3·21”尿素合成塔爆炸事故调查报告由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“尿素合成塔爆炸事故”。
3²21”尿素合成塔爆炸事故调查报告
2005年3月21日21时20分左右，平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司发生尿素合成塔爆炸事故。本次事故共造成4人死亡，32人受伤，截至3月28日直接经济损失约780万元。3月22日济南市人民政府成立了由济南市安监局牵头，市质监局、监察局、总工会、公安局、平阴县人民政府等部门参加的平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司'3²21'尿素合成塔爆炸事故调查组，并邀请山东省安泰化工压力容器检验中心、济南石油化工设计院和明水化肥厂等单位有关专家参与事故调查。
2005年3月21日，中班接班后生产稳定，合成氨生产能力17.5机，尿素正常负荷0.75MPa。21时20分左右，尿素合成塔突然发生爆炸并起火。整个尿素车间主框架燃起大火，由十个筒节组成的尿塔塔体断为三段，由上而下第十节在原地与基础连接，第九节向西南方向打入框架二楼楼梯方向，第一节至八节整体向东北方向飞出约86m，落至造气车间前，将外管架上的部分蒸汽、软水、提氢等管道砸断，坠入地下七、八米深。爆炸产生的强烈冲击波使尿素车间主框架遭到严重破坏，并且摧毁了生产厂区内的大部分门窗玻璃。当班调度员在铜洗岗位听到爆炸声后，意识到发生了事故，启动应急救援预案，用对讲机向值班长下达了紧急停车指令。并赶到大压缩机岗位，要求停压缩机时不准开近路和放空，防止发生意外事故。在确认压缩机全部停机后，又通知总配电室电工拉闸停罗茨鼓风机。此时，供气值班长汇报造气炉均已安全停炉，并封死了气柜进出口水封，断开尿素配电室的电源。在全厂停车结束后，平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司领导组织人员到尿素车间主框架进行救援和灭火。21时50分左右，尿素车间主框架火势得到控制。22时左右，厂防化连协助消防队将大火彻底熄灭，由于平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司制订了事故应急救援预案，并在日常定期演练，事故发生时充分发挥应急救援预案的作用，避免了事故的扩大。
事故调查
1.现场勘查情况
爆炸使塔体断为三部分，第一部分是基座，沿第十筒节环焊缝上侧环向断裂，在原地与基础连接，基座严重变形向南偏西45°方向倾斜与地面形成约80°的夹角，混凝土破损钢筋裸露。断口位于环焊缝上部，整个断口平齐，东北方向断面更为平坦，且多纵向裂口，该位置内数4层钢板为全平断口，全断面均能看到剪切方向向外的剪切唇，其中西南方向断口剪切较大，内衬不锈钢板外翻成喇叭型。内衬表面焊缝及封头堆焊层为白亮色，内衬表面为棕褐色，托架检查未见明显减薄。)M& q1 T“ |1 N 第二部分是第九个筒节，向南偏西45°斜上方向飞出约12.5m，斜拍在厂西南的控制楼二楼，并反转纵向开裂，开裂面通过安装热电偶位置，除内衬板外的所有层板纵向断裂面的热电偶孔附近及以下区域皆为脆性平断口（总高度为80～100cm），且主断裂面附近可看到有大量纵向张口裂纹，纵向主断裂面的上半部分为韧性的斜断口，断口附近各层板上没有其他裂纹。内衬表面为灰黑色，经擦拭可见金属本色。
第三部分是第八筒节以上部分，该部分重约100吨，整体向北偏东30°，飞出约86m。该部分断口断面主要部分位于环焊缝上侧。整个断面以斜断口为主，断面向外张成喇叭形，外边向外卷曲。断口东北方向部位断面外层主要位于环焊缝的下部，内层（不计内衬板）有三块钢板断于环焊缝的上部；由东北向西南方，断裂面逐渐由焊缝的下部过渡到环焊缝的上部，并最终在西南方向部位进入上一筒节母材且在母材中形成三角形的撕开口。观察内衬表面为棕褐色，焊缝为白亮色，托架检查未见明显减薄。
爆炸后，第一部分和第三部分塔内焊在内衬上的筛板支架大都发生变形，变形方向全都指向断裂面。塔内塔盘除最顶部第一层留在第三部分塔内顶部外，其它均飞出塔外。
2.工艺参数及记录情况
由于中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂未向平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司提供R－1102尿素合成塔的《安装、使用、维护说明书》，也未对该塔的操作提出具体要求。因此，衡量除温度、压力之外的工艺指标标准，只能参照原化工部化肥司1990年11月组织编写的《水溶液全循环法年产四万吨尿素装置生产技术规程（试行）》（化学工业出版社出版，以下简称《尿素技术规程》）。
