案例：高壓列管式冷凝器（以下簡稱冷凝器）是3000噸/年合成氨廠的配套設(shè)備。于1974年投產(chǎn)的某省兩個化肥廠使用的氨冷凝器于1981年相繼發(fā)生爆炸事故。為分析事故的原因，除對爆破的冷凝器進(jìn)行常規(guī)的力學(xué)性能、化學(xué)成分、金相、原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析和采用電鏡檢查外，還選擇了11個廠，對同類型的28臺氨冷凝器的使用情況做了詳細(xì)的調(diào)查和檢查，發(fā)現(xiàn)各廠的使用情況各不相同。有的廠使冷凝器長期處于( 230～260)×102kPa壓力下使用，有的廠管理比較混亂，有的廠使用比較正常。經(jīng)很聲波探傷檢查氨冷凝器的環(huán)焊縫發(fā)現(xiàn)，28臺中有4臺存在約6～15mm深、80～440mm長的裂紋，還有3臺也有不同程度的缺陷存在。通過分析與調(diào)查結(jié)果表明，冷凝器的操作使用條件對設(shè)備的安全使用至關(guān)重要，使用工況很過了原設(shè)計條件，長期處于很壓或很低溫下運(yùn)行，都會使 焊縫根部裂紋萌生擴(kuò)展，以致造成疲勞破壞進(jìn)而發(fā)生爆炸。
冷凝器發(fā)生爆炸事故所涉及的因素很多，如設(shè)計結(jié)構(gòu)、制造質(zhì)量、原材料質(zhì)量和使用 條件等。而這些因素總是伴隨在一起產(chǎn)生的。但其中一個起主導(dǎo)作用的因素，即事故發(fā)生的主要因素，要在做大量試驗研究和分析工作之盾才能作出較為正確的判斷。兩個廠氨冷凝器發(fā)生爆炸事故的原因可歸納如下。
①從冷凝器斷口上宏觀、微觀分析表明冷凝器的爆破是屬于疲勞破壞。據(jù)運(yùn)行情況調(diào)查，該設(shè)備在使用期間壓力波動范圍很小，開停車次數(shù)也不多，根據(jù)這種工況，是不可能產(chǎn)生疲勞破壞的。那么疲勞源來自何處呢？一種可能是由于管道振動而引起設(shè)備共振而發(fā)生疲勞破壞，但管道柔性很大，強(qiáng)度遠(yuǎn)低于設(shè)備，而管道未發(fā)生破壞事故，因此這種可能性不大；另一種可能是來自冷凝器管內(nèi)外溫度變化，引起溫差應(yīng)力的變化，致使冷凝器發(fā)生破壞。據(jù)調(diào)查，冷凝器采用了新工藝流程，改變了操作溫度，低壓殼體內(nèi)的液氨蒸發(fā)溫度隨生產(chǎn)負(fù)荷變化而變化。從應(yīng)力分析計算結(jié)果可知，溫度變化15℃時，溫差所引起的應(yīng)力達(dá)到6×104kPa，占總應(yīng)力的20%，已達(dá)到低應(yīng)力疲勞的條件。使用工況遠(yuǎn)很出了原設(shè)計條件，則必然導(dǎo)致冷凝器的疲勞破壞，這正是事故的癥結(jié)所在。
②從被探測的28臺冷凝器的環(huán)焊縫的數(shù)據(jù)、疲勞爆破試驗及爆破斷口分析可知，氨 冷器環(huán)焊縫根部存在著程度不同的未焊透或未熔合等缺陷。這說明其制造質(zhì)量不好，而在使用條件正常的情況下，尚未發(fā)生爆炸事故。
③高壓列管式冷凝器的球形封頭與管板連接采用單面焊接結(jié)杓，有其不足之處。要 求環(huán)焊縫完全焊透確有一定困難，如稍有不注意，易產(chǎn)生焊縫根部未焊透或未熔合缺陷。此外，對制造工藝未提出特殊要求，這樣，在此種缺陷下，必然加大焊縫根部的應(yīng)力集中，導(dǎo)致冷凝器加速破壞。
事故教訓(xùn)與防范措施如下：
①嚴(yán)格控制冷凝器的使用條件，如果生產(chǎn)需要采用新的工藝流程，一定要進(jìn)行應(yīng)力分析計算。如果其計算結(jié)構(gòu)達(dá)到或接近了低應(yīng)力條件，切不可盲目實施新工藝。
②改進(jìn)高壓列管式冷凝器的球形封頭與管板連接的結(jié)構(gòu)型式。
③保證焊接質(zhì)量，特別是球形封頭與管板連接的環(huán)焊縫，不允許在焊縫根部出現(xiàn)未 焊透或未熔合缺陷。
④定期檢查，如發(fā)現(xiàn)裂紋產(chǎn)生或裂紋擴(kuò)展，應(yīng)及時修復(fù)。
