造壓力容器的材料，或檢查容器使用過程中所發(fā)生的變化。
(1)化學(xué)成分檢查
當(dāng)壓力容器發(fā)生事故后，應(yīng)復(fù)驗(yàn)材質(zhì)的化學(xué)成分，或著重檢驗(yàn)對(duì)容器性能有影響的元素成分。對(duì)可能發(fā)生脫碳現(xiàn)象的壓力容器，還要化驗(yàn)表面層含碳量，和內(nèi)層鋼材的含碳量進(jìn)行對(duì)比，以便查明是否由于介質(zhì)對(duì)鋼材的影響，所以復(fù)驗(yàn)化學(xué)成分可鑒別容器是否用錯(cuò)鋼種或運(yùn)行中的影響。
(2)機(jī)械性能測(cè)定
壓力容器的破裂與金屬材料的機(jī)械性能直接有關(guān)。一般是檢查材料強(qiáng)度、塑性，以判斷是否用錯(cuò)材料；對(duì)于低溫下工作的容器，通過金屬材料韌性指標(biāo)(沖擊值)的測(cè)定，即可鑒別容器是否因脆性斷裂破壞的。做機(jī)械性能測(cè)定的試件，可從斷口部位截取，并與其它部位的試件作對(duì)比。
(3)金相檢查
金相檢查觀察斷口及其它部位金屬相的組成，判斷是否有/脫碳0及裂紋性質(zhì)，對(duì)于鑒別事故性質(zhì)作用甚大。例如可以觀察到是穿晶裂紋還是晶間裂紋，觀察裂紋尖端是圓純的還是尖銳的。
(4)工藝性能試驗(yàn)
工藝性能試驗(yàn)主要是鋼材的焊接性能試驗(yàn)、耐腐蝕性能試驗(yàn)等。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)取與破裂容器相同的材料、焊條和焊接工藝，以觀察試樣與破裂容器類同的缺陷的可能性。工藝性能試驗(yàn)往往是事故檢查的一種輔助手段，起驗(yàn)證作用。
2.4.2 壓力容器斷口分析
斷口分析是研究分析破壞現(xiàn)象微觀機(jī)理的一種重要手段。斷口分析可分為宏觀分析和微觀分析兩種。
(1)斷口的搜集及其保護(hù)、保存在壓力容器發(fā)生事故的現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)盡可能地搜集破斷口或碎片截取制成斷口試樣。對(duì)于破斷口，防止沾污表面，并用水玻璃涂其表面防止腐蝕。被沾污了的斷面應(yīng)加以清洗。清洗后的斷口用酒精漂凈，并用熱風(fēng)吹干，保存在干燥器中備用、備查。
(2)斷口宏觀分析
斷口宏觀分析是用肉眼或借助于放大鏡對(duì)斷口進(jìn)行觀察，這是斷口分析的主要手段。
金屬的拉伸斷口，一般由三個(gè)區(qū)域組成，即纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇。根據(jù)這三個(gè)區(qū)域在整個(gè)斷口所占有的斷面積，大體上可確定其斷裂類型。凡脆性斷裂的斷口，纖維區(qū)和剪切唇很小，大部分是放射區(qū)，就是說金屬在斷裂前沒有較大塑性變形，斷裂主要是在高速擴(kuò)展下進(jìn)行的。脆裂斷口還可根據(jù)放射線(常稱人字形)的指向確定裂源的起始點(diǎn)，并可由此查清裂紋的擴(kuò)展情況。需要指出，破裂斷口的裂紋起始點(diǎn)可能不(3)斷口微觀分析
斷口微觀分析是利用光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡對(duì)斷口的微觀形態(tài)進(jìn)行觀察，結(jié)合宏觀分析確定斷裂性質(zhì)。
目前廣泛使用的是電子顯微鏡，它的放大倍數(shù)可達(dá)20000倍。通常使用的是透視式電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。前者是對(duì)用斷口表面復(fù)制的薄膜進(jìn)行觀察，后者則可直接觀察實(shí)物斷口。有的電子顯微鏡配有電子計(jì)算機(jī)，不僅可作斷口定性分析，還可對(duì)斷口的成分作定量分析。
2.4.3 壓力容器事故分析中的計(jì)算