由于事故现场经过火灾和灭火过程，有些当班记录已经损毁，因此这些工艺记录只能采用上一班或近期的记录作为参考。
（1）现场自动记录表和手动记录表记录工艺参数：
①温度：塔顶188℃±2℃、塔底178℃±1℃；压力：19.2～19.5MPa；温度和压力分别低于尿素合成塔的设计温度≤195℃和21.57MPa的设计压力；也符合《尿素技术规程》塔顶温度188℃和压力19.6MPa的指标要求。
②进尿素合成塔CO2气体纯度96.5～97%（V）；符合《尿素技术规程》≥95.7%（V）要求。
③进尿素合成塔CO2气体氧含量：0.7～0.8%（V）；略高于《尿素技术规程》0.4～0.6%的规定。
④脱盐水Cl－含量：一般3.5～5mg/L；Cl－基本控制在《尿素技术规程》≤5mg/L以内，核查了进入2005年79天的1896个（每天24个数据）化验数据，其中1223个指标在≤5mg/L以内。
⑤尿素合成塔出口Ni含量0.085～0.09ppm；低于《尿素技术规程》规定的0.2ppm指标范围。
⑥原料气中H2S含量0mg/m3；低于《尿素技术规程》规定：10mg/m3。（2）工艺参数分析：
①尿素合成塔的操作温度、压力、进塔的CO2纯度、原料气中H2S含量和尿素合成塔出口镍含量均在指标之内。
②进尿素合成塔的气体氧含量高于《尿素技术规程》标准约0.2个百分点。通过对其他小氮肥厂的了解，大多数为了提高尿塔内筒的防腐能力而提高CO2气体的氧含量。
③脱盐水Cl－指标高于《尿素技术规程》≤5mg/L的规定，经核查其中大于5mg/L的分析数据占23.23%，大于6mg/L的数据占12.26%。通过了解的现有技术资料，一般认为：Cl-不是低碳钢的敏感介质，只有在酸性环境下对低碳钢的应力腐蚀起到间接作用。
（3）其他方面：
①平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司尿素生产供气采用上海大隆厂的五段压缩机，该设备第五段采用无油润滑，各段注油量在设备说明书中未做明确规定。排油水频率第三段每半小时一次，其余各段每1小时一次，记录明确、排油水频率合理，对防止或减少尿塔顶部产生油层有积极作用。
压缩机气缸注油采用13号机械油，闪点为215℃，实测222～230℃，在合成塔现有正常温度、压力下，不会出现自燃。综合以上两点，基本可以排除因油层自燃而引发尿塔顶部聚积的爆炸性气体发生爆炸的可能性。
②尿素合成塔检漏蒸汽至事故发生前全部保持畅通，检漏蒸汽进出口氨含量之差在0.002%～0.007%之间，小于《尿素技术规程》中0.01%的指标。证明在事故发生前，尿塔衬里无泄漏。
③查阅事故发生前三个月的《设备维修情况记录》，尿素合成塔压力调节及温度指示系统完
好，仅有尿塔底部温度仪在2005年2月份检修一次，可以排除因压力调节系统失灵而引起超压的可能或因指示不准造成尿塔超温腐蚀的可能（缺3月12日～21日维修记录，有仪表保全巡检记录，无异常）。
④2004年尿素系统大修停开车方案符合《尿素技术规程》要求，但尿塔升温曲线记录在事故中损坏。
⑤平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司使用的液氨贮槽为1号、2号槽，容积分别为100m3，单槽允许最高容量50吨。事故发生时，1号槽库存量为35吨，2号槽为42吨。因液相出口位于液氨贮槽底部，因此可以排除因库存低，贮槽气串入尿素系统引发尿素合成塔爆炸的可能性。
⑥检查脱碳操作记录：事故发生时闪蒸槽、脱碳塔液位均正常，可以排除变换气串入尿素系统引起尿塔爆炸的可能性。
⑦平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司对加氧量调节采用从二氧化碳压缩机一段进口加空气的方式补氧。通过原料气分析记录及岗位巡检记录可以表明，事故发生时，原料气中氧含量正常。
⑧事故发生前，生产调度记录显示：16时35分因合成工段压缩机检修，由17.5机减量至13.5机；17时30分，加至15机；17时45分加满17.5机；19时35分锅炉除渣机坏，无减量记录。尿素系统：17时减负荷至0.6MPa；18时加满0.75MPa。尿素系统CO2机岗位加减量记录如下：16时1号机0.38MPa（CO2机一段出口压力，下同）、2号机0.37；17时1号机0.33、2号机0.32；18时1号机0.36、2号机0.36；19时1号机0.38、2号机0.37；20时1号机0.30、2号机0.32；17时1号机0.35、2号机0.35。至事故发生，尿素系统负荷最大波动为17.3%。因该型号CO2压缩机加减量采用控制进口压力和一回一阀门调节，进口压力基本保持不变。因此，一段进口气量及氧含量基本保持不变，尿塔气相空间中混合气体进入爆炸范围的可能性极小（3月21日事故发生当日的尿素总控操作记录损坏）。⑨尿素合成塔静电接地检测报告数据显示为0.5Ω，接地电阻数据符合国家有关规定。因此，尿素合成塔发生化学爆炸的激发能源不会是静电聚积。
