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事故分析报告 编制人 蔚晓栋 刘润东 编制时间 2010年06月09日 指导教师 赵春容 事故分析1 1.前序 压力容器是一种密闭的承压容器，其应用广泛，用量大，但又比较容易发生事故，且事故往往是严重的。与任何工程设计一样，压力容器的设计目标也是对新的或该进的工程系统和装置进行创新和优化，以满足人们的愿望与需要。具体来说，压力容器的设计人员应根据设计任务的特定要求，遵循设计工作的基本规则或规范，以及材料控制﹑结构细节﹑制造工艺﹑检验及质量管理等方面的规则，并尽可能地采用标准。 根据液氨贮罐的工作压力、工作温度和介质的性质可知该设备为一中压常温设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小。故选材料时，主要考虑的强度指标（指σs和σb）和塑性指标适合的材料，内罐贮存低温液氨，故板材采用16MnR低温容器用钢。顶部支架用材，由于结构为杆系结构，考虑到型材供应及费用等原因，可选用16Mn型材和16MnR 板材。为防止介质的应力腐蚀，罐内表面涂环氧树脂防护。外槽为一般保温夹套，选用碳钢材料即可。其中16MnR的机械加工性能、强度和塑性指标都比较好，综合金属的强度、刚度、温度、抗腐蚀能力等方面考虑选用16MnR制作罐体和封头。 由于纯混凝土在低温下使用时，将出现“冻胀”现象，体积膨胀、强度降低，故在外槽内于内罐下制作珠光砂混凝土层，起保冷作用，且对混凝土基础起隔冷作用。夹套内主要保温层用珠光砂填充。 2.球罐低应力脆断的原因和断裂力学的任务 2.1球罐的低应力脆断的早期破坏往往发生在球罐投入使用前的水压试验,而后期破坏则发生在投人使用的运行过程中。通常球罐的前期破坏占失效球罐的1/3 , 后期破坏占2/3。从危险性来看, 显然后一种破坏要严重得多。然而从大量破坏事故的研究中发现, 在设计压力下, 低应力脆断破坏的根本原因是因为球罐中存在着一定尺寸的各种缺陷和裂纹,它们的存在显著地减小了结构材料的实际强度, 降低了球罐的抗断裂能力。这些缺陷和裂纹一部分是在球罐的加工制造过程中产生的,如钢材冶炼、轧制、压力加工、热处理、焊接中产生的偏析、气孔、夹渣、未焊透、裂纹等。另一些则往往是在球雌使用过程中产生的, 如疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹等。其中最严重的缺陷是裂纹, 在球罐受载时裂纹尖端附近将产生应力集中, 然而是否会导致断裂还将决定于材料的性质, 即材料对缺陷的存在是否敏感, 如果裂纹扩展前在裂纹尖端先产生相当大的塑性变形!如韧性材料? 使应力充分松驰,就能避开脆性断裂。但由于某些原因, 如材料的局部强化!脆性材料?, 应力集中得不到充分松驰? 或零件尺寸较大, 限制了塑性变形区的发展? 或高速加载、低温、中子辐照、介质腐蚀等使材料脆化, 或裂纹尺寸过大, 都将使裂纹尖端突然开裂, 造成脆断。断裂力学与材料力学的根本区别就是引入了裂纹, 它是金属材料低应力脆断破坏的根源, 也是疲劳破坏、应力腐蚀断裂发生发展的结果。断裂力学则可用于在役球堪使用期进行安全性评定。 2.2水压试验低应力脆性破坏的防治 要保证球埔的安全, 首先在球罐建成后的水压试验时要防止发生低应力脆性破坏, 也就是要从球峭的设计、选材、制造、检验、返修等环节设法在满足使用的情况下尽量降低球罐的应力水平, 减小缺陷的尺寸和改善材料的断裂韧性。改善球峪材料断裂韧性的途径材料的断裂韧性反映了材料抗裂纹扩展的能力, 它的高低决定了球罐防脆断的一种能力, 应引起我们的重视 2.2.1正确选材 设计选材时应根据工作环境的恶劣情况选择具有较好断裂韧性的材料作球罐材料, 特别是在较低温度下工作时, 一定要保证球罐最低工作温度高于钢材脆性转变温度, 以免在低温工作时由于断裂韧性明显降低而发生脆断 2.2.2改善焊区的韧性 以往焊接一直沿用“ 等强度” 原则来选择焊缝材料, 以确定焊接工艺。按这个原则, 要求焊缝有不低于母材的强度, 必要时对焊缝其它 性能指标作一定牺牲, 对具有较高强度的材料, 按此原则有时会出现低应力脆断, 因这时显得韧性不足。这时应采用“ 等韧性” 或“ 等性能” 原则才能使焊区不致成为球罐的薄弱环节, 以避免脆性断裂。 在球罐焊接中, 为确保接头质量, 应选塑、韧性好, 磷、硫含量低, 扩散氢含量低的碱性优质焊条。通过焊接参数、工艺的控制以获得细晶粒和韧性较好的显微组织, 也是改善焊接接头区韧性的一个重要措施。 2.2.3选择适宜的热处理工艺 良好的热处理工艺不仅可降低焊接残余应力, 还能较好地改善焊接接头区材料的断裂韧性, 提高球罐的抗断裂能力。严格耐压试验规程 耐压试验对球罐来说是一次超压试验, 有一定危险性, 应做好一系列准备工作, 严格按试验程序进行, 必要时也可用声发射仪器来进 行监控。耐压试验中, 试验介质的温度