在壓力容器事故分析中，往往要進(jìn)行計(jì)算和液化氣體過量充裝可能性的計(jì)算等工作。
對(duì)壓力容器進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，主要是為了判斷是設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足還是運(yùn)行后因腐蝕減薄導(dǎo)致強(qiáng)度不足的破裂。在強(qiáng)度計(jì)算中測(cè)量的壁厚，應(yīng)注意是破裂前的厚度，而不是破裂變形后的壁厚。對(duì)于在焊縫處破裂的容器，若有未焊透缺陷時(shí)，還要考慮未焊透處的應(yīng)力集中或?qū)ζ趶?qiáng)度的削弱。液化氣體容器的事故分析中，還應(yīng)作過量充裝可能量的計(jì)算，即液化氣體滿液充裝和過量充裝時(shí)，在環(huán)境溫度升高幾度時(shí)，容器將發(fā)生破裂。
3 壓力容器事故綜合分析
壓力容器破裂爆炸事故的調(diào)查分析工作，在經(jīng)過事故現(xiàn)場(chǎng)的觀察檢查和測(cè)量，對(duì)事故發(fā)生過程和容器設(shè)計(jì)、制造、投產(chǎn)后運(yùn)行情況的調(diào)查了解，以及必要的技術(shù)檢驗(yàn)、鑒定和計(jì)算之后，則應(yīng)對(duì)事故原因進(jìn)行綜合分析確定其直接原因和主要原因。由于壓力容器類型繁多，每一次事故均應(yīng)按具體情況作具體分析。
3.1 爆炸事故性質(zhì)及過程的判斷
壓力容器的破裂，有的是在工作壓力下發(fā)生的，有的是在超壓的情況下發(fā)生的。其中有的屬于物理性爆炸，有的屬于化學(xué)性爆炸，所以要具體分析事故原因，首先要正確判斷爆炸的性質(zhì)或過程以及容器破裂壓力等。一般容器破裂及其由此引起的氣體爆炸，可有以下幾種情況：
(1)工作壓力破裂的容器
當(dāng)安全泄壓裝置正確、可靠，容器在破裂前沒有開啟泄放，壓力表也無異常，事故后檢查尚無失效、失靈，操作和工藝條件也屬正常等，無超壓跡象。則可判斷為在工作壓力下的破裂。
工作壓力下破裂的容器，一般是發(fā)生在容器粗制濫造，即壁厚不夠、焊縫有嚴(yán)重缺陷、以及容器長期不作技術(shù)檢驗(yàn)、年久失修和器壁嚴(yán)重腐蝕而普遍減薄的容器。工作壓力下器壁上的應(yīng)力超過材料屈服極限的則少見。
(2)超工作壓力下破裂的容器
當(dāng)容器內(nèi)壓力較多的超過工作壓力而發(fā)生爆炸，象這類事故一般是操作人員違章作業(yè)，超過工作壓力，而容器本身的安全泄壓裝置不全或失靈、失效，器壁上的應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限而發(fā)生破裂，這種破裂一般都有一段增壓過程，故破裂一般都屬于韌性破裂。
(3)化學(xué)反應(yīng)而爆炸的容器
容器內(nèi)化學(xué)反應(yīng)爆炸是指發(fā)生不正常的化學(xué)反應(yīng)，使氣體體積增加或溫度劇烈增高致使壓力急劇升高導(dǎo)致的容器破裂。
發(fā)生化學(xué)反應(yīng)爆炸的容器，其安全閥可能有排放過的跡象，但一般卻來不及全量排放。爆炸后檢查壓力表可發(fā)現(xiàn)指針撞彎、不能返回零位等異?，F(xiàn)象，以及器內(nèi)可能有燃燒的痕跡或殘留物等。
(4)容器破裂后的二次空間爆炸
一般盛裝易燃介質(zhì)的容器，在其破裂后，器內(nèi)逸出的易燃介質(zhì)與空氣混合后，在爆炸極限范圍又發(fā)生的第二次爆炸，這種爆炸一般形成火災(zāi)，往往導(dǎo)致災(zāi)害性事故。容器破裂后的二次空間爆炸，其特征是可以看到閃光和兩次響聲以及常有燃燒痕跡或殘留物等。
3.2 容器破裂型式鑒別
3.2.1 韌性破裂
韌性破裂的容器一般都有明顯的塑性變形，破裂后其最大圓周伸長率常達(dá)10%以上，容器增大率在10%~20%。其破斷口呈暗灰色纖維狀，沒有閃爍的金屬光澤，斷口不齊平。由于材料有較好的塑性和韌性，所以容器破裂后，一般不是形成碎片，而是裂開一個(gè)口子。
