1、引言

事故發(fā)生后調查、分析，必須弄清楚事故經過的全過程，查找事故發(fā)生的原因，否則就無法分析事故為什么會發(fā)生，也就不可能用它來警醒世人，預防同類事故的發(fā)生。

2001年12月山東某化肥廠φ1m氨合成塔底部用于調整塔內床層觸媒溫度的副線20鋼異徑管發(fā)生爆破，造成嚴重火災和人員傷亡的重大事故。該副線的正常進氣溫度在140-160℃，管內壓力為32MPa，介質為N₂、H₂和少量NH₃。與之相連的是合成塔內底部廢熱鍋爐，溫度為350℃左右。由于觸媒老化，床層溫度不會偏高，副線長時間停止進行調溫，使得靠近合成塔底部的異徑管段存在死氣層，并因熱傳導可能將廢熱鍋爐處的熱量部分傳遞至這一管段，使20鋼異徑管處于200℃以上氫腐蝕敏感溫度。

2、爆破原因分析

20鋼屬于低碳鋼，而低碳鋼在高溫高壓的氫氣環(huán)境中使用時鋼中的碳或滲碳體Fe₃C能和H₂反應生成甲烷CH₄，其反應式為：2H₂+Fe₃C→3Fe+CH4及2H₂+C→CH₄，以上反應生成的甲烷，在鋼中的擴散能力很小，聚集在晶界原有的微觀孔隙內，形成局部高壓，造成應力集中，使這些微觀孔隙發(fā)展成為裂紋。同時，反應面附近的鋼被脫碳，鋼中珠光體分解，由于碳的損失，形成了鋼中碳的濃度梯度，推動了滲碳體Fe₃C分解并向反應面擴散。裂紋的擴散又為氫和碳的擴散提供了有利條件，這樣使反應不斷地進行下去，脫碳層與裂紋深度不斷增加，導致鋼的強度和塑性降低，材料產生脆化。盡管對于低碳鋼來說，在100℃就會產生氫腐蝕，但當溫度大于200℃時，氫腐蝕才顯得重要，使鋼的性能明顯下降。異徑管正常使用溫度為140—160℃，但由于氨合成塔內床層觸媒老化，異徑管所在的副線長時間停止進行調溫，使異徑管溫度升高至200℃以上，導致氫腐蝕的發(fā)生，由于管道中除H₂和NH₃外，還有一定比例的N₂，而N₂的存在將加劇氫腐蝕的發(fā)展。

3、結論和建議

(1)由于20鋼長期處于200℃溫度左右工作，極利于介質中的游離氫向20鋼中擴散，并在晶界處與碳結合形成甲烷等，導致晶界嚴重開裂和脫碳，并最終引起材料的嚴重脆化和強度降低，這是導致20鋼異徑管爆破的根本原因。

(2)我國目前仍有大量中小化肥廠氨合成塔底部副線還是使用20鋼。該事故的發(fā)生說明，應當極為重視這一管線的氫脆化或氫腐蝕的安全隱患問題，避免悲劇的重演。所以在工作時，必須嚴格控制異徑管的正常使用溫度140—160℃，注意氨合成塔內床層觸媒老化問題，調節(jié)異徑管所在副線的工作溫度，不能長時間處于200℃以上工作，防止氫脆化或氫腐蝕的產生，避免氨合塔20鋼異徑管發(fā)生爆破。