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特种设备事故案例分析与标准,姚钦福建省特种设备检验院,特种设备事故案例分析及标准,特种设备事故案例分析及标准课程是使研究生、学生通过鲜活的案例分析，掌握特种设备相关的基础知识，了解相关标准，树立科学处理特种设备事故或隐患的思维方法，掌握特种设备最基本的概念和基本的检验检测方法的原理，获得判断解决特种设备事故或隐患的初步能力。本课程是跨专业的涵盖知识面广的一门应用性课程。,特种设备事故案例分析及标准,省特检院副院长高级检验师、高级工程师、清华大学工学硕士福建省机械工程学会焊接分会理事长ASME检验师中国合格评定CNAS技术评审员福建省安全生产专家组专家中国特种设备协会科技委副主任,本课知识点,金属材料基本知识；金属的焊接性试验；碳当量公式；金属材料及焊接接头的成分组织性能；焊接接头形式；相关国内外法规标准解释。,本课知识点,焊接焊接缺陷（外观缺陷咬边焊瘤未焊满凹坑、气孔、夹渣、未熔合、未焊透、裂纹）焊接的冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、应力腐蚀裂纹、层状撕裂的形貌，原因和防治措施；断口分析技术；,涉及的书及标准,金属熔焊原理及工艺M（上下册）张文钺机械工业出版社金属焊接性基础M 陈伯蠡机械工业出版社焊接冶金学M 张文钺机械工业出版社焊接工程缺欠分析与对策M 陈伯蠡机械工业出版社特种设备安全监察条例压力容器安全技术监察规程国家质量技术监督局“钢制球形储罐”GB123371998“球形储罐施工及验收规范”GB5009498“工业金属管道工程施工及验收规范”GB5023597“蒸汽锅炉安全技术监察规程”“压力容器建造规则”ASME锅炉及压力容器规范（一部国际性规范）第一册电梯监督检验规程,特种设备事故案例分析及标准,一、特种设备的分类锅炉、压力容器（气瓶）、压力管道、电梯、起重机、厂内机动车辆、客运索道、游乐设施；八大类。,特种设备事故案例分析及标准,福大、省特检院特种设备联合研发中心现建有八个实验室：腐蚀与防护研究室热过程装备节能技术研究室声学检测研究室应力测试及数值模拟研究室无损检测研究室等,特种设备事故案例分析及标准,1、从生活中认识特种设备锅炉发电，液化石油气瓶，球罐储存，管道燃气，电梯，起重机械，飞机场车，公园车，客运索道，游乐设施。以特种设备为主要装备创造的产值占GDP64%,特种设备事故案例分析及标准,2、从事故中认识与人民生命财产安全相关的特种设备，福州耀隆、辽宁铁岭钢水包倾覆（）、浙江电站锅炉爆炸，西安球罐15人死亡，电梯困人，起重机械倾覆，厂内车撞人，游乐设施飞椅飞出。,特种设备事故案例分析及标准,二、特种设备检验机构的责任与作用对检验检测结果负有技术把关的责任，按特种设备检验检测机构管理规定特检机构需经国务院特种设备安全监督管理部门核准，人员、仪器、管理制度与责任制度，需评审；中国合格国家认可委员会CNAS评审，自愿。高科技与劳动密集型行业，发现消除安全隐患，保障特种设备的安全运行。,特种设备事故案例分析及标准,三、法规、安全技术规范、标准特种设备安全监察条例条例共七章：一、总则；二、特种设备的生产；三、特种设备的使用；,特种设备事故案例分析及标准,四、检验检测；五、监督检查；六、法律责任；七、附则“第一条：为了加强特种设备的安全监察，防止和减少事故，保障人民群众生命和财产安全，促进经济发展，制定本条例。”,特种设备事故案例分析及标准,“第二条本条例所称特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施”“第三条特种设备的生产（含设计、制造、安装、改造、维修）、使用、检验检测及其监督检查，应当遵守本条例。”,特种设备事故案例分析及标准,2、蒸汽锅炉安全技术监察规程第一章总则第二章一般要求第三章材料第四章结构第五章受压元件的焊接第六章主要附件和仪表第十章检验第146条在用锅炉的安全阀每年至少应校验一次,特种设备事故案例分析及标准,3、压力容器安全技术监察规程第一章总则第二章材料第三章设计第四章制造第五章安装、使用管理与修理改造第六章定期检验第七章安全附件第八章附则,特种设备事故案例分析及标准,第12条用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其含碳量不应大于0.25%第37条设计盛装液化石油气的储存容器，使用法兰连接的第一个法兰密封面，应采用高颈对焊法兰、金属缠绕垫片（带外环）和高强度螺栓组合。,特种设备事故案例分析及标准,第82条有延迟裂纹倾向的材料应在焊接完成后24小时后进行无损检测；有再热裂纹倾向的材料应在热处理后再增加一次无损检测。