高压管道连接器爆裂事故分析

石婷婷

摘 要：本文对一起高压管道连接器爆裂事故进行分析，提出防范措施。

关键词：高压管道连接器；爆裂；原因分析；对策

前言

近几年，管道连接器在稠油注汽生产过程中得到推广应用。连接器由直角弯头、异径管、卡箍头和支架组成，其中直角弯头和异径管材料为16Mn，卡箍头材料为15CrMo，连接器设计压力为17.2MPa。使用时，通过U形连接管与不同方位的直角弯头相连，将不同方向的两条注汽管道连通起来，形成蒸汽输送通道。连接器的使用，改变了以开关阀门来控制蒸汽走向的注汽流程切换方式，减少因更换阀门产生的高额费用和施工占用的生产时间，取消了停产放空扫线的作业过程和端点放空，减少了非生产用蒸汽的浪费，深受使用单位的欢迎。由于管理不足，连接器在使用过程中发生了爆裂事故，造成了经济损失，必须引起高度的重视。

一、事故概况

2015年5月7日0：30分左右，某注汽站员工张某听到站外有一声爆破的响声，迅速跑出值班室进行查看，发现位于改站西北方向200米远的固定管网处有大量蒸汽喷出，声音震耳欲聋。张某判断该管线属于本站，在采取紧急停炉、泄压措施后，向上级部门汇报了情况。调查人员到达现场进一步检查发现，连接器的直角弯头根部发生了爆裂，裂口位于蒸汽流出端的冲击面上，长度约11厘米，减薄的金属管壁呈现外翻状。受高压蒸汽冲击，距离破裂处2米远的操作台护栏变形严重，部分支架断裂。

事后，调查组对连接器本体进行了打磨、超声波测厚和拆解，发现连接器蒸汽出口方向的直角弯头内壁冲刷减薄严重，壁厚严重减薄，从爆破后的裂口附近测得最小剩余壁厚仅有2mm（原始设计壁厚为16mm），减薄的管壁不能承受管道内部近12MPa的蒸汽压力，发生了破裂。事故现场和连接器拆解情况见图1～图4。

图1 直角弯头根部破裂的连接器 图2 直角弯头根部的裂口

图3 壁厚减薄的直角弯头出口段 图4变形和断裂的护栏

二、原因分析

1.连接器直角弯头内部流道加工不合理

连接器直角弯头的设计重点考虑了承压能力、耐冲刷性能和腐蚀余量，没有给出内部流道的加工要求。施工单位自行采购的直角弯头，其内部流道加工只采用了简单的机床钻进方式，钻头从弯头的两个相邻垂直面分别钻孔，在弯头内部连通形成直角形流道。高压蒸汽流经直角弯头时，直角形的流道产生了巨大的流动阻力，蒸汽流出时在流道外缘冲击面上产生严重的非正常冲刷，加快了直角弯头流出端管壁减薄速度。

2.压力管道定期检测中连接器漏检

注汽管道按照级别划分属于GC1级工业管道，连接器属于管件。2014年12月至2015年2月，按照《在用工业管道检验规程》的要求，使用单位请专业的特种设备检验机构对注汽管道开展了定期检验，对直管段和异径管进行了超声波测厚。由于《在用工业管道检验规程》对于管件的抽检比例要求为≥50 %，并未要求≥100 %检测，故本次发生事故的连接器在2014年12月的定期检验中没有被抽查检测到，其管壁减薄的危险情况没有被发现。

3.检测部位选择未突出重点

此类连接器自投用以来未曾发生爆裂等事故，使用单位和检测单位没有管理和检测经验，检验过程中只侧重焊缝的射线检测和焊缝后部易发生冲刷减薄的异径管的超声测厚，对于设计壁厚达16mm的直角弯头的减薄情况没有引起重视，没有列入重点检查检测部位。

4.未实施与注汽量挂钩的量化管理

使用单位未建立连接器的注汽量统计台账，连接器的使用没有开展量化管理，检验检测工作无数据支持。事实上，连接器的疲劳、腐蚀和冲刷减薄程度，与注汽量直接相关。以往的定期检验没有考虑注汽量对连接器强度的影响，所有连接器的检验都选择3年检测周期，注汽量大的连接器没有加密和重点检测，不能及时发现壁厚减薄等隐患问题。

三、结论与防范措施

1.重新设计连接器，采用弧形流道

新安装的连接器，应委托有资质的单位重新设计。除要求使用耐高温高压、耐腐蚀和耐冲刷材质的锻件以外，设计文件中还应明确直角弯头内部流道应加工成圆弧面，减少非正常冲刷减薄。

2.实施与注汽量挂钩的差别化管理

使用单位应建立《连接器使用和注汽量统计台账》，对连接器的安装、使用、注汽量、检验检测情况进行登记，详细记录安装时间和地点、累计注汽量、检验检测时间和结果。

3.精心组织检验检测

1）认真开展检验前准备

使用单位在定期检验配合和日常自检自查过程中，应做好充分的检验前准备。检验前必须对腐蚀严重的直角弯头外表面进行彻底打磨，保证测厚仪与管件有效接触，提高检测准确性。

2）加密检测次数

目前在用的注汽管道安全状况等级多数为三级，其检验周期为3年。在开展连接器普查的基础上，参考《连接器使用和注汽量统计台账》，对于注汽量超过10×102t/年的连接器，应每年组织一次检测，对于注汽量达到5～10×102t/年的连接器，应每2年组织一次检测，对于年注汽量不足5×102t/年的连接器，应每3年组织一次检测。

3）加密测厚点数

目前注汽管道和管件检测的主要手段是超声波测厚，《在用工业管道检验规程》要求管件的测厚位置不少于3处，每处检测4点。由于直角弯头内部冲刷减薄区域无规律，形状不规则，只检测3处会出现检测面积不足的问题，极易发生漏检。所以，至少应增加2倍以上的测点，降低漏检的可能。

4）使用内窥镜辅助检测

由于直角弯头内部腐蚀、冲刷减薄没有规律，且内腔狭窄纵深较大，目测看不清管内腐蚀冲刷情况，加之弯头表面积较大，在增加超声波测点的情况下，也难免发生漏检。建议使用工业电子内窥镜辅助检测，帮助确认直角弯头内部损坏情况。

4.严格产品质量管理

1）严把材质关

直角弯头材质对于保证连接器安全运行及其重要。直角弯头的锻件应按照NB/T 47008《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》中Ⅲ级锻件的规定进行制造、检验和验收，锻件中脆性夹杂物、塑性夾杂物的评定方法执行《钢中非金属夹杂物含量的测定—标准评级图限位检验法》。

2）做好施工验收

连接器的施工及验收标准执行《压力管道规范 工业管道》（GB/T 20801.1～6—2016）和《工业金属管道工程施工质量验收规范》（GB20184—2011），焊缝的无损检测标准执行国家现行标准《承压设备无损检测》。焊缝应100%X射线检测。