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化工机械
2011年
蒸压釜爆炸事故分析
沈建民竺国荣黄宏彪张海波
(宁波市特种设备检验研究院)
摘要通过对发生爆炸事故的蒸压釜进行現场调查、安会联锳装置分祈、有限元模拟等手段,确定其
槔炸原为安全联锁茕置失效,签盖在未完会关闭到位时即进行升压,导致啮合齿压贵,釜盖滑脱飞出。
关键词蒸压釜爆炸有服无安全联锁置
中图分类号TQ052.4
文献标识码B
文章编号0254-6094(2011)04-0486-03
2007年4月,某厂蒸压釜在升压过程中发生
最高工作温度183.2℃
爆炸,蒸压釜的一个端盖向前飞出32.2m,剩余部
工作介质饱和恭汽
分由于气体反作用力,整体向后移动约40m。笔1.2事故现场宏观情况
者通过现场实地劫测、访问调查及有限元啮合齿
事故现场如图1所示,爆炸时一端釜盖飞出,
屈服分析等确定爆炸原因,可为类似的压力容器
被釜盖撞击后混凝土
砌块移功斤位
避免发生爆炸事故提供一定的借鉴。
事故现场勘查
电动芦攴架4.7m83m苍益最终落点
1.1蒸压釜基本参数
发生爆炸的蒸压釜1995年出厂,2003年由
第2击点
外地转人该厂时产品质量证明书、安装使用说明
蒸压后的混凝土
加气砌块雌
书齐全。蒸压釜由釜体、釜盖、摆动装置、手摇减
速器、安全装置及支座等组成,其基本参数为
瓮益第槌点
几何尺寸p2000mmx22676mmX
3326mm
生事故的
未发牛事故的
釜初始位
封头/筒体壁厚18/16mm
6台蒸压瓮
腐蚀裕度
T
E增
主要受压元件材料208/16Mn(锻
全容积69.52m
总重26.44t
啮合齿数40
泥凝土砌传
成试域
支座数7个
被商体不
设计压力1.157MPa
倒塌的[同墙
耐压试验压力1.52MPa
工作压力0.98MPa
另一.T.)培
为一工厂制墙
安全阀开房压力1.OMPa
图1爆炸现场示意图
设计温度190℃
沈建民,男,1980年10月生,工程师。浙江省宁波市,315020。
万方数据
第38卷第4期
化工机械
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首先撞到混凝土砖堆上,混凝土砖堆沿铁轨向前像,说明此类快开门结构啮合齿受力并不均匀。
运动10m;釜盖斜向上撞碎一部分混凝土砖块后压溃部位具有金属光泽,齿边缘有明显切割痕迹。
继续飞行,撞到距地面4.5m处电动葫芦架的一从釜体法兰啮合齿上也可发现相应压溃痕迹。
个支柱上,将支柱撞断后釜盖偏右飞行一段距离
4安全联锁装置状况
后落地,釜盖初始位置与最终落点距离为32.2m,
对蒸压釜上的安全联锁装置进行劫查,发现
图2为釜盖上经过两次撞击后的痕迹。一端総盖该蒸压釜上的安全联锁装置存在问题,有焊接改
飞出后气体轴向力不能平衡,固定支座被拉脱,整造痕迹。对操作人员进行询问,发现其在操作时
个简体在蒸汽反冲力作用下向后移动40mオ停依靠目视判断釜盖是否旋转到位,而不是通过安
止。整个爆炸过程类似于爆米花,瓮盖飞出后,釜全联锁装置来保证釜盖旋转到位。图4为与爆炸
体内压力急剧降低,水蒸气体积膨胀,因为混凝土釜同期购入的蒸压釜,其安全联锁装置也存在焊
砖块内存在小孔,这些小孔内的气体也急剧膨胀,接改造迹象,测试其功能时发现釜盖挡板与球阀
将混凝土砌砖炸成碎块,在气流作用下,破碎的混挡板存在较大间隙,在釜盖未旋转到位情况下即
凝土砖块及支架被抛飞,现场可见大范制的碎砖可关闭球阀。这与《固定式压力容器安全技术监
及抛飞的支架。
察规程》中规定的快开门式压力容器应具有的安
全联锁功能不相符"。
第1次撞击紹下的四坑:
700mm x 360mm x 80mm
第2次撞击留下的凹坑:
580mm x 260mm x 20mm
图2釜盖落地后状况
1.3爆炸后啮合齿形貌
图4同规格釜安全联锁置
图3为釜盖法兰齿压溃痕迹,压溃部分长度2啮合齿的有限元模拟
为8mm,啮合痕迹为4mm,可推断出该齿实际啮
正常情况下该蒸压瓮啮合齿完全啮合长度为
合尺寸为12mm。仔细勘査釜盖法兰上每一个70mm,而事故现场观察到啮合齿存在压溃现象,
齿,发现并非每个齿都有压溃痕迹,而且每个齿压齿的啮合压痕长度约为12m。采用有限元方法
长度也不一样,在2-10m之间,40个齿中的对蒸压釜的啮合齿进行分析,计算齿完全啮合和
28个具有压溃痕迹,另12个齿无明显压溃迹齿仅啮合12mm两种状况下齿的受力状况。
以整个齿面完全啮合建模计算,在IMPa内
压溃痕迹:8mm
压下,齿根部最大 Mises应力强度为176MPa,材
料未屈服,这表明正常情况下齿的强度足够,不会
失效。
选取一个齿进行计算,施加内压,模型切割边
合压痕:4mm
界施加相应的周向对称约東2?。啮合齿部位材
料为16Mn(锻),取杨氏弹性模量200GPa,泊松比
0.3,假定材料为理想弹塑性材料,屈服应力取
285MPa。齿之间的啮合作用通过面-面接触单
图3釜盖上啮合齿压溃状况
元进行模拟,当内压为0.9MPa时啮合部位全屈
万方数括