LNG接收站管线事故案例分析.docx
1.NG接收站管线事故案例分析首先对国内某一1.G接收站项目建设中发生过的一起管线事故案例进行了介绍，然后对引起事故的各种原因进行了深度分析，最后给出了引发事故的主要原因，同时也为类似装置的建造提出一些建议和预防措施。1.NG（液化天然气）接收站是外来天然气的接收终端，具有接收、储藏、气化输送、保证区域用气的重要功能，是目前中国国家重点建设的清洁能源项目o近几年我国沿海已有十余个大型1.NG接收站项目兴建。下面就我国某一1.NG接收站项目建设中发生过的一起管线事故案例进行分析，找出原因，提出预防和改进措施，并希望能为其他同类项目所借鉴。1、事故概况1.1事故描述事故发生于某1.NG接收站管线气压试验时，即当气压试验压力升高至12.3VPa时，在试压管线与法兰自板连接的法兰本体处发生了断裂，并导致物理爆炸。爆炸事故现场位置示意图如图1所示。*<V的法W.36Iftt图1爆炸事故现场位置爆炸造成法兰（连同盲板和螺栓）周向完全开裂后沿轴线方向直线飞出，击穿该方向上42.5m距离外的两根钢筋混凝土柱，最后掉落在距爆炸地点77m外的BOG压缩机组旁。断裂发生在法兰锻件的母材上，即在法兰锥部小端与法兰宜管段相接的拐角处，距焊缝约18mm,详见图2。图2断裂发生的位置1.2事故管道描述事故法兰为C1.900RF,DN900(36")的标准对焊法兰，材料为ASTMA350Gr.1.1.2,C1.ass1,法兰包括盲板和螺栓总重为47法kg°事故所在管道外径为914.4mm(36"),壁厚46mm,材料为ASTMSA671Gr.CC60C1.32电熔化焊钢管。管道工作压力为9.2VPa,设计压力为13.6MPa,气体试验压力为15.64MPai)设计温度为常温,试验温度也为常温。检查法兰质量证明书，其化学成分和力学性能及冲击韧性数据均符合ASTMA350标准要求。锻件正火热处理的表述不直观、不清晰，也未明确表述是否经过超声波检测，未提供超声波检测报告。2、事故原因分析2.1 断U宏观形貌观察法兰断裂处的宏观形貌见图3。从照片中可以看到，断面沿圆周方向隐约可见分为内、外两区域，内圈区域的金属形貌大多十分粗糙，呈现以径向分布为主的撕裂棱，外圈区域的金属形貌大部分较平细，且有斜向条纹。整体来看，断口整齐，断口处壁厚没有减薄，没有颈缩现象，呈脆性断裂的特征。从同批同规格未损坏的法兰与直管焊接处的外观形貌可见，在法兰椎部小端与法兰宜管段相接的拐角处有显著的加工沟槽，在炸裂法兰上亦可看到有拐角沟槽残留。经宏观检测可初步推断，法兰开裂为由外表多源启动的脆性断裂,且开裂与法兰圆锥面尾段拐角处的加工沟槽有一定关系。图3法兰断裂处的宏观形貌2.2 断口微观形貌观察对断口局部进行电镜扫描，扫描形貌照片见图4（左）。从图中可以发现，外圆表面周向分布着加工痕迹，而断面呈层片状分布，显示平行边缘的推进条纹。高倍下可见断面均呈解理花样，脆性形态,其河流花样的主要走向表明开裂山表向内扩展。转角处低倍下的形貌见图5所示。图4（右）左侧为断面，处于法兰的接管段处，旁侧空隙为山转角沟槽起始裂缝，右上侧为法兰斜面区。转角处沟槽深约O.3mm,宽约1.5mm。街口近外表面的笈猊形IR断口处的低信形毓图4断口形貌从微观形貌的表观来看，断裂是由表向内发展，起始裂纹在外圆表面沿加工道痕呈曲折断续分布，断裂表现出脆性形态。这与宏观分析的推断相吻合。2.3 3力学性能试验在法兰的圆锥面部位按“ASMESA-350ASMESA-350Mm标准截取切向及轴向试样，分别进行常温拉伸、硬度和Y5.6C的冲击测试，试验结果见表1.供赁状35下的材内力学也，T*kISbtmaJmechanica1.pcpcrtsof*pp1.df1.angeMNE1.n)N«nni!iA%Z*KVM5.BJHBvTseZJO5JO2035TM,*2X>MOU-542j0.3,3S14MO,45m490QO140向试用MS470II1605.0.4SK5I4S.ISO1149»0WeITO»坟4»SyS>2230比20个I6）it?