化工企业管道破裂爆炸原因及防控措施

化工企业管道破裂爆炸原因及防控措施发生管道破裂与爆炸主要原因有以下几个方面：管道设计不合理管道挠性不足由于管道的结构、管件与阀门的连接形式不合理或螺纹制式不一致等原因，会使管道挠性不够。如果发现这种情况，又未采取适宜的固定方法，很容易因设备与机器的振动、气流脉动而引起管道振动，从而致使焊缝出现裂纹、疲劳和支点变形，最后导致管道破裂。管道工艺设计缺陷这是一个管道工艺设计问题，如氮气与氧气的管道连接在一起，操作中误关闭充氮阀门，致使氧气进入合成水洗系统，形成爆炸性混合物，会导致整个系统（包括管网）爆炸。还有，在管道设计中没有考虑管道受热膨胀而隆起的问题，致使管道支架下沉或温度变化时因没有自由伸长的可能而破裂。预防措施（1）管道应尽量直线敷设，平行管的连接应考虑热膨胀问题。（2）置换或工艺用惰性气体与可燃性气体管道，应装设两个阀门，中间应加装放空阀，将漏入的氧气放空，防止氧气窜入到氮气管道。喷嘴氧气进口管道的氮气置换，可采用中压蒸汽置换吹扫，以免氧气与氮气管道相连通。材料缺陷、误用代材等由于材料本身缺陷如管壁有砂眼，弯管加工时所采用的方法与管道材料不匹配或加工条件不适宜，使管道的壁厚太薄、薄厚不均（如φ56×7的精炼气总管壁厚相差0.5～1.5mm；管道冷加工时，内外壁有划伤，使壁厚变薄，在腐蚀介质作用下，易产生应力腐蚀，加速伤痕发展以至发生断裂）、椭圆度超过允许范围。选用代材不符合要求或误用材料的误用在设计、材料分类和加工等各个环节都有可能发生，如误用碳钢管代替原设计的合金钢管，将使整个管道或局部管材的机械强度和冲击韧度大大降低，从而导致管道运行中发生断裂爆炸事故，这在国内外都有深刻的教训。焊接质量低劣管道的焊接缺陷主要是指焊缝裂纹、错位、烧穿、未焊透、焊瘤和咬边等。预防措施（1）严格进行材料缺陷的非破坏性检查，特别是铸件、锻件和高压管道，发现有缺陷材料不得投入使用。安装后，进行水压试验，试验压力应为工作压力的1.5倍。（2）按管道的工艺条件正确选择钢管形式、材质，切不可随意代替或误用。（3）对管道的焊缝进行外观检查和无损检验，确保焊接质量。违章作业、操作失误在停车检修和开车时，未对管道系统进行置换，或采用非惰性气体置换，或置换不彻底，空气混入管道内，氧含量增加。如果其浓度未达到爆炸极限，混入管道的氧气与其内的可燃性气体发生异常反应，反应后产生的压力远超过其设计压力，则使管道随设备一起发生破坏。如果其浓度达到爆炸极限，爆炸性混合气体就有发生爆炸的危险。检修时在管道上（特别是高压管道）未装盲板，致使空气与可燃性气体混合，形成爆炸性混合气体，检修动火时发生爆炸；或在检修完工后忘记拆除管道上的盲板，开车时因截断气体或水蒸气的去路，造成憋压而爆炸。检修脱洗塔放水后，空气进入管道内与洗涤水中溢出的氢气混合，形成爆炸性混合气体，用铁质工具堵盲板时产生火花而爆炸。用蒸汽吹扫管道时，因忘记关闭或未关严蒸汽阀门；紧急停车检修时，因忘记及时打开煤气发生炉盖板、放空阀，又未作吹扫处理等，以及水封被堵死、止逆阀失灵、突然断电、鼓风机停止运行等原因，造成可燃性气体（如煤气）管道与水蒸气管道，煤气管道与空气管道，煤气或重油管道与氧气管道之间产生压差，致使可燃性气体（如煤气）、重油倒流人正在检修中的水蒸气管道、处于常压状态下的空气总管道和氧气管道中，形成爆炸性混合气体，而引起管道爆炸。因氧含量超标（氧含量高达3%），化学反应（变换反应）压力超高使管道超压，或中压裂化气导人低压水管道时超压，当超过管道的强度极限时而破裂或遇火爆炸。