山东省平阴县鲁西化工第三化肥有限公司尿素合成塔爆炸重大事故
（一）事故概况
2005年3月21日21时26分，山东省济南市平阴县鲁西化工第三化肥有限公司发生尿素合成塔爆炸重大事故，造成4人死亡，1人重伤，经济损失惨重。
事故尿素合成塔是南京化工工业集团有限公司化工机械厂1999年的产品，于2000年投入使用。该塔设计工作压力21.57MPa，设计温度195℃，试验压力27.26MPa，公称容积37.5m?，工作介质为尿素溶液和氨基甲酸铵。该容器为立式高压反应容器，有10节筒节和上、下封头组成。筒节内径1400mm，壁厚110mm，总长26210mm。筒节为多层包扎结构，层板为15MnVR及16MnR板，内衬为8mm厚的尿素级不锈钢衬里；顶部为20MnMo球形锻件，衬里是堆焊大于8mm的尿素级不锈钢；底部为19Mn6球形封头，衬里是堆焊大于8mm的尿素级不锈钢；端部法兰与顶盖采用双头螺栓连接，密封形式为平面齿形垫结构。
尿素合成塔塔身爆炸成三节，事故第一现场残存塔基、下封头和第10节筒节，且整体向南偏西倾斜约15?（图2-2-41-1）。南侧5m处六层主厂房坍塌；西北侧20m处二层厂房坍塌；北侧、东北侧装置受爆炸影响，外隔热层脱落；东侧2个碱洗塔隔热层全部脱落，冷却排管系统全部损坏。
第二现场在尿素合成塔南侧主厂房二层屋顶即原三层楼上。第9筒节破墙而入，落在主厂房三层的一个房间内（图2-2-42-2）。筒体两端的多层包扎板局部变形成为平板，层与层之间分离，筒节环缝处多数层板上有明显的纵向裂纹（图2-2-41-3），爆口呈多处不规则裂纹（图2-2-42-4）。
第8筒节以上至上封头，向北偏东方向飞过一排厂房，上封头朝下、第8筒节朝上斜插入土中，落地处距塔基约91m（图2-2-41-5）。在朝上的第8筒节环缝处，可见长约350mm的纵向撕裂、撕裂处无纵焊缝，长约850mm的环向多层板分层（图2-2-41-6），撕裂处焊缝呈现不规则状态。
（二）事故原因分析
1.引起该尿素合成塔爆炸的直接原因因为塔体材料（包括焊缝）的应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂导致了塔体承载截面的严重下降，尤其是发生在爆炸筒节处环焊缝上侧的应力腐蚀开裂使得该处的承载截面积及据下降，最终产生快速断裂，引起塔内介质迅速泄漏，导致塔内介质爆沸和该筒节的爆炸。
2.引起该塔材料应力腐蚀的诱因为塔在制造过程中改变了衬里蒸汽检漏孔德原始设计。其特点是在盲板上锥螺纹后再将检漏管拧入连接，这种结构将导致氨渗漏检测介质和检漏蒸汽渗漏进塔体多层层板间的缝隙中（图2-2-41-7、P95）。这一改变，使氨渗漏检测介质和检漏蒸汽很容易扩散进塔体的层板之间，从而引起了塔体层板材料严重的应力腐蚀开裂。
3.引起该塔材料应力腐蚀的另一诱因为该塔在制造过程中，盲板材料Q235-A的纵向焊缝已被数点点焊连接方式所代替。此种结构可以进一步促成氨渗漏检测介质和检漏蒸汽渗漏进入塔体多层层板间的扩散。
（三）预防同类事故的措施
1.关于尿素合成塔的制造
1）结构方面
（1）目前生产的尿素合成塔普遍采用单个筒节多层包扎后再焊接环焊缝的深环焊缝结构，因结构所致不能进行焊后热处理，环焊部位存在较大的应力集中，且焊接缺陷不易检测。鉴此原因，尿素合成塔应当尽可能避免采用深环焊缝结构，而宜选用其他结构形式。对直径小于等于1800mm的尿素合成塔，逐步采用整体多层包扎结构，具体要求可参照化工行业标准《整体多层夹紧式高压容器》（HG3129），其层板间的环焊缝和纵焊缝应相互错开，相邻层板两条环焊缝间轴向距离不得小于100mm（封头与筒体的环焊缝除外）。
