广东省特种设备检测研究院佛山检测院广东佛山528000
摘要：本文针对一起快开门式浇注罐爆炸事故，通过事故现场检查对该起事故的成因进行剖析。分析结果表明：事故发生的直接原因是浇注罐在釜齿未完全啮合到位的情况下就进气升压；间接原因是快开门安全联锁装置功能不够完善，同时事故的发生也与使用单位安全意识淡薄、未能严格遵守压力容器使用管理的相关法规和规定有着重要的关系。最后结合工作经验和实际应用，提出了防止同类事故发生的建议和防范措施。
关键词：快开门式浇注罐爆炸事故安全联锁装置防范措施
据相关统计，快开门式压力容器的爆炸事故约占国内压力容器事故的三分之一，爆炸事故的发生对社会、企业和人民的生命财产安全造成了非常严重的影响[1]，因此研究和预防快开门式压力容器爆炸事故具有十分重要的意义。而未安装安全联锁装置、安全联锁装置失效或缺失、操作失误和企业安全管理不到位是相关爆炸事故发生的主要原因[2]。
快开门式真空浇注罐具有工作压力低、工作介质为空气、运行工况良好等特点，因而其安全性易
受到人们的忽视。本文通过对一起快开门式真空浇注罐封头爆炸飞脱事故进行研究分析，对事故现场进行调查取证，结合工作实践经验合理推断爆炸事故发生的直接原因和间接原因，揭示快开门安全联锁装置的重要保护作用，并结合本次事故提出了防止同类事故发生的防范措施。
1设备概况
1.1技术参数
事故容器为快开门式真空压力浇注罐，其基本技术参数如表1所示。
1.2设备及工艺流程
环氧树脂真空浇注设备主要由混料罐和真空压力浇注灌组成。
混料罐：按照真空容器规范设计制造，立式夹套结构，罐内配有提升脱气装置和搅拌装置，按照工艺配方将定量的树脂、固化剂和填料在罐内进行搅拌混合脱气，最终形成满足工艺要求的成品料。
真空压力浇注灌：按照压力容器规范设计制造，卧式容器，由筒体和两个封头组成，罐门为错齿法兰结构，手动侧旋转开启，蜗轮蜗杆减速机手动旋转锁紧罐门。浇注灌顶部配备12只浇注阀，混料罐加工好的成品料，通过下料阀、浇注分配管路及浇注阀，在真空状态下注入模具。浇注完毕后，关闭浇注阀、下料阀，解除浇注灌内真空并加压至工艺要求，保压一段时间后，开泄压阀至常压状态，然后开罐门、拉出台车，即完成一次浇注。
2事故概况
2.1事故经过
2016年10月，广东某企业一台快开门式真空浇注罐发生爆炸，根据现场操作人员描述，事故发生前，该浇注罐内部线圈正在进行二次加料浇注工艺，罐内未抽真空，空气压力与罐外平衡；加料完成后，利用电加热片将罐内温度加热至80℃左右，然后保持温度不变，约30分钟后，容器快开门封头发生爆炸飞脱事故（见图1、图2），事故造成一名工作人员受伤，无重大财产损失。
2.2现场勘查
通过对事故现场调查取证，发现如下问题：
（1）安全阀：A41H-16C，整定压力0.53MPa，数量1个，未起跳，过期未校验；触点压力表：量程-0.1～0.9MPa，设定压力下限0，上限0.26MPa，数量1个，过期未校验，表盘表面模糊不清。
（2）查阅工艺资料可知，在浇注罐工作温度下，环氧树脂化学稳定性好，不发生聚合反应。现场发现浇注罐内壁及浇注线圈无明显爆燃痕迹，罐内无可见燃烧产物或残留物痕迹等任何化学爆炸痕迹产生，浇注罐本体未发现明显变形或膨胀，未发现浇注罐主要承压部件有材料断裂失效现象。
（3）筒体与封头釜齿没有断裂，但罐盖多个釜齿磨损严重，且存在明显挤压发生塑性变形的压痕，呈现明显金属光泽，初始啮合外端面的棱角已磨损成圆滑过渡的弧面（见图3）。
（4）浇注罐采用机械式快开门联锁保护装置：手动安全手柄联锁机构和手动减速机机构（见图4），操作机构未与罐体进气开关及釜齿联锁，安全手柄联锁机构挡板脱落（见图5），现场未能找到挡板残片，且挡板固定焊缝断口痕迹残旧，由此推断事故发生前该档板已脱落。
（5）事故当天未对浇注灌顶部混料罐、浇注阀及浇注管路进行清洗，不存在清洗剂残留物流入罐体的情况，清洗剂残留物对罐内正压力的贡献率可以忽略不计。
（6）从设备结构、现场观察的迹象可知，该容器具备加压工作的条件：容器尾部有外加空气管道接口和控制阀门（见图6）；气源空气管连接有储气罐（见图7）；触点压力表设定上限压力0.26MPa，安全阀整定压力0.53MPa；操作面板上，有外加压力提示；操作柜上有加压开关。据此推测罐内的正压力是由外源性加压引起。
3事故技术原因分析
3.1直接原因
浇注罐本体未发现明显变形或膨胀，初步排除浇注罐因超压而发生爆炸导致封头飞脱的可能性。
根据节2.2中问题（2），可排除因罐内化学爆炸而导致封头飞脱的可能。
