一起砂罐爆裂事故原因分析及预防

    在石油化工行业，喷砂、防腐作业是一种十分常见的施工作业，但喷砂罐发生爆裂事故在设备喷砂防腐作业过程中较为少见。通过分析一起喷砂作业过程中砂罐爆裂事故的原因，指出忽视时喷砂罐等压力容器的安全管理是造成事故的最主要原因，并针对事故原因提出相应的预防措施，以确保喷砂作业安全。
    在石油化工行业，喷砂、防腐作业是一种十分常见的施工作业，管线、油罐、压力容器等多种金属设备检修、更新后期，都要进行除锈、喷砂、防腐、油漆等作业，以保护金属设备，防止金属腐蚀。但喷砂罐发生爆裂事故在设备喷砂防腐作业过程中较为少见。2005年1月7日，广州某化工厂油品车间油罐区一台5000m3的汽油罐G810在检修喷砂施工过程中发生一起砂罐爆裂事故，所幸未造成人员伤亡。
    1事故概况
    2005年1月7日14时，喷砂施工队5名施工人员、1名监护人和设备所在的油品车间1名监护人进入到汽油罐G810施工现场。2名监护人在油罐外监护，喷砂施工队2人进入油罐喷砂作业，2人在砂罐外装砂和加砂调节，1人（金某）负责开启压缩机和观察中间储气罐的情况。14时3分，金某合上电箱电源闸刀，启动压缩机，打开阀门送气入储气罐和砂罐，随后将中间储气缸空气压力调整到0.65MPa（金某在事故调查时说），14时8分，在砂罐外装砂的2名施工人员，装好砂离开砂罐不到3m，正准备重新放好喷砂胶管，突然听到“轰”的一声巨响，一台砂罐的锥形罐顶（约8kg重）爆裂，冲破上方棚架竹竿和帆布，爆起约30m高，罐内黑砂喷洒，像高空燃放烟花一样。砂罐锥形罐顶向南侧水平抛飞出19.5m，砸在水泥消防道上；砂罐密封空心铁锥（约3kg重）向西北方向越过G810罐顶（16.5m高）飞出65m，砸在西北管廊L403（Dn150）、L433（Dn100）2条柴油管线上，2条柴油管线受到高空坠落物体打击，局部变形。
    现场人员立即逃避，并迅速停止压缩机运行和停电，所幸无造成人员伤亡。监护人员及时将事故发生情况向有关管理人员报告，相关管理人员闻讯后立即直到事故现场处理。现场检查发现砂罐顶一圈焊缝全部断裂，锥形顶上4条焊接在罐内壁的支撑断裂，砂罐锥形顶飞出；与砂罐上下连接的进气管和出砂管断裂；砂罐底座水泥砖面震碎，三脚支撑腿下沉；由上可见，发生爆炸时压力是巨大的。
    2设备概况
    事故发生后，调查发现，该砂罐为喷砂施工队自己制造的一个金属容器，已使用近4年时间，砂罐上未见到铭牌，砂罐简体油漆已脱落，喷砂施工队也无法提供该砂罐的任何原始技术资料，后检测得知，该砂罐封头、筒体材质为碳钢，规格φ800×1300×6mm，筒体和封头实测最小厚度5.3mm，筒体和封头连接处只有3.5mm。与该砂罐连接的中间储气罐规格为φ800×2476×6mm，主体材质为Q235A，铭牌完好，投用日期2000年10月，设计压力0.88MPa，使用压力Pw小于0.80MPa，Tw：常温，介质：空气，储气罐原始资料齐全，结构合理，几何尺寸符合要求，壁厚测定符合使用要求，无损检测（MT、UT）均未发现超标缺陷。但该储气罐罐顶安全阀（型号A27W－10T）校检日期为2003年10月，且安全阀未加铅封；储气罐安全附件压力表无校验日期。
    3事故原因分析
    喷砂作业简易流程如下图：