（2）检漏孔与盲层（板）或内筒的连接方式应当采用焊接结构，且焊接部分深度不得小于筒体承压壁厚部分的1/3，以防止介质进入包扎层。结构详见图2-2-41-8（P95）。
（3）尿素合成塔顶部合成物料出口插入管的管端应与塔顶内壁齐平，避免形成气相空间死区。
2）材料方面─采用多层包扎结构的尿素合成塔，其层板不得选用15MnVR钢板，应当选用强度等级相对较低的16MnR、20R等材料，且每层层板厚度不得小于8mm。
3）检验方面─尿素合成塔制造单位进行泄漏检验时，应当采用不具有腐蚀性的介质作为检漏介质，不得采用氨渗漏法进行检漏。
2.关于在用尿素合成塔的安全管理
1）定期检验
山东平阴“3?21”事故发生后，山东、安徽等省质量监督局对在用的尿素合成塔及近年来的尿素合成塔检验报告进行了重点检验和查阅，通过检验和查阅检验报告发现，近1/3的尿素合成塔存在裂纹等严重缺陷，大部分中、小化肥生产企业普遍存在“以修代检”现象。因此。各使用单位应当加强尿素合成塔的安全管理工作。对安全状况等级为1～2级的，每3年至少进行一次全面检验；对安全状况等级为3级的，在每个停车检修周期检修时，必须进行全面检验，且周期不得超过18个月。在进行全面检验时，应认真检查尿素合成塔的运行记录特别是开停车记录，同时应将合成塔的外保温层全部拆除，采取有效的检验检测方法，对内、外表面进行严格检验。对外层板检验发现裂纹的，应当剥开已发现裂纹的层板，继续检查下一层板。需更换层板的，应当由具备相应压力容器制造资格或维修资格的单位进行。
2）在线检漏
目前大多数化肥生产企业采用蒸汽对尿素合成塔进行日常检漏，在检修时采用氨渗漏法对内表面碱性检漏。采用此种检漏方法，当蒸汽冷凝后形成氨水时，由于一些设备检漏孔结构原因，极易使氨水扩散至层板，对设备造成应力腐蚀。因此化肥生产企业进行在线检漏时，应当采用不具有腐蚀性的气体进行日常检漏，杜绝采用氨渗漏法对内表面进行检漏。
尿素生产企业要积极创造条件，逐步实现尿素合成塔状况的实时检测。对中小化肥生产企业的在用尿素合成塔，推荐采用氨红外分析仪对尿素合成塔内层的泄漏情况进行实时在线检漏，以及时发现事故和消除事故隐患。
3）开、停车管理
生产企业在尿素合成塔开车和停车过程中，应当严格执行规范或企业规定的开、停车制度。对停车封塔达到24小时的，应将塔内物质清洗干净；开车时，应当严格控制设备升温速度，避免因升温速度快而使外层产生较大应力，在冬季开车及冷塔投用时，还应制定更加严格的措施，确保设备运行工况的稳定。
4）工艺指标控制
运行中严禁超温、超压生产；定期分析出口物料中的镍含量，并应保持其含量不大于0.2ppm。
5）使用年限
目前安全状况登记为3级或采用15MnVR钢板作为包扎层板的尿素合成塔，使用年限不得超过15年；因特殊情况暂无法更换的，应当按照本通知要求每年进行一次全面检验，但使用年限不得超过20年。采用16Mn或强度级别低于16MnR材料作为包扎层板的在尿素合成塔，原则上使用年限不应超过20年；使用超过20年的尿素合成塔，应按《压力容器安全技术监察规定》第133条规定，缩短检验周期，并保证其安全状况登记保持在1级或2级，使用年限可根据检验报告确定。
3.各地质量技术监督部门应当结合本地实际情况，进一步加强对化肥生产企业的安全监察工作，严格定期检验制度，发现问题及时督促企业进行整改，一时难以整改的，责令企业采取可靠措施监控使用，并将情况报当地人民政府。