【事故概況、經(jīng)過】
??????????? 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(jié)束后的外管系安裝和氮?dú)庵脫Q過程中，發(fā)現(xiàn)內(nèi)罐殼壁出現(xiàn)多處內(nèi)凸變形，內(nèi)罐罐底進(jìn)出料管附近嚴(yán)重隆起，距出料管左側(cè)4.5 m處罐壁與罐底焊縫熱影響區(qū)形成0.5 m的裂口，使得內(nèi)外罐壁之間的珠光砂進(jìn)入內(nèi)罐內(nèi)和隆起罐底下，在內(nèi)罐內(nèi)堆起兩個小山坡，造成丙烯罐的失效破壞。
該貯罐從2002年11月起，開始下料、組裝、焊接和檢驗(yàn)。焊工經(jīng)考試合格。2003年5月內(nèi)罐經(jīng)充水試驗(yàn)合格，內(nèi)罐罐體氣密性試驗(yàn)(14 kPa)合格。6月上旬內(nèi)罐清洗合格，封內(nèi)罐人孔；外罐合格封外罐。然后將罐底出料管與泵區(qū)管線連接(組裝過程中存在強(qiáng)行組裝現(xiàn)象)；并拆除出料管上的切斷閥，安裝3〃軟管，向貯罐內(nèi)通入氮?dú)庵脫Q干燥。同時在外方專家指導(dǎo)下，負(fù)責(zé)安裝的公司拆除出料管與貯罐外殼壁間膨脹節(jié)的4個定位保護(hù)螺栓。6月中旬干燥作業(yè)合格，回裝切斷閥并恢復(fù)出料管線時，發(fā)現(xiàn)出料管向外罐內(nèi)縮80mm，當(dāng)即用電視探頭對接管部位及內(nèi)罐壁進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有殊光砂進(jìn)入內(nèi)罐。日后接通4〃連通管線，準(zhǔn)備進(jìn)行罐內(nèi)儀表風(fēng)置換，此時發(fā)現(xiàn)出料管繼續(xù)向外罐內(nèi)收縮，因此停止儀表風(fēng)置換，更換成10〃連通管線進(jìn)行罐內(nèi)置換，然后檢查人員進(jìn)入內(nèi)罐檢查，發(fā)現(xiàn)貯罐內(nèi)壁出現(xiàn)多處內(nèi)凸變形，罐底底板嚴(yán)重隆起，距出料管左側(cè)4.5 m處罐壁與罐底焊縫熱影響區(qū)形成0.5 m的裂口，珠光砂由此裂口進(jìn)入內(nèi)罐內(nèi)，致使該罐不能投入使用。
【事故原因分析】
???????? 1? 貯罐結(jié)構(gòu)簡介
?????????? 該罐是由日本TOYO工程公司按美國石油協(xié)會API620.10.EDI 2002規(guī)范設(shè)計(jì)，由某安裝公司負(fù)責(zé)建設(shè)的20 000 m3大型低溫立式貯罐。
??????????? 其基本結(jié)構(gòu)為具有內(nèi)、外圓筒的平底貯罐，內(nèi)、外筒直徑分別為34.9m和36.3m，內(nèi)、外筒高度分別為21.8m和23.15m。其材料分別A537 C1.2和A283C(相當(dāng)于我國16MnR)和A516-60。內(nèi)筒平底板厚6.4 mm，外罐為拱形頂，內(nèi)筒頂蓋為懸掛在外罐頂型鋼骨架上的平蓋，內(nèi)、外罐之間有保溫材料包裹及充填珠光砂。
（1）設(shè)計(jì)時余量不足是造成本次事故的內(nèi)在原因。
??????????? 該貯罐的設(shè)計(jì)在強(qiáng)度和剛度方面雖然符合API620規(guī)范的要求，但存在余量太小，致使在施工、安裝和氮?dú)庵脫Q中稍有不慎，就會導(dǎo)致薄弱環(huán)節(jié)的失效。本貯罐在施工和氮?dú)庵脫Q時產(chǎn)生的3～5層內(nèi)環(huán)板變形和底板的隆起說明了這點(diǎn)。
??????????? 在內(nèi)罐罐壁的強(qiáng)度設(shè)計(jì)時，沒有計(jì)及罐體自重引起的軸向壓縮應(yīng)力，沒有考慮鋼板的負(fù)公差，而設(shè)計(jì)余量又幾乎為零，致使內(nèi)罐壁的強(qiáng)度不足(按第三強(qiáng)度理論)。