喷砂作业简易流程图

    喷砂作业前阀1、2、3、4处于关闭状态。先给砂罐装好砂，喷砂作业时，先开启空气压缩机，调节好压力，送气入储气罐和打开阀1送气入砂罐，待进入砂罐内的空气把锥型密封重锤顶起密封，依次打开阀2、4、3，并调节好阀门开度，开始喷砂除锈作业。然后，打完一砂罐砂子后，这样的过程又重新开始。
    根据国家质量技术监督局1999年颁布的《压力容器安全技术监察规程》的规定，该规程适用于同时具备下列条件的压力容器：最高工作压力大于等于0.1MPa；内直径大于等于0.15m，且容积大于等于0.025m3；介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体。从上面的喷砂的操作可以看到，在打开阀1送气入砂罐，而阀2、4、3又处于关闭，进入砂罐内的空气把带有橡胶片的锥形密封重锤顶起密封后，这一段时间内，砂罐上部粉尘气体空间压力通常都要达到0.70MPa左右。砂罐的内直径达0.8m，砂罐上方粉尘气体空间容积远大于0.025m3，砂罐在工作时，完全符合《压力容器安全技术监察规程》中压力容器的定义。但当阀2、4、3打开后，由于砂罐内压力骤降，承受高压的时间短、间歇进行，且砂罐顶部锥形密封重锤不密封时，砂罐为敞口容器，加之喷砂除锈作业，正是由于这种施工作业十分常见，而且在喷砂除锈作业过程中发生类似事故实不多见，所以许多人往往不把砂罐当压力容器来对待管理。
    根据事故调查情况，原因如下：
    （1）砂罐设备本身存在隐患，尤其是砂罐筒体与封头的焊缝存在缺陷，是事故发生的主要原因。砂罐由无设计和生产资格的施工单位自制，没有经过产品正规的质量和安全检验合格出厂，没有按照压力容器的有关规定进行管理和定期效验。
    （2）砂罐由于长期使用，砂罐筒体与封头的焊缝已经疲劳，强度大大降低，承受较高压力后发生爆裂。
    （3）设备安全管理存在漏洞，是事故发生的重要原因。因砂罐本身不是一个密封金属容器，误认为不是压力容器，一直以来未按压力容器进行对待管理。即使是储气罐，也没有严格执行压力容器的有关规定，安全阀和压力表都没有及时重新进行校验。
    （4）施工单位5名施工人员都无压缩机操作和喷砂作业上岗资格证，施工作业人员没有经过考试培训，无证上岗，安全意识差，对设备的安全状况认识不足。
    （5）开启压缩机和喷砂作业，施工单位未制定任何安全操作规程和施工作业安全规程。
    （6）施工管理单位在施工HSE、JHA风险评估中，没有把砂罐按压力容器对待，未制定相应的防范措施；施工管理单位对施工机具和施工现场安全检查监督不到位，没能及时发现设备存在的隐患和施工人员存在的问题。
    4预防措施
    （1）切实提高对喷砂除锈作业安全的认识和安全管理，对砂罐、储气罐等要严格执行压力容器有关检查、校验等规定。到正规厂家购买合格出的砂罐，无原始资料的砂罐、过期未校验的砂罐要立即停止使用，并重新送到有资格的压力容器专业检验所进行检测。砂罐、储气罐等应定期进行液压试验及气密性试验，所用的压力表、安全阀等均应定期校难。严格执行《压力容器安全技术监察规程》，安全阀每年至少校验1次。
    （2）对砂罐、储气罐等喷砂设备、压力容器，产品出厂原始资料、产品出厂质量和安全检验合格报告书、定期检验报告书等，施工单位要建立相应的技术档案，以便及早发现和消防在的隐患。
    （3）制定和不断完善操作压缩机和喷砂作业安全规程、安全注意事项、应急处理措施，相关作业人员必须经过有培训资格和颁发上岗资格的培训考核机构培训，并考试合格持证后，方能上岗作业。
    （4）施工队伍自身要加强安全管理，加强对喷砂施工作业人员的安全教育，提高作业人员的安全意识；组织作业人员和有关管理人员认真学习相关的作业安全规程、安全注意事项、应急处理措施，在施工作业中严格执行安全规程，杜绝违章指挥、违章操作和违章施工。组织作业人员深入学习喷砂设备的相关知识，做到懂原理、懂正确使用和正确维护。
    （5）施工管理单位要切实加强施工安全检查和监督，不断提高安全管理水平。按照HSE管理体系的要求，认真做好施工作业危害识别和风险评估，不断补充和完善识别和评价的内容，努力提高危害识别和风险评估水平，制定更全面的安全防范措施，并使各项措施落到实处，确保施工作业安全。