219蒸汽母管波纹补偿器限位拉杆断裂事故的剖析

概况（1）

　　某钢铁公司焦化厂?219蒸汽母管于2001年底迁建，2002年1月10日投入使用，该管道全长约270m，装有4个波纹补偿器，管道布置如图1所示。2002年6月14日，发现该管道完全偏离7#滑动支架顶面，且2#、3#、4#波纹补偿器拉杆弯曲变形，其中3#波纹补偿器左侧拉杆全被拉断。3#波纹被偿器变形情况如图2所示。

　　
　图1 ?219蒸汽母管示意图

　　

　　图2 3#波纹补偿器变形情况示意图

原因（2）

　　该蒸汽管道为正反双向送汽管道，设计压力为1.3MPa，设计温度为250℃。自投产起到2002年6月6日，均为正向送汽，即由热电厂向焦化厂送汽，此时蒸汽参数与设计值一致，管道运行正常。2002年6月6日至2002年6月10日为反向供汽，即由焦化厂向热电厂供气。此时蒸汽压力约1.8MPa，蒸汽温度纸头为350℃，远远超过该管道设计温度（250℃），致使管道实际热膨胀量超过设计值。而8#支架为导向支架，所以管道在此处只能沿轴向伸长，径向位移被卡死，使径向位移量全部集中在7#滑动支架，使此处管道热位移量大于支架顶面宽度，造成管道连同管托从支架顶部滑脱。各波纹补偿器由于要吸收各管段内的热膨胀量。过分向内收缩，而2#、3#、4#波纹补偿器拉杆的限位螺母位置不一致，有的完全松开，有的没有完全松开。这部分没有完全松开的螺母阻碍了波纹补偿器向内收缩，使拉杆承受巨大压力，进而被压弯变形。当6月11日反供汽结束，重新改为正向送汽时，管内蒸汽温度降至250℃，管道热膨胀量减少，而此时7#滑动管托被支架顶面钢板卡住，不能复位。2#、3#、4#波纹补偿器由于拉杆严重弯曲变形，制约了波纹补偿器的自由伸缩，此时拉杆由原来受压力作用改为受拉力作用，使3#波纹补偿器部分拉杆被拉断。

　　综上所述，造成这起事故的原因主要有以下几点：

　　1 焦化厂提供设计参数不当

　　焦化厂在为设计院提供管道介质参数时，只考虑了正向送汽而忽视了反向供汽情况，只提供了正向送汽时的蒸汽参数，致使该管道仅仅按250℃的工作介质温度进行设计，而没有对反向供汽时管道热膨胀量进行核算，导致管道设计的热补偿量偏小。这是造这起事故的主要原因。

　　2 设计失误

　　焦化厂在进行管道设计委托时已声明该管道为正反双向送汽，那么设计人员就应该弄清楚该管道正向送汽和反向供汽时蒸汽参数有无变化，而不应该简单地、片面地按照正向送气状态来进行设计，致使管道设计热补偿量偏小。而且，8#支架不应为导向支架，因为此处同时存在轴向位移和径向位移，应为滑动支架。而实际情况是8#支架被做成了导向支架，此处只能有轴向位移，径向位移被转移到7#滑动支架，使7#滑动支架处管道径向位移过大，这也是导致7#滑动支架处管道滑落的一个重要原因。另外，该管道选用了16ZPP200×32－j波纹补偿器，这种波纹补偿器正向送汽时阻力小，反向送汽时阻力大，也不符合该管道正反双向送汽的要求，这也是一个设计失误。

　　3 施工人员马虎、图省事

　　焦化厂要求施工人员在管道安装好后将波纹补偿器拉杆螺母完全松到位，而施工人员并未按要求做，尽管他们逐个将拉杆螺母松开，但仍有一部分螺母没有完全松到位。结果在管道反供汽时，由于蒸汽温度大大超过250℃，管道热膨胀量超过了预定值，这部分没松到位的螺母阻碍了波纹补偿器自由伸缩，导致一些拉杆弯曲变形，部分波纹管变形量超过了其允许值。

　　4 正反送汽相互切换时存在汽流冲击

　　从3#波纹补偿器拉杆在根部被拉断情况看，此处断口为脆性断口，表明此处在反向送汽改为正向送汽的过程中有汽流冲击现象，拉杆因承受不了瞬间作用力而被拉断。
 
措施（3）

　　事情发生后，项目部立即请来设计人员、补偿器制造厂技术人员、施工人员等共同研究整改方案，具体处理措施如下：

　　1 将管道及7#滑动管托复位，并将8#导向支架改为滑动支架，且将7#支架、8#支架顶部钢板加宽，以防止管道在此处脱落。（经设计人员核算，其余管道结构不需调整。）

　　2 经补偿器制造厂技术人员重新核算，波纹补偿器可以继续使用；波纹补偿器拉杆本来在管道安装好以后就可拆除，因此，拆除所有波纹补偿器拉杆。

　　3 今后反供汽时，尽量多从20t/h锅炉向热电厂供汽，少供35t/h锅炉的蒸汽。因为20t/h锅炉所产蒸汽温度低于35t/h锅炉所产蒸汽温度。

　　2002年6月15日，该管道整改完毕，经设计人员，补偿器制造厂技术人员确认后，重新投入使用，目前管道运行正常。

教训（4）

　　1 用户在提供管道介质参数时，不仅要提供管道介质正常工作参数，而且要提供管道介质极限工作参数，以便设计人员综合考虑、合理设计。

　　2 正反双向送汽的管道其管道热补偿形式应尽量采用阻力小，成本低的门型补偿器形式，避免采用正反两方向阻力不一致、价格又高的波纹补偿器。

　　3 工程管理一定要理顺关系，协调好各专业间的工作。充分发挥集体的智慧，避免不必要的工作失误。

　　4 在正反两方向送汽相互切换时，一定要先降压、停汽，然后再缓慢升压、送汽、防止正反两方向汽流在管内产生冲击。

　　5 工程管理要严把安全质量关。眼见为实、耳听为虚，凡是影响工程质量的重要环节，工程管理人员一定要亲自检查、验收。