??????????? 在內(nèi)罐壁的剛度設(shè)計(jì)時，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(dāng)量厚度，設(shè)計(jì)時沒有計(jì)及大型貯罐罐體可能產(chǎn)生的橢圓度和鋼板的負(fù)公差，使設(shè)計(jì)余量十分微小，甚至使內(nèi)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(qū)管線連接時的強(qiáng)行組裝和氮?dú)庵脫Q過程中，與外罐相連的膨脹節(jié)保護(hù)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(xì)的力學(xué)分析，即在出料管切斷閥端施加不同的載荷時，計(jì)算切斷閥端產(chǎn)生的軸向位移，計(jì)算得到當(dāng)軸向位移與安裝時切斷閥端與管端間隙相一致時，罐體所受到的作用力。罐體在該力的作用下，會使內(nèi)罐體底板產(chǎn)生隆起變形，隆起高度隨著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(jié)保護(hù)螺栓的拆除，在出料管端由于罐根閥的重量將對內(nèi)罐壁產(chǎn)生較大的彎矩，并將增加內(nèi)罐底板的隆起變形。
（3）置換過程中，珠光砂的吸濕膨脹是造成罐壁變形的主要原因，在內(nèi)罐底板已隆起和進(jìn)入珠光砂后，置換過程中可能出現(xiàn)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(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可見，內(nèi)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)，再由于加裝時天氣潮濕，裝填后的珠光砂吸濕會使側(cè)壓力增大，從而導(dǎo)致內(nèi)罐壁的變形。這點(diǎn)在后來珠光砂的卸除過程中，珠光砂極難流出的現(xiàn)象也得到了證明。
??????????? 同時，在內(nèi)罐氮?dú)庵脫Q過程中和置換結(jié)束時，有可能產(chǎn)生內(nèi)外罐環(huán)形空間內(nèi)的壓力超過內(nèi)罐內(nèi)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(qiáng)制組裝已經(jīng)使內(nèi)罐底板隆起，珠光砂已進(jìn)入罐底，在外壓力作用下會加劇罐壁的變形和內(nèi)罐底板的隆起，因?yàn)榈装逯睆酱?34.9m)，而且厚度很薄(只有6.4 mm)，它承受壓力能力很低，只要稍有壓力就會使底板變形而隆起。
【對策措施】
??????????? （1）設(shè)計(jì)質(zhì)量是設(shè)備安全的根本保證。即使對從國外進(jìn)口的設(shè)備，也一定要加強(qiáng)檢驗(yàn)。其檢驗(yàn)不僅是對制造成品的質(zhì)量檢驗(yàn)，保證不存在制造缺陷，而且要對它的原始設(shè)計(jì)資料進(jìn)行審核，并將審核結(jié)果指導(dǎo)隨后的安裝施工和生產(chǎn)。
?????????? （2）設(shè)備的制造與安裝是設(shè)備安全的基本保障。在設(shè)備的組裝過程中，嚴(yán)禁強(qiáng)行組裝和野蠻施工，這一原則應(yīng)貫穿在設(shè)備的整個安裝過程中。否則將會給設(shè)備帶來過大的附加應(yīng)力和殘余應(yīng)力，即使在安裝過程中不產(chǎn)生事故，也會給設(shè)備在后來的使用帶來極為不利的影響。尤其是對大型的薄殼結(jié)構(gòu)。
????????? （3）設(shè)備的按章操作是確保安全的基本條件。在設(shè)備試用與運(yùn)行過程的每一個環(huán)節(jié)，都應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行，切不能有絲毫的松懈，任何疏忽都將給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來威脅。
?