⑩根据当地气象部门出具的证据可以证明，事故发生时天气以阴天为主，无雷雨电击情况。因此，天气因素不会成为尿素合成塔发生化学爆炸的激发能源。
事故性质认定
（一）资料分析
事故调查组对现场收集和封存的资料进行了认真的分析和研究，结合对事故发生时相关人员的调查询问认为：
1.企业提供的安全生产责任制、安全生产管理制度、安全现状评价报告、安全生产许可证申报材料、应急救援预案等资料，基本符合《中华人民共和国安全生产法》（以下简称《安全生产法》）、《危险化学品安全管理条例》、《特种设备安全监察条例》、《尿素合成塔技术条件》等法律法规的要求。
2.现场收集到的记录、资料中未发现该塔在事故发生前有超温，超压等异常现象，表明该塔运行正常。
3.询问相关人员和收集到的资料表明，在事故前二个月中该尿塔未出现过开停车及其它非正常操作的情况。
4.相关的工艺运行情况、工艺记录、安全技术措施以及现场有关封样的分析结果表明：事故前该塔的操作、相关介质和物料指标大部分低于或控制在该塔设计指标或《尿素技术规程》所确定的范围。
5.现场勘察事故塔的外观情况：
（1）事故后该塔不锈钢衬里钝化层完好，没有腐蚀现象。
（2）塔底部三根主物料管有明显的扭曲变形，管上的压力表外观严重损坏。经委托济南市计量检定所鉴定证明二块压力表内部结构完好，损坏系外部外力所致。（3）塔的断裂截面可观察到大量的开口裂纹且断面平齐。
（二）爆炸原因分析委托及分析结论报告 1.原因分析单位的确定
由于该塔的爆炸原因分析涉及设计、制造、材料、生产、工艺操作等多学科领域，为科学分析论证尿素合成塔爆炸原因，事故调查组经认真研究决定委托具备国家计量认证合格证书和国家实验室认可证书的国家级权威机构，分析认定事故发生的原因。在核查了钢铁研究总院国家计量认证合格证书和中国实验室国家认可委员会认可证书等资质的基础上，征求设备使用方和制造方意见，2005年4月3日，委托钢铁研究总院对平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司'3²21'尿素合成塔爆炸事故原因进行了分析和认定，并出具结论性分析报告。
2.事故原因认定 依据钢铁研究总院《平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司尿素合成塔失效分析报告》的结论意见，事故调查组认定如下：
⑪通过平阴化肥厂尿塔爆炸断口以及远离断口取样的宏观和微观断口分析，没有发现明显的焊接制造缺陷，说明制造厂的焊接质量是可信的。断口分析证明该尿塔在爆炸前已存在大量的应力腐蚀开裂裂纹，且很多应力腐蚀开裂裂纹发生在母材区。温度比较低的底部筒节产生了比较多和比较严重的应力腐蚀裂纹，形成了承载危险截面。断裂分析表明，纵向应力腐蚀开裂比较严重的热电偶内插管下方的裂纹已经超过了材料的容限尺寸，是爆炸断裂可能的一种起始原因；爆裂筒节下环焊缝上侧环向截面上多层层板同时发生应力腐蚀开裂，导致该截面所剩净截面积无几，以至于净截面应力超过了材料的抗拉强度，而导致该截面的层板陆续断裂，是爆炸断裂的另一种可能的起始原因。两种断裂都会引起塔内介质的迅速泄漏，导致塔内介质发生气-液相平衡的破坏，最终发生'平衡破坏型蒸气爆炸'。
⑫所有证据证明爆炸尿塔所产生的应力腐蚀开裂集中于检漏蒸汽所处的比较低的温度区域，如热电偶内插管下方、塔体的底部筒节、环焊缝上侧等，说明造成该塔应力腐蚀的主要介质原因应是检漏蒸汽液化及液化水溶液中含有应力腐蚀的敏感元素。通过对筒体焊缝中应力腐蚀裂纹缝隙和层板缝隙中夹杂物成分电子探针分析，以及第十筒节透气孔渗出物的成分分析，查到含量很高的钾、钠离子，结合对脱盐水的分析和水处理过程的勘查，可以认为是蒸汽中微量钾、钠离子浓缩所致。
