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郑州LNG子母罐泄漏事故分析

  
评论: 更新日期:2012年03月09日
    2006年,为缓解郑州市冬季供气紧张的局面,同时增强郑州市气源战略储备能力,郑州燃气投资建设了1#、2#LNG子母罐,子罐材质为OCr18Ni9,母罐材质为16MnR,两台储罐内各设7台子罐,工作压力为0.35~0.6MPa,容积均为250m3,各子罐之间由气相、液相盘管相连,子母罐夹层用膨胀珍珠岩填充,储气能力总和为200万Nm3,主要作为冬季的补充气源和调峰使用。
    2008年底,郑州燃气股份有限公司LNG储罐夹层出现可燃气体浓度,经多方论证、开罐检修,最终排除故障使设备恢复正常使用,该事件历时406天,造成直接经济损失100余万元。
    一、事故经过
    2008年11月,LNG销售分公司运行人员在例行巡检时发现1#子母罐夹层出现可燃气体浓度,针对这一情况,郑州燃气组织相关技术人员和厂家及河南省锅炉压力容器安全检测研究院的相关领导进行分析,鉴于夹层浓度极小(采用XP-311式可燃气体检测仪检测为“L档6”,实际浓度约为0.3%),同时正值冬季用气高峰期,无法检修,遂采取24小时对夹层压力及浓度进行监控,观测夹层压力和浓度的变化情况,每小时记录一次:降低液位至50%,1#罐只出不进;降低1#罐运行压力至0.35MPa等措施确保1#罐平稳供气,在此期间,夹层压力和浓度状况稳定,未出现异常。
    2009年3月,供气高峰期已过,1#子母罐存在的问题引起了公司领导及公司安全技术部的高度重视。为了查明可燃气体浓度产生的原因,首先对夹层氮气气体成分检测和对可燃气体通过氮气系统进入夹层的可能性进行试验分析,将氮气系统隔离后对夹层进行吹扫。吹扫后夹层浓度明显降低,但四小时后重新检测数据显示,夹层可燃气体浓度恢复至吹扫前数值。对这一现象公司组织召开了多次研讨会议进行分析,认为子罐本身和盘管(不锈钢管)的缺陷造成泄漏的可能性不大;泄漏点极有可能出现在上、下盘管于罐体的连接的管件部位,其形式可能有两种,一种是蝶形针孔,其进一步发展的可能性较小;另一种是裂纹,是由于冲压加工时局部材质减薄过度及不均匀等所引起,当压力升高时容易开裂发生缝隙泄漏,但裂纹不会超出管件部位。因开罐检修费用较大,为进一步确定夹层浓度的产生系子罐或盘管出现泄漏所致,公司决定对1#罐进行阶梯式升压试验,因之前采用的检测设备为XP-311式可燃气体检测仪,该仪器采用燃烧式检测方法,夹层中的混合气体中含有大量氮气,检测结果误差较大,为确保数据检测的准确性,在1#罐顶部呼吸阀位置加装了红外式可燃气体检测仪,并将液位下降至0.7m,以确保升压、稳压过程中出现大量泄漏时可以尽快出液排除危险,保障人员和设备的安全。5月18—21日,LNG销售分公司协同公司安全技术部组织了升压试验,试验过程共分三个梯度进行,升压梯度分别为:O.35MPa~0.45MPa,0.45MPa~0.55MPa,0.55MPa~O.59MPa,每梯度完成后稳压24小时,每小时记录数据一次。升压前红外式可燃气体检测仪显示数据为239.32(夹层气体为可燃气体与氮气混合物,燃气浓度为11.97%),每一梯度升压、稳压过程中顶部浓度均有不同程度上升,当压力升至0.59MPa后仅稳压4小时,红外式可燃气体检测仪显示数据为290.16(燃气浓度为14.51%),由此可以判断子罐或盘管出现泄漏,公司决定进行开罐检修。