3.2.2 脆性破裂
脆性破裂的容器，在破裂形狀、斷口形貌等方面具有一些與韌性破裂相反的特征。即沒有明顯的伸長變形，容器的壁厚一般也無減薄。裂口齊平，斷口呈閃爍金屬光澤的結(jié)晶狀，厚壁容器的斷口上，還常可找到人字形紋路(幅射狀)。由于脆性破裂往往在一瞬間發(fā)生，器內(nèi)壓力無法通過一個(gè)裂口釋放，因此脆性破裂的容器常裂成碎塊飛出。金屬的脆性斷裂是由于裂紋引起的，所以破裂時(shí)實(shí)際應(yīng)力較低。在運(yùn)行中因溫度突變而發(fā)生脆斷的也多見。
3.2.3 疲勞破裂
疲勞破裂是在反復(fù)的交變載荷作用下出現(xiàn)的金屬疲勞破壞。一般的疲勞破壞有如下特征：
(1)由裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展所造成的，它與脆性破裂一樣，一般無明顯的塑性變形。
(2)破裂斷口存在兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)是疲勞裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)展區(qū)，另一個(gè)是最后斷裂區(qū)。兩個(gè)區(qū)域的顏色有明顯的不同。
(3)疲勞與脆性破裂的另一個(gè)不同點(diǎn)是只開裂一個(gè)破口泄漏，而常不產(chǎn)生碎片。容器在反復(fù)交變載荷作用下，由裂紋的產(chǎn)生發(fā)展到斷裂泄漏，比脆性斷裂要慢的多。
3.2.4 腐蝕破裂
常見的壓力容器腐蝕破裂形式有均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕和疲勞腐蝕等，其中最危險(xiǎn)的是應(yīng)力腐蝕破裂，常見的應(yīng)力腐蝕型式及其特征如下：
(1)鋼制容器的氫脆。在容器發(fā)生氫脆后，斷口微觀分析，?？煽吹戒摰拿撎艰F素體組織及脫碳層的深度。破壞的形式是沿晶界擴(kuò)展的腐蝕裂紋。
(2)鋼制容器的堿脆。堿脆是鋼在熱堿溶液和拉伸應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的一種破壞形式。斷裂常發(fā)生在應(yīng)力集中的地方，斷口微觀分析?？砂l(fā)現(xiàn)有沿著晶界分枝型裂紋，斷口上還粘附有磁性氧化鐵。
(3)氯離子引起的奧氏體不銹鋼制容器的應(yīng)力腐蝕斷裂。腐蝕裂紋的特征是穿晶型，且多數(shù)是分枝型裂紋，且多數(shù)發(fā)生在有殘余應(yīng)力的焊縫及其熱影響區(qū)。
(4)疲勞腐蝕?；蚍Q腐蝕疲勞，是金屬材料在腐蝕和應(yīng)力的共同作用下引起的一種破壞形式。具有與疲勞破壞相同的斷口，即斷口常有兩個(gè)明顯不同的區(qū)域，一是腐蝕疲勞裂紋產(chǎn)生的擴(kuò)展區(qū)，另一個(gè)是最后斷裂區(qū)。疲勞腐蝕裂紋多為穿晶分布的。
4 結(jié)束語
一般壓力容器的破壞事故，是一個(gè)涉及設(shè)計(jì)、制造、檢查和使用等各個(gè)環(huán)節(jié)的復(fù)雜問題。設(shè)計(jì)制造部門必須合理設(shè)計(jì)、正確選材、精心制造、嚴(yán)格檢驗(yàn)，使其達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求。但在長期使用中，即使合乎制造質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，由于壓力、溫度、腐蝕介質(zhì)量及各種復(fù)雜因素的聯(lián)合作用，實(shí)際上缺陷還在形成、擴(kuò)展。因此，在使用中加強(qiáng)壓力容器的維護(hù)保養(yǎng)，建立健全規(guī)章制度，對(duì)于防止事故的發(fā)生是非常重要的。
