某供熱公司熱力管道變形事故分析

張 磊

（淮南市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗中心 淮南 232007）

1 事故概況

2017年05月26日上午8時許，淮南市某供熱公司熱力管道發(fā)生變形事故，現(xiàn)場管道在劇烈震動后產(chǎn)生較大變形并伴隨巨大聲響。接當(dāng)?shù)卮迕駡蟾?，該公司派相關(guān)人員對管道狀況進行查看后，停止對下游企業(yè)供汽。該起事故雖未造成人員傷亡，但因停汽導(dǎo)致下游企業(yè)停產(chǎn)近1周時間，經(jīng)濟損失巨大，產(chǎn)生了較大社會影響。

發(fā)生事故的管道為GB2級公用管道，全長1639m，2017年03月竣工并投入使用。管道設(shè)計壓力1.0MPa，設(shè)計溫度220℃，設(shè)計流量65.12t/h，管道規(guī)格為φ426×7mm，材質(zhì)為Q235B螺旋焊管。管道補償采用焊接型軸向外壓式波紋管膨脹節(jié)，公稱直徑為DN400，公稱壓力為PN16，設(shè)計溫度為350℃，均采用全焊透的焊接接頭形式與管道連接。

2 事故現(xiàn)場勘查

1）對事故現(xiàn)場進行勘查，簡圖見圖1，發(fā)現(xiàn)該熱力管道沿水渠西側(cè)彎頭處約118m發(fā)生變形，整體向南側(cè)位移，最大位移量約1150mm。變形范圍內(nèi)的3個管道固定支座被拉脫損壞，9個滑動支座因滑移超限脫落。未發(fā)現(xiàn)管道本體及本體的焊縫有明顯損壞或變形，經(jīng)詢問目擊者，事故發(fā)生時管道本體未發(fā)生大量泄漏（僅被變形的波紋管膨脹節(jié)處有較少量的蒸汽漏出），可知管道材質(zhì)及焊接質(zhì)量均無明顯缺陷。

圖1 管道簡圖

2）觀察變形部分中的兩只波紋管膨脹節(jié)，發(fā)現(xiàn)兩只膨脹節(jié)均已拉長失效，現(xiàn)場已看不出波紋形態(tài)（見圖2），膨脹節(jié)的導(dǎo)向限位裝置亦被整體拉斷，可知波紋管在強大外力作用下發(fā)生了巨大的塑性變形。觀察固定支座及波紋管導(dǎo)向限位裝置的斷口（見圖3），斷口呈灰暗狀，可辨別出纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇，具有較為典型的韌性過載斷口的特征，可知該處斷裂為外載荷超過構(gòu)件所能承受的極限載荷時發(fā)生的過載斷裂，斷裂時材料韌、塑性良好[1]。

圖2 拉長失效的波紋管膨脹節(jié)

圖3 波紋管導(dǎo)向裝置的斷口宏觀形貌

3）檢查該管道上下游相鄰的兩處疏水管道，發(fā)現(xiàn)兩處疏水管道的一次疏水閥、自動疏水器前后兩只截止閥及手動疏水閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，現(xiàn)場詢問相關(guān)人員，發(fā)現(xiàn)該管道自投用以來，巡檢維護人員從未對管道進行過疏水作業(yè)。

4）進一步查閱該管道的設(shè)計、安裝資料及監(jiān)督檢驗報告，發(fā)現(xiàn)該管道的設(shè)計、安裝、監(jiān)督檢驗單位及相關(guān)人員均具備相應(yīng)資質(zhì)，符合相應(yīng)的安全技術(shù)規(guī)范及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求。經(jīng)調(diào)取該管道上游供汽企業(yè)的供汽記錄，記錄顯示發(fā)生事故時供汽壓力為0.4MPa，溫度為138.9℃，流量約1t/h，未發(fā)現(xiàn)有超溫、超壓或超流量的現(xiàn)象。查閱該熱力公司相關(guān)工藝文件及運行記錄，發(fā)現(xiàn)該公司無熱力管道操作規(guī)程，無巡檢維護記錄，該公司任命的巡檢人員也無壓力管道巡檢維護人員資格證件。

3 事故原因分析

從對事故現(xiàn)場勘查的結(jié)果可以判定，該起事故的直接原因是蒸汽管道長期積水而引起的水擊破壞。由于該管道自投運開始的2個多月內(nèi)從未疏水，導(dǎo)致管道內(nèi)存在大量積水，事故發(fā)生當(dāng)日上午8時許，當(dāng)下游企業(yè)開啟閥門用汽時，管道內(nèi)的蒸汽裹挾著大量冷凝水向下游加速沖去，在發(fā)生事故的彎頭處，因流向改變，高速流動的冷凝水對彎頭及其附近管段產(chǎn)生了巨大的水擊。彎頭附近設(shè)置的兩只波紋管膨脹節(jié)，一方面由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要承壓結(jié)構(gòu)為薄壁波紋管，承載裕量有限，另一方面因該處膨脹節(jié)設(shè)計承載的是管道熱膨脹所產(chǎn)生的壓應(yīng)力，而水擊發(fā)生時承載的是瞬時的拉應(yīng)力，超出設(shè)計參數(shù)。受這兩方面的影響，使得波紋管膨脹節(jié)成為該管系最薄弱的環(huán)節(jié)，在水擊沖擊力的作用下最先失效，從而造成了此次事故。

此外，使用單位安全意識薄弱，管理混亂，嚴(yán)重違反《特種設(shè)備安全法》和TSG 08—2017《特種設(shè)備使用管理規(guī)則》中關(guān)于使用單位各項責(zé)任和義務(wù)的規(guī)定，任用無壓力管道巡檢維護資格的人員進行管道巡檢維護工作，未建立相應(yīng)的安全管理制度、未制定操作規(guī)程是引起此次事故的間接原因。

4 同類事故的預(yù)防及建議

1）壓力管道使用單位必須增強安全意識，依據(jù)《特種設(shè)備安全法》和TSG 08—2017《特種設(shè)備使用管理規(guī)則》的要求，針對本單位壓力管道的特點，建立壓力管道安全管理制度并有效實施。在壓力管道安全管理制度中應(yīng)明確人員管理、崗位責(zé)任及人員安全教育培訓(xùn)工作等制度，特別是管道日常檢查、維護等工作的制度要求，堅決杜絕無證作業(yè)、違章作業(yè)等情況的出現(xiàn)。

2）壓力管道使用單位還應(yīng)編制本單位壓力管道的工藝操作規(guī)程和崗位操作規(guī)程，規(guī)程應(yīng)有較強的可操作性，如應(yīng)明確管道工藝操作指標(biāo)、操作方法及日常巡檢中重點檢查的項目、部位及檢查方法等。

3）相關(guān)監(jiān)管單位也應(yīng)吸取事故教訓(xùn)，在日常監(jiān)管工作中加強對使用單位的特種設(shè)備作業(yè)人員及特種設(shè)備安全管理制度方面的監(jiān)管。

4）由于該熱力管道設(shè)計輸送流量為65.12t/h，而下游用汽企業(yè)較少，實際流量僅約1t/h，且夜間不用汽，這就導(dǎo)致夜間蒸汽滯留在管道內(nèi)，因熱損失而產(chǎn)生冷凝水。早上下游企業(yè)用汽前，供熱公司應(yīng)當(dāng)加強巡檢，檢查各疏水閥門狀態(tài)并手動排放，以確保管道內(nèi)冷凝水已疏盡。下游企業(yè)在用汽時也應(yīng)緩慢開啟供汽閥門，防止管道內(nèi)未疏盡的冷凝水發(fā)生水擊。