试验结果表明，材料的塑性指标（延伸率A和截面收缩率Z）和韧性指标（冲击功KV）远低于标准值要求，表明材料处于脆性状态。对事故法兰的试样分别进行一次正火和二次正火热处理，再进行上述的力学检测，检测结果见表2。表2中数据显示，在进行过再次热处理后，材料的理性和韧性指标有所改善，但仍低于标准要求。说明热处理不是导致材料呈脆性的主要原因。«2再次能处即好的材H力学住建Tab1.e2Miicria1.n:Iwnica1.PfUPef1.IGOfrChaZHanSCM"(Ni)I./.KVI”VyjHB5/7»>552511.5140*BI121.<0U1.i14»2二次E火215兑3J5«0IWIW155A551.>Mf1.<I>C<>>2J04M5-5S>22T%加（氽个16）加2. 4无损检验对同批同规格法兰中的两件法兰进行超声波检测。用2.5MHZ纵波探测时，将法兰锻件与焊接接头另一侧同厚度钢管对比，法兰锻件的衰减系数较大，意味着法兰锻件的晶粒较粗大。在对法兰采用K1.探头进行轴向扫行时，两个被检法兰上在深度为4042mm的区域，均发现有23Inm的当量缺陷显示，且缺陷呈断续性分布，分别约占周长的50%和20%。广泛分布的大尺寸夹杂物被认为是引起回波的主因之一。从电镜和金相检测中也发现，法兰基体局部区域有硫化夹杂物链状分布。在部分夹杂物区，夹杂物沿变形方向拉开呈条状分布。这一结果与无损检验结果相吻合。2.5其他因素分析关于焊接的影响。由于开裂处距外衣面焊缝金属区约18mm,距内表面焊缝金属区约48mm,均在焊接接头及热影响区域之外。因此，由焊接缺陷引起的断裂可能性可排除。3、事故分析结论根据前面所述的检查试验结果，可以得出如下结论：(1)材料脆化程度严重，是导致事故法兰开裂的主要原因。根据拉伸和冲击韧性测试结果可知，法兰材料的冲击韧性指标远低于ASTMA350规范的要求。由于材料的断裂韧度很低，对缺陷和应力集中就会非常敏感，在比较小的载荷作用下也会发生开裂。从断面的微观分析、金相分析和超声波检验可看到，失效法兰材质中存在大量的硫化物夹杂及偏聚现象。大量非金属夹杂物的存在不仅割裂了金属的受力面，使材料承压能力降低，而且会形成应力集中效应。这种材料组织使金属宏观发现为脆性。(2)断裂处的局部机械缺陷，是导致法兰开裂的诱因。根据宏观和微观的分析显示，由于法兰在拐角处的结构不连续，即存在较深的加工刀槽，导致了高应力集中区的出现。应力集中产生的峰值应力往往远高于结构应力，从而成为受力件起裂的动力。综上所述，本案例发生失效的原因就是材料脆性和应力集中耦合作用而引起的。与产品的内在质量有关。4、结束语通过上面的事故案例分析，可得到如下一些提示：（1）制造厂对产品质量的控制不到位，表现在标准要求的指标没有达到就作为合格产品交给用户1.或外表面有明显的加工沟槽也没有进行清除，使其圆滑过渡。按ASME没有O的要求，1.F2材料应进行低温冲击试验，而事故法兰豆检的冲击值远低于标准值，因此完全可以怀疑工厂是否按标准进行了冲击试验。如果进行了冲击试验,试验结果应该是不合格的。（2）在很多情况下，产品仅仅以满足标准要求为合格是不够的。工业产品标准是最低制造要求，而没有考虑工程应用中的一些特殊情况。正如案例中提及的非金属夹杂物问题。作为工业产品标准，并没有对金属中的非金属夹杂物提出量化要求，但对于高压、大尺寸锻件,如果有大量或大尺寸夹杂物的存在，会降低材料的强度，并引起材料的脆性。一旦有其他耦合条件出现，导致产品失效。所以，作为生产厂应有足够的知识和能力判断问题，切实将产品的质量控制落实到每个细节。（3）对于大尺寸、中高压力的管道进行气压试验代替水压试验，应充分考虑可能出现的风险，并采取切实有效的防护措施。