    在储罐生产厂家的协助下制定了具体的检修方案,放散1#罐中存储的LNG,通过扒砂口及人孔进行扒砂作业,随后技术人员进入夹层对管件、焊缝及子罐本体进行升压检测(以氮气为介质将子罐及盘管系统升压至0.5MPa),检测发现罐内项部BOG盘管与四号子罐BOG支管连接三通的肩颈部位出现裂纹,裂纹长度约3.50m。公司委托河南省锅炉压力容器安全检测研究院对1#罐内27个三通(包括出现裂纹的三通)进行了硬度及磁性检测,检测结果显示:所有三通肩颈部位硬度出现不同程度超标(GB/T 12459—2005《钢制对焊无缝钢管》中规定奥氏体不锈钢布氏硬度不应高于190),大多数三通具有较强磁性,部分管道也具有较强磁性,说明管件冲压后热处理不合格。随后将裂纹三通送往国家金属制品质量监督检验中心进行金相组织分析及成份的测定,结果显示三通本身材质不合格,检测数据与规范标准值对比如下:
项目 碳C 硅Si 锰Mn 硫S 磷P 铬Cr 镍Ni
检测值 0.089 0.77 0.66 0.007 0.035 17.73 8.8
规范标准 ≤0.07 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.035 ≤0.03 17.00~19.OO 8.00~"11.00
因1#、2#储罐同期建设,所采用的是同一厂家同批生产的管件,因此2#罐同样存在类似的问题,遂对1#、2#罐在线检测硬度超标的内外所有管件和管道进行更换维修,消除了这一重大隐患。
    二、事故原因分析
    1、直接原因:
    此次储罐内部盘管泄漏系低温三通管件出现应力裂纹所致。
    2、间接原因:
(1) 生产厂家在储罐建设时,对采用的管件未进行全面的深冷实验和材质检测,致使所使用的管件、管材不合格;
(2) 工程施工时,监理单位、特种设备管理部门把关不严,劣质管没有及时发现。
    3、责任分析:
    (1) 该事故的起因系储罐制造厂家使用不合格管件、管材所致,生产厂家是该事故的直接责任人和主要责任人;
    (2) 监理单位、特种设备管理部门监管不到位,负有管理责任。
    三、处理措施
    因储罐制造厂家在储罐建设过程中使用了材质不合格的管件、管材,在运行过程中未出现超压(超过设计运行压力)、压力波动较大等现象,因此管件出现裂纹系本身不合格所致,厂家对该事故负全部责任,负担检修过程中发生的所有
    四、预防措施
    (1) 规范施工过程中对监理人员的管理和约束,明确监理公司的职责和责任,杜绝走过场的现象发生。
    (2) 加强与特种设备管理部门的沟通,提高监检的有效性和准确性,对建设单位负责。
    (3) 弥补管理漏洞,加强员工教育,规范运行巡视程序,提高员工发现问题、处理问题的能力。
    郑州华润燃气近三年事故总体概况统计及分析
    住宅用户方面,2008年共发生7起事故,其中户内爆炸5起,使用热水器中毒1起,爆燃1起,共伤4人,死亡1人。2009年发生事故11起,其中户内爆炸事故6起,火灾5起,烧伤5人。2010年1月份至今共发生8起事故,其中爆燃l起,胶管燃烧2起,热水器着火1起,着火事故2起,干烧事故2起,未造成人员伤亡。
    管网外力破坏08年54起,09年16起,2010年至今共7起。
    从总体情况来看,近三年通过深化管网巡检模式改革,收到了很好的成效,管网外力破坏事故明显降低。住宅用户事故方面,成平稳态势,年事故户数约为总户数的十万分之一。虽然整体比例不高,但有些事故造成的损失较大,甚至造成了人员伤亡。其主要原因大致可以归结为以下三种:1.用户对燃气具的使用方法不当;2.户内违章;3.燃气具超期使用及胶管老化。针对这一情况,我公司近两年来重点开展了户内安检模式改革、金属软管推广、外力破坏防治等专项工作,希望能有效遏制燃气事故的发生。
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