超压设备的安全管理

[摘  要]对一起超压使用设备造成爆炸的事故进行了原因分析判断，提出了相应的安全管理措施。

[关键词]常压容器；超压；爆炸；事故

    近几年随着我国以人为本、构建和谐社会的倡导，各级安全管理部门不断加大安全生产的投入力度，安全生产管理的观念也日益深入人心。但是仍有一些生产单位因积年的重生产轻安全的习惯性思维方式，或存有侥幸心理，使得安全事故不断发生。某单位将常压容器按照压力容器超压使用，造成了一起设备爆炸事故。

1  案例分析 

    爆炸设备为一台浓缩罐热交换器，用于中药料液浓缩提取岗位。设备说明书显示，此热交换器为列管式换热器，2002年设计并制造，直径500 mm，壁厚4 mm，外保温套层直径600 mm，壁厚2.5 mm，高度1 800 mm，材质为不锈钢。设计管程为工艺提取物料，壳程为工业蒸汽，使用说明书要求蒸汽压力为0.05－0.09 MPa，属于常压容器。该设备2003年投入使用，设备利用率较低，2005年11月开始用于中药提取。

    事故发生时，3名操作工正在现场工作，当时进入热交换器的蒸汽压力约为0.3 MPa，蒸汽出口疏水阀和旁通阀正常打开。热交换器突然发生爆炸，炸裂前操作人员未发现有异常现象，所幸事故发生后无人员伤亡。事发后现场厂房内一片狼藉，现场20 m范围内建筑物的门窗均有不同程度的损坏，相邻外走廊吊顶塌陷损坏。发生爆炸的设备外层不锈钢保温层已炸裂并脱离设备主体，并将与主体连接的蒸汽支管一并带离，不锈钢外保温层板飞离设备1 m远，被其他设备管道挡住，蒸汽进出管道损坏。

    热交换器的外不锈钢保温层炸裂为两块，一块约占保温层面积的90%，脱离设备且因冲击力被展平，同时将热交换器蒸汽进出管道带离，不锈钢保温层板沿纵向焊缝开裂，下部与设备法兰焊缝完全开裂，上部与设备法兰焊缝60%开裂，并沿上法兰与料液出口接管间呈30°角撕裂；另一块仍留在设备上，不锈钢保温层实测厚度为2.5 mm，钢板撕裂断口呈塑性断裂特征，开裂的保温层纵焊缝以及蒸汽进出接管与热交换器壳体角焊缝均有严重的未熔合、未焊透缺陷。

    该单位对蒸汽压力的控制是凭借厂房总管道上装有的0.4 MPa的减压阀，保证进入岗位的蒸汽管道压力不超过0.4 MPa，岗位的蒸汽管道上装有压力表，配置有截止阀，通过手动调节控制进入设备的蒸汽压力，热交换器本体没有配置压力表，不能显示进入的蒸汽压力，工作时操作人员无法确定设备内的蒸汽压力。事故发生前蒸汽管道上压力表显示蒸汽压力在0.3 MPa左右，热交换器内蒸汽压力不明。

    根据爆炸现场的破坏情况，估算爆炸能量相当于0.24 kg TNT爆炸能量，测算使不锈钢外保温层炸裂的蒸汽压力应不低于0.36 MPa，超出设备的许用工作压力。热交换器的工作介质间不产生化学反应，爆炸现场未见燃烧痕迹，排除化学爆炸的可能，分析判断该设备为物理性超压爆炸。

2  造成事故发生的原因

    (1)设计结构不合理，不锈钢外保温套直接焊接在接管上，一旦设备蒸汽接管与热交换器角焊缝间有缝隙时，蒸汽会直接窜入保温外套，使保温外套变为受压元件；设备上没有压力表显示壳体内压力，蒸汽工作压力无法控制。(2)设备制造质量差，设备相关资料显示作为常压容器设计、制造，但在焊接质量上存在严重缺陷，未熔合、未焊透缺陷严重，实测在蒸汽出口接管与热交换器角焊缝间存在约2 mm的未熔合缺

陷，在蒸汽进口接管与热交换器角焊缝间存在约3 mm的未焊透缺陷，设备壳体内的蒸汽正是由这两处泄漏入保温层内。(3)按照系统设计应在蒸汽管道上安装安全阀，但现场安装时未按图纸施工，工程验收时没有把好关，导致进入热交换器的蒸汽不能有效控制在0.09 MPa以内。(4)车间管理人员对该设备的设计参数不清楚，岗位工艺SOP和安全操作规程没有针对该设备制订常压容器的安全使用控制参数和安全防护措施，而错误地将常压容器定为压力容器，操作人员按规程操作时，设备处于超压使用状态。

3  安全管理措施

   在深入推行GMP的当前环境下，为提高市场竞争力，越来越多的制药设备厂家按照GMP的要求生产制造制药设备，除满足使用功能外，在设计制造方面力求减少折角和缝隙，外观简洁整齐，保温层平整光洁。但有些厂家片面追求外型美观、操控简单，忽视了设备的安全性能。如本案例，或许是出于对设备外观和便于清洁的考虑，生产厂家将不锈钢外保温套直接焊在了与换热器连接的蒸汽进出管的法兰部位，而非按常规做法，对从换热器主体到法兰的这一段蒸汽管道单独保温。这次事故就是因为蒸汽管道与换热器的焊缝处产生裂缝，泄漏的蒸汽直接排入按常压标准制作的保温套内，累积的蒸汽压力导致保温套爆炸。目前，医药市场上出现了不少采用这种保温形式的制药设备，针对所述情况，设备制造厂家应引以为戒。

    设备使用单位应具备相应的安全生产管理意识和水平，并将之贯穿于生产管理的所有环节中。选型订货时要严格审查供货商的能力和资质，保证购买合格的设备；设备交付使用前把好验收关，作好验收交接记录；制订设备操作SOP和安全操作规程时，需认真核实设备的各项安全技术参数，按国家相应的规范要求进行编写；岗位操作人员严格按照操作SOP或安全规程的要求操作使用设备，认真进行日常巡检和维保工作。只有在全员参与管理下，安全生产才能真正的行之有效。