根据节2.2中问题（3），分析可知，这种釜齿未闭合到位的啮合状况，在罐内压力的作用下釜齿所受的圆周方向分力就形成一个沿开启转动方向作用于罐盖的转动力矩，压力越大，沿圆周方向的分力就越大，使罐盖转动的力矩也就越大，当釜齿只有一小部分面积接触，罐内压力达到一定数值之后，釜齿局部应力过载，该部位就会产生塑性变形，从而导致釜齿脱离啮合而转动滑脱，罐盖脱开飞出，直接导致爆炸事故的发生[3]。
由上述分析可知，爆炸事故发生的直接原因是浇注罐在进气升压过程中，由于釜齿未完全啮合到位，未达安全啮合度，在一定压力作用下导致浇注罐封头飞脱。
3.2间接原因
3.2.1快开门保护装置
事故容器快开门保护装置存在以下不足：
（1）操作机构未与罐体进气开关联锁，当封头与筒体的釜齿未完全啮合时，罐内仍可以进气加压，易引起釜齿滑动甚至脱离；
（2）操作机构未与釜齿联锁，当罐内存在一定余压时，打开手柄后仍可强力打开快开门，易出现误操作，发生快开门冲击事故；
（3）事故发生前，安全手柄联锁机构挡板脱落，罐盖的启闭只能靠手摇蜗轮蜗杆减速机来进行，基本不具备自锁功能，无法限制灌盖滑动，因此不管封头与筒体釜齿能否完全啮合（正常状态啮合度达到95%以上，方可认为完全啮合），挡板的缺失使得半圆盘都能调整至泄压阀关闭状态。当罐门未完全关闭，釜齿啮合度较差时，关闭泄压阀门后仍然可以进气升压，在低啮合度低承压状态下，极有可能引起啮合松脱，导致封头飞脱事故。
3.2.2企业管理原因
（1）该浇注罐自2012年投入使用后未按照规
程要求进行注册登记，未在当地特种设备检验检测机构申报定期检验；
（2）事故容器操作人员未持有特种设备作业人员证；事故现场未见容器日常使用的运行操作记录；
（3）事故容器所安装的安全阀、压力表过期未校验，且现场触点压力表玻璃已被赃物覆盖，看不清表盘读数，易引起误操作，同时触点压力表的精度不满足判断罐内压力是否安全的要求，大量实验证明，只有罐内余压小于0.001MPa，才能保证打开快开门时的安全；
（4）事故容器快开门安全联锁装置功能不够完善，使用单位未能及时对隐患进行处理和整改。
由上述分析可知，爆炸事故发生的间接原因是浇注罐的快开门安全联锁装置功能不够完善，致使罐盖未达预定关闭位置就可进气升压，同时使用单位安全生产意识淡薄、安全管理不善且对事故隐患整改不力也为事故的发生埋下了隐患。
4结论
（1）通过对爆炸压力进行估算，结合容器本体无明显变形或膨胀，可排除浇注罐因超压而发生爆炸的可能性，罐内具有一定压力是爆炸导火线，但非主要原因。
（2）安全手柄联锁机构挡板脱落、封头釜齿棱角磨损严重、安全联锁装置功能不够完善，致使釜齿在不完全啮合的状态下，仍能进气加压，在罐内压力的作用下，釜齿啮合度逐渐降低，罐体趋向于不稳定状态，当啮合度降低至临界值时，罐内气体发生泄爆，受压气体的能量得到急剧释放，对快开门封头造成强大冲击而导致封头飞脱。
（3）操作人员无证操作，对快开门联锁装置
工作机理及危险性缺乏了解，在安全手柄联锁机构挡板脱落、安全联锁装置功能不够完善的情况下仍肆意使用，最终造成事故发生。
5防范措施
为预防压力容器此类事故的发生，应采取必要
的防范措施：
（1）操作人员持证上岗，严格按快开门联锁装置动作要求操作，一旦联锁装置损坏，应立即停用并整改，及时消除事故隐患。
（2）配置合适的安全阀、压力表，并定期校验，容器进行注册登记和定期检验。同时做好压力容器的日常运行、检查、维修改造等相关资料的记录，规范对压力容器的使用管理。
（3）应按《固定式压力容器安全技术监察规程》要求安装安全联锁保护装置[4]，对于有条件的企业，建议对设备快开门联锁装置加装冗余安全保护装置，确保稳妥实现快开门联锁保护装置的两个技术要求：当快开门达到预定关闭部位方能升压运行以及当设备内部压力完全释放方能打开快开门。如:加装釜齿到位开关，到位开关设置在灌体齿圈上，当罐门关闭到安全啮合位置时输出信号给电气控制系统后方能进气升压；加装零压开关（微压力控制器），当微压力控制器未发出无压信号前，无法强行摇动减速器手柄。
参考文献
[1]盛水平，刘延雷，陈海云，等.典型快开门式压力容器爆炸失效规律研究[J].化工设备与管道，2010，47（5）：15-18.
[2]叶剑文，向小勇，彭泰援，等.蒸压釜快开门联锁装置强制检验的必要性[J].中国特种设备安全，2016，32（7）：30-34.
[3]曹福想，简志良，黄仕伟.一起蒸压釜爆炸事故的原因分析[J].化学工程与装备，2011，36（5）：178-179.
[4]TSG21-2016固定式压力容器安全技术监察规程[S].