冷卻器水壓試驗造成爆
炸事故
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冷卻器水壓試驗造成爆炸事故【事故概況、經過】
2001年2月9日，某壓力容器制造廠對新制的冷卻器進行出廠前水壓試驗。當時正值冬令時節，氣溫較低，加壓水溫在4～5℃，水壓試驗從上午10:00開始，至11:00時壓力升到7.0MPa，工人停泵午餐休息，下午12:00繼續啟動泵加壓，到下午1:15水壓升至37MPa時，發生了爆炸事故。
爆炸事故發生在水冷卻器管箱無折邊球形封頭與管板相連接處，基本上是沿著封頭與管板相接焊縫處沿管板側斷裂，封頭裂成3塊（2塊較大，1塊較小），有1塊較大的飛出后撞在附近的平板車上反彈，致使中間也開裂，并造成1人重傷。
【事故原因分析】
1結構簡介
該水冷器為U形管換熱器。管程走高壓合成氣，操作壓力為31.4MPa，水壓試驗壓力為39.0MPa；殼程走冷卻水，操作壓力為0.6MPa。其結構與參數為：管程封頭部分為無折邊球形封頭，球半徑為710mm，封頭壁厚為
85mm，由13MnNiMoNbR厚板沖壓而成；殼程為圓筒形，直徑為1300mm，壁厚為12mm；水冷器的管板厚360mm，由20MnMo鍛件加工而成。管板與封頭的焊接采用自動焊，焊絲為H10Mn2。
2事故原因分析
事故的原因是多方面的，主要原因如下:
2.1斷裂的性質
2.1斷裂的性質
斷口的宏觀形貌觀察與檢查發現，所有斷口的斷面無明顯的收縮或減薄，斷裂完全是脆性的。整個斷口表面呈現清晰的放射紋，由放射紋排列的方向和斷口的顏色很容易辨別出裂源，它是一條最大深度達23mm，長度為200mm的裂紋。由裂紋斷面的顏色可以看出，該裂紋是在爆炸斷裂前由低應力脆斷引起的，它的形成可以認為是斷裂的第一階段，在試驗壓力升到37MPa時，開始了斷裂的第二階段，即斷裂失穩階段，所產生的斷口表現出快速失穩斷裂的典型特征形貌。另外在斷口的其他部位，還可
見有較多的焊接氣孔和夾渣，這表明斷裂主要發生在焊縫上。
2.2斷裂的力學原因
有限元應力分析的結果表明，在封頭與管板連接處，其軸向應力（因為裂紋是周向的）沿壁厚分布不均勻，其中最大軸向應力為301.3MPa，最小應力為32.1MPa。
對結構的斷裂分析是根據宏觀檢查的裂紋尺寸及有限元分析得到的應力結果，經分析，該結構產生脆性斷裂。
2.3斷裂的制造原因
斷口金相磨片照片可見，斷裂是發生在封頭與管板相連的焊縫上，并沿著接頭區的焊接缺陷擴展，這些焊接缺陷有氣孔、夾渣、層間未焊透、再熱裂紋和冷裂紋等，因此焊接缺陷是引起爆炸斷裂的主要原因。
斷口附近的金相顯微組織分析表明，該處的組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體呈網狀連續分布于晶界，具有該組織的珠光體鋼塑性儲備會出現明顯的降低，并伴有解理型脆性破裂，這類顯微組織的出現是由于不當的焊接過程而引起的。
對斷口的啟裂區和擴展區進行掃描電鏡觀察分析，結果表明其啟裂區斷口形貌有沿晶撕裂和穿晶塑性韌窩，并發現有大量的氣孔和夾渣，這是冷裂紋的典型特征形貌；擴展區的斷口形貌以解理、準解理為主，僅在
斷口的最后斷裂區才見到塑性韌窩和解理、準解理的混合斷口形貌特征，這也表明材料的塑性儲備不足，這與斷口的金相分析結果是一致的，它再一次表明焊接過程的不當是此次爆炸事故的重要原因。
2.4斷裂的試驗原因
水冷器水壓試驗時的水溫偏低，未能達到材料壓力試驗溫度的要求(高于15℃)，使材料塑性降低；同時水壓試驗時，本應該連續進行試驗，中間不能停頓，而本次水壓試驗中間停泵1h；再有水壓試驗時由于排氣結構設置欠妥，致使水冷器內氣體未能排盡，也加大了斷裂時的能量。
本起事故發生的根本原因是在球形封頭與管板連接處的焊接缺陷未能檢測出來，因此導致水壓試驗時的爆炸。
【對策措施】
（1）壓力容器的制造是產品質量的根本保證，尤其是承受高壓的、由高強度鋼制造的容器。焊接工藝（焊接材料、焊前預熱、焊接電流與電壓以及焊后熱處理等）的制定與考核，以及實際施焊過程一定
要嚴格。
（2）壓力容器的檢驗是保證產品完好的重要手段，尤其是對容器、封頭、管板等厚壁件的焊縫檢驗。
