常压低温液氨储罐修复

何文美

（玖源集团工程建设指挥部 四川广安）

常压低温储罐在国内上世纪70年代陆续引进，在1000 t/d Kellogg合成氨装置上均有使用，这些大型常压低温储罐运行至今从未发生本文所述的重大事故。本文所涉及的工厂在设备投用前由于培训不到位等疏忽，造成在首次充氨中储罐腾空、局部损坏。

一、低温液氨储罐与相关标准和规范

储罐结构形式为椭圆顶，吊顶保冷式，设计压力-0.5～7 kPa，直径21.6 m，总容积7915 m3，有效容积7500 m3，净重233.705 t，操作压力5 kPa，试验压力8.7 kPa，设计温度-35℃，主体材料16MnDR，操作温度-33.3℃，储藏介质液氨。

按SH 3046-1992《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》与HJG 19-1989《钢制低温压力容器技术规定》进行设计。按GBJ 128-1990《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》及HJG 210-1983《圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》进行制造、检验。

二、事故经过

氨罐在整体验收合格后进入充氨准备和首次充氨工作。充氨72 min时，突然一声异响，罐体有明显晃动后又静止，3 min后，罐体突然腾起约1 m高，然后移位0.5 m落下，罐体发生爆裂，底部壁板靠近地板角焊缝位置的母材，在几乎180°的对称方向撕裂，进氨管道与筒体连接处被拉断，底部44跟锚栓全部断裂。事故过程中未造成人员伤亡，未造成液氨爆炸。

三、事故原因排查与分析

从现场情况看，常压低温液氨储罐出现事故主要存在两方面原因，一是超压；二是储罐本身存在缺陷，使承压能力降低。

1.检查氨罐本体是否存在缺陷

事故发生后，锅检所、监理、业主和施工单位共同对氨罐施工与资料进行了全面检查，原材料超声波检测、力学性能复验合格，焊接工艺评定、焊接工艺卡、施焊人员持证情况、焊前培训资料齐全；焊接完成后的对接焊缝进行了100%X射线探伤，所有角焊缝进行了表面探伤；储罐制造完成后，底板进行了100%真空试验，整个储罐进行了严密性、强度、稳定性试验，以上检查均达到设计要求。因此罐体质量不存在任何问题。

2.检查是否存在超压问题

（1）储罐冷罐时间不够。操作人员直接按压力氨储罐充氨程序实施充氨工作，充氨的冷罐时间不足20 min。

（2）储罐的安全阀（双阀）各自的根部阀未按规定打开。液氨挥发出大量气氨使储罐超压时不能保护设备。

（3）事故冰机未投入状态。当气氨压力高过3.5 kPa时，事故冰机应联锁启动，因联锁未投入，事故时联锁装置未能发挥作用。

（4）充氨速度过快。1 h内充入7.5 t低温液氨，充装量已经超过带压储罐的充氨速度。

图1 底板壁板变形严重

3.事故原因分析

短时间内过多的低温液氨进入常温状态的储罐，由于温差蒸发出大量气氨，在罐体的呼吸阀，以及放空阀几乎关闭的情况下，使罐体内压逐步增高。在压力上升的过程中，罐体最薄弱的底板产生变形，当储罐内压在顶部形成的作用力大于罐体重量、附件重量、附加力和底板变形力总和时，罐体力学平衡系统被打破，罐体产生腾空，底板向外产生凸起。由于设备在腾升过程中充氨进口管断裂，以及罐体底板与筒体的角焊缝开裂，罐内的压力瞬间下降，设备回座，巨大的冲击使下部壁板发生严重变形。

该事故是典型的违规操作。有方案未严格执行，有培训资料却未先培训，并在事故冰机、火炬系统、压力温度等联锁装置未投用的情况下鲁莽开车，由此造成重大事故。

四、氨罐修复方案

1.方案一

事故发生后，部分技术人员认为，设备腾空后移位回坐，对这种事故在国内乃至国际也没有找到先例，恢复存在巨大风险，应该整体报废，重新订购材料，原址新建，这样一劳永逸。持这种观点的人主要是担心那些在事故后没有开裂的焊缝和板材的性能还能否满足长期安全运行的要求，与其在以后的运行过程中日夜担心储罐时刻是否会再出问题，还不如新建为好，避免不必要的担心。

2.方案二

一个设备能否满足使用条件主要是基于该设备的材料性能、焊接规范、施工质量等条件。该储罐是常压低温设备，如果储罐各部分材料的力学性能特别是低温冲击韧性及焊缝的机械性能仍然符合低温储罐设计要求，且事故后设备基础沉降在规定范围内，则可进行修复使用。即拆除更换变形、开裂严重的底板和下部第一第二带板，保留之上部分，这样既节约成本，也节约建造时间。

本着科学的态度，从节约时间和成本出发，经过专题研究讨论，最终决定实施第二方案。由设计院、业主负责审查方案，锅检所负责检验，施工单位负责修复施工，共同完成修复工作。

五、检测、检验方案与修复结果

按照GB 150-1998，储罐建造以及相关检验规范，地方锅检所执行事故罐体的检验方案。对罐体母材和纵、横焊缝进行取样，做机械性能和冲击试验检测。对设备本体进行磁粉检验、超声波检验，对原焊缝射线探伤为二级片的部位进行全部射线复核。经过专业检测机构和地方锅压力容器监督检验所全面检验，未发现因事故产生不符合规范的缺陷。

依据检测结果和既定的修复方案，原施工单位组织人员全力抢修，储罐修复完成后，经锅监所检验和设计院重新审查合格。在罐区整体验收合格后交付生产使用，由于重新投用的前期准备工作到位，充氨过程严格按规程进行，实现修复投用一次成功。

根据原储罐建设周期，如果重新建造，工期4个月，费用220万元，经过修复费用审查，储罐实际修复时间仅2个月，费用130万元。

六、结论

针对本次事故，无论是设计院，锅监所，业主等均本着科学分析问题的态度，从安全、可靠的角度出发，利用原设计和制造的依据提出的修复方案，并成功实施修复工作。修后的储罐在投用3年多的时间里安全、连续运行，证明方案选择正确、可靠。