违章作业和检修中违章动火。为综合利用能源，误将水电解产生的氢气的一部分用来与煤气混烧，在混烧中因掺入的氢气中混入空气，遇环己酮脱氢炉的火嘴明火而爆炸；检修时未作动火分析就进行检修造成爆炸。预防措施（1）在停车检修和开车时，应按规定进行管道系统的置换吹扫工作，经检查确认合格后，方可动火或开车。（2）检修前后，应按规定进行管道盲板的抽堵工作，采用正确的抽堵方法，切不可用金属工具，以免造成火花。（3）发现可燃性气体（如煤气）倒流入蒸汽（或空气、氧气）管道时，应立即提高蒸汽压力或拆开蒸汽管道上的法兰分段吹扫。因突然断电停车时，应按规定及时打开炉盖、放空阀，切断空气总阀，防止煤气倒流入空气总管。建议增设紧急停车联锁装置和空气总管防爆膜，预防万一。（4）严格控制氧含量，当合成氨厂半水煤气的氧含量1%时，必须切断氧气，防止高压气体进入低压管道。发现压力超高时应采取紧急措施。（5）严禁将易形成爆炸性混合气体的氢气与煤气混烧，如工艺需要必须采用此办法时，要有极严格的安全措施。严格执行动火的有关规定，动火前必须作动火分析，确认合格后，办理动火证，且在非禁火区内方可动火。维护不周管道长期受母液、海水腐蚀，或长期埋人地下，或铺设在地沟内与排水沟相通，被水浸泡，腐蚀严重而发生断裂，致使大量可燃性气体外泄，形成爆炸性混合气体。装有孔板流量计的管道中，因流体冲刷厉害，壁减薄严重而破裂。因气流脉冲使所连接的化工机器与设备振动干扰，引起管道剧烈振动而疲劳断裂。管道泄漏严重，引起着火。有油润滑的压缩机管道，高温下积炭自燃引起燃烧爆炸。管道承受外载过大，如埋入地下的管道距地表面太浅，承受来往车辆重载的压轧使管道受损（如140m长的管线多处破裂），或回填土压力过大，致使管道破裂。压力表、安全阀失灵（如压力表、安全阀管道堵塞），致使管道、设备超压时不能准确反映压力波动情况，超压下不能及时泄载。预防措施（1）定期检查管道的腐蚀情况，特别是敷设埋人地下的管道，应按有关规定或实际情况进行修复或更换。（2）控制孔板的流速，定期检查其磨损情况。（3）采取合理的管道布置和妥善的加固措施，在进出振动较大的化工机器和设备的附近，应设置缓冲装置，以减轻对管道的干扰。发现严重振动时，应及时设法排除。（4）定期检查管道的泄漏情况，查明原因，及时采取有效措施。（5）合理选择气缸润滑油，保证油的质量，按说明书的要求注油，油量适当、适时。采取先进水质处理工艺，定期清理污垢，严格控制排气温度。应装设油水分离器，及时排放中间冷却器、气缸和管道内的油水。压缩机吸入口处应装设滤清器，贮气罐应放在阴凉位置。（6）按规定要求铺设地下管道，避开交通车辆来往频繁、重载交通干线或其他外载过重的地域，且回填土适度。（7）定期校验压力表，重新调整安全阀开启压力，发现压力表、安全阀失灵时应及时修复或更换。管道发生断裂、爆炸事故的原因是多方面的，而且造成同一起管道破裂爆炸事故往往不是某一种原因，因此在这些事故原因统计中，大都是按第一位原因计算事故件数的。由上述分析可知，发生管道破裂、爆炸重大事故的主要原因是由于管道内外超载、管道内可燃性气体混入空气或可燃性气体倒流人空气系统形成爆炸性混合气体，遇明火爆炸引起的。当然，发生此类事故的原因虽多，但操作失误、违章作业和维护不周的情况占绝大多数，其次是因设计、制造、安装、检修不合理引起的。总结在危险化学品事故直接原因中，防护、保险、信号等装置缺乏或有缺陷是导致事故的最大原因，违章作业和维护不周对产生事故的影响也极大。