⑬制造厂制造的平阴化肥厂R－1102尿塔检漏孔实际结构造成了检漏蒸汽向塔体层板间的泄漏，使多个层板同时产生应力腐蚀开裂，加速了塔体层板的应力腐蚀开裂速度，是造成这次爆炸事故的结构上的原因。同时，制造厂提供给平阴化肥厂的R－1102尿塔《技术文件和资料》中竣工图没有蒸汽检漏孔结构。同时图纸中所标注的层板层数和厚度为8mm（316L）+6mm（Q235-A）+12mm（16MnR）+14³6mm（15MnVR）共17层板，而实际结构则为8mm（316L）+6mm（Q235-A）+12mm（16MnR）+9³8mm（15MnVR）+2³6mm（15MnVR）共14层板，两者严重不符。)⑭对尿塔爆炸的能量分析表明，尿塔内部物料在尿塔开裂后所产生的膨胀功和沸腾功等总功达到尿塔爆炸所需能量的20倍以上，而尿塔气相段发生完全氢爆炸所产生的能量也仅为尿塔爆炸所需能量的45%左右。工艺记录审查、现场勘查和断口分析，均没有找到产生尿塔气相段化学爆炸的证据。
综上所述，制造厂所制造的平阴化肥厂尿素合成塔的检漏管采用管螺纹连接方式与16MnR
层板连接，该检漏管密封不严或在使用过程中产生松动，使检漏蒸汽漏入到尿塔的层板之间，漏进层板间的蒸汽中的钠等碱离子被浓缩到较高浓度，从而产生了严重的应力腐蚀开裂，并致使尿塔在爆炸前存在了大量和严重的应力腐蚀裂纹。经计算证明这些应力腐蚀裂纹中有的已达到和超出层板材料容限尺寸，或者爆炸筒节环向断口断面由于应力腐蚀开裂的作用，致使有的环向截面的净截面应力达到或超出材料的屈服极限乃至抗拉强度，两种情况都具备了尿塔大幅度开裂，并使内部介质严重泄漏的条件，最终产生内部介质的爆沸和爆炸。能量计算说明，尿塔内部介质爆沸所产生的爆炸能量是尿塔爆炸所需能量的20倍左右，是尿塔气相空间介质中能量最大的氢爆炸的40倍以上，完全具备尿塔爆炸的能量条件。由于采用蒸汽检漏方法，中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂制造的平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司的R－1102尿素合成塔检漏孔实际结构造成了检漏蒸汽向塔体层板间的泄漏，使多个层板同时产生应力腐蚀开裂，加速了塔体层板的应力腐蚀开裂速度，是造成这次事故的主要原因。
3.事故性质认定
事故调查组根据钢铁研究总院出具的《平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司尿素合成塔失效分析报告》，并通过查阅管理制度、操作规程及原始记录、在线产品、泄露物料的分析，以及对压力表、安全阀的检验和校验，综合分析认为：中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂，在交付平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司R－1102尿素合成塔时，没有对尿素合成塔检漏孔实际结构在运输、安装和使用过程中出现松动会造成检漏蒸汽向层板间泄漏，以及由此引起的严重后果，告知用户。尿素合成塔在运输、安装和使用过程中，都可能使尿素合成塔检漏孔松动。造成检漏蒸汽向塔体层板间的泄漏，使多个层板同时产生应力腐蚀开裂。
综上所述：这起事故是由于中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂制造的尿素合成塔的质量（包括制造和服务）原因造成爆炸导致的重大人员伤亡和财产损失的责任事故。事故责任认定
根据《安全生产法》、《危险化学品安全管理条例》、《特种设备安全监察条例》、《压力容器安全技术监察规程》、《尿素合成塔技术条件》等法律法规标准的规定，调查组通过调查分析，对此次事故责任分析及有关责任单位处理建议如下：
（一）制造单位的责任认定
中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂具有压力容器的设计、制造资质。安全生产管理机构、安全生产责任制健全。在爆炸尿素合成塔的设计制造过程中存在以下问题：①没有将改变检漏孔结构的情况告知用户。②尿塔的蒸汽检漏孔结构是企业的专利技术，在用于工业生产前没有进行安全性论证评价，也没有对用户的使用安全性进行跟踪评价，违反了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》（国发〔1982〕22号）第六条的规定。③变更尿塔蒸汽检漏孔结构设计，没有办理设计变更手续，违反了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》实施细则（劳锅〔1982〕6号）第2.1.6条的规定。④没有编制安装操作说明书，违反了《尿素合成塔技术条件》（GB9842-2004）7.3款的规定。⑤技术服务部门发现尿塔使用单位蒸汽检漏孔、透气孔存在非正常使用的现象，没有及时进行信息反馈，质保体系运行不畅，违反了《锅炉压力容器安全监察暂行条例实施细则》（劳动锅〔1982〕6号）2.2.2条的规定。⑥以担心专利技术泄密为由只通知生产车间按新设计执行，而未向用户提供检漏孔的零件图且存档的竣工图和工艺记录卡也与实物不符。⑦在筒体材料代用单中，采用部分主材层板由δ＝8mm代用δ＝6mm。竣工图纸表明尿塔为14层³6，而实物为11层混和板，实物与竣工图纸不符。综合以上分析及钢铁研究总院《平阴鲁西化工第三化肥厂尿素合成塔失效分析报告》的结论，中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂对尿素合成塔蒸汽检漏对安全带来的严重后果
认识不足，特别是对新的检漏孔结构可能会因安装和使用不当，造成蒸汽加速进入包扎层板，产生比焊接式检漏孔更为严重的后果，没有给予足够的重视，也没有对用户履行应有的告知义务，从而导致检漏蒸汽进入层板产生严重的应力腐蚀，是这起爆炸事故的直接原因。中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂对这起爆炸事故负有直接责任。原厂长（现党委**）刘金宝作为单位主要负责人，对这起爆炸事故负有领导责任；总工程师陈建俊作为单位的设计技术主要负责人，变更蒸汽检漏孔结构设计，并以保密为由未及时告知使用单位，是这起事故的直接责任者，对这起爆炸事故负有直接责任。
二）使用单位的责任认定
平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司建立了安全生产管理机构，制定了安全生产责任制、事故应急救援预案、安全规程、工艺规程和岗位操作法；对重大危险源进行了辨识，并采取了相应的监控措施；2004年12月由聊城正信安全评价有限责任公司对危险化学品生产装置进行了现状安全评价，2005年3月8日取得了《安全生产许可证》；在用的压力容器均通过济南市锅炉压力容器检验研究所的检验，特种作业人员均持证上岗；当班各级领导和操作人员现场指挥、现场操作的行为得当，现场工艺运行数据基本正常。调查组认为：目前没有发现该厂与尿素合成塔爆炸相关联的直接原因。
事故调查组通过查阅整理资料发现，爆炸的尿素合成塔设备出厂技术资料不齐全。从该尿素合成塔开始使用至爆炸前也没有补齐相关图纸、使用说明书等必备的技术文件，表明平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司在设备技术档案管理上存有缺欠。
建议
（一）该尿素合成塔爆炸是由尿素合成塔的质量（包括制造和服务）原因导致的，中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂既是设计单位又是制造厂家。根据《锅炉压力容器安全监察暂行条例》实施细则第3.3.4条的规定和《锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定》第二十五条第四款规定，建议质监部门根据相关规定依法对中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂进行处理，并依法追究制造单位负责人刘金宝和总工程师陈建俊的行政责任。
（二）建议质监部门责成中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂对所制造的此种蒸汽检漏孔结构尿素合成塔进行全面检修。质监部门进行全面检验，防止同类事故的发生。
防范措施
平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司'3²21'事故的发生，造成了重大人员伤亡和财产损失，教训十分深刻。为认真吸取事故教训，防止类似事故的发生，提出如下防范措施：
（一）中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂应认真吸取事故教训，严格贯彻国家有关标准规范，强化责任，切实把设备产品质量放在企业工作的首位来抓，严格防止不合格的压力容器设备进入市场。
（二）平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司要吸取这次事故教训，严格生产设备购入，加强设备技术档案管理。对购入的压力容器设备要严格审查产品设计制造图纸和使用技术说明书等技术资料，定期停车检修，确保生产安全。
（三）安监、质监部门要严格依照《安全生产法》、《危险化学品安全管理条例》和《特种设备安全监察条例》的规定要求，吸取教训，加强危险化学品生产企业的安全管理和特种设备的安全监管，确保高危行业安全生产。