,特种设备事故案例分析及标准,4、压力容器定期检验规则第一章总则第二章年度检查第三章全面检验第四章耐压试验第五章安全状况等级评定第六章附则附件一移动式压力容器定期检验附加要求附件二医用氧舱定期检验要求附件三安全阀校验要求,特种设备事故案例分析及标准,第二十七条检验时不得进行与试验无关的工作，无关人员不得在试验现场停留。第三十八条材质劣化有应力腐蚀、晶间腐蚀、石墨化等已产生不可修复的缺陷或者损伤时，根据劣化程度，定为4级或者5级。若缺陷可以修复，并且能够确保规定的操作条件下和检验周期内安全使用的，可以定为3级。,特种设备事故案例分析及标准,第四十条内外表面不允许有裂纹。附件一移动式压力容器定期检验附加要求按罐体的设计压力1.5倍进行软管的液压试验。,特种设备事故案例分析及标准,5、锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则第一章总则第二章监检项目和方法第三章监检单位和监检员第四章受检企业第五章附则,特种设备事故案例分析及标准,6、施工升降机检验规则GB1005332 外观质量检查321 目测检查，焊缝应平整、饱满，氧化皮应除尽，不应有漏焊、裂纹、夹渣、咬边、弧坑、烧穿及未焊透等缺陷。322 标准节、传动系统、吊笼立柱和上下承载梁等重要焊缝，除按条检验外，焊缝的几何形状与尺寸应符合制造本标准的规定。323 紧固件应充分坚固并应牢固锁定。,特种设备事故案例分析及标准,7、JB/T47302005承压设备无损检测第一部分通用要求第二部分射线检测第三部分超声检测第四部分磁粉检测第五部分渗透检测第六部分涡流检测,特种设备事故案例分析及标准,主要内容：规定了五种常规的无损检测方法及质量分级评定。5.3缺陷磁痕显示记录缺陷磁痕的显示可采用照相、录像和可剥性塑料薄膜等方式记录，同时应用草图标示。,特种设备事故案例分析及标准,8、ASME锅炉及压力容器规范（一部国际性规范）第1卷动力锅炉第2卷材料（四篇）第4卷采暖锅炉第5卷无损检测第8卷压力容器（3册）第9卷焊接B31.1动力管道,特种设备事故案例分析及标准,9、锅炉压力容器制造监督管理办法第22条锅炉压力容器安全性能应在制造过程中进行，未经监督检验或监督检验不合格的产品不得销售、使用。（境内境外）,特种设备事故案例分析及标准,10、特种设备检验人员考核规则检验员、检验师、高级检验师（解决过重大、特殊设备疑难问题并具有一定知名度）大中专、工程师、高级工程师,特种设备事故案例分析及标准,基本知识材料分析的一条主线成分组织性能,特种设备事故案例分析及标准,承压类特种设备对金属材料要求：l 较高的屈服强度和抗拉强度l 良好冲击韧性l 冷热加工成形性能和焊接性能l 良好低倍组织和表面质量l 良好高温特性l 抗腐蚀性,特种设备事故案例分析及标准,碳钢的分类按含碳量分低碳钢含碳量小等于0.25%中碳钢含碳量0.25%0.60%含碳量大于0.6%为高碳钢。,特种设备事故案例分析及标准,低合金钢，钢中的合金总量不超过5%中合金钢，钢中的合金总量5%10%高合金钢，钢中的合金总量超过10%16MnR表示含碳量0.16%平均含锰量小于1.5%，压力容器专用钢09MnNiDR含碳量0.09%不锈钢、耐热钢中含碳量小于0.1%用0表示，小于0.03%用00表示,特种设备事故案例分析及标准,焊接接头裂纹:热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂、应力腐蚀裂纹,特种设备事故案例分析及标准,热裂纹：产生于AC3线附近的裂纹，焊接完毕即出现，又称结晶裂纹。显著特点：沿晶低熔点共晶物富集于晶界，受拉应力，最终开裂S、P等杂质、冷却速度大、结晶应力与拘束应力,特种设备事故案例分析及标准,冷裂纹：焊毕冷至M3点以下产生的裂纹，延迟裂纹：一般焊后几小时、几天甚至更长焊接接头淬硬组织、焊接接头扩散氢的存在、焊接接头拘束应力C eq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Co)/15,特种设备事故案例分析及标准,再热裂纹：焊接接头再加热到500 到700 时产生的裂纹，含Cr Mo等沉淀强化合金元素.四大特征：过热区，沿晶，含Cr Mo等沉淀强化合金元素，再热500 到700 防范措施：低Cr Mo，低C，低应力，再热停留时间,特种设备事故案例分析及标准,层状撕裂：在具有丁字接头或角接头的厚大构件中，沿钢板轧制方向分层出现的队梯状裂纹硫化物，Z向应力,特种设备事故案例分析及标准,应力腐蚀裂纹：在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。硫化氢应力腐蚀裂纹材料、应力、介质，不锈钢应力腐蚀裂纹,特种设备事故案例分析及标准,珠光体球化：常用的锅炉钢材是低碳钢及低碳低合金钢，如20g，16Mng，15CrMo，12Cr1Mo等都是珠光体钢，由片状的渗碳体和片状的铁素体互相层叠，组成相间排列的片状机械混合物，即珠光体。,特种设备事故案例分析及标准,片状体的表面能远比球状体为大。高能态有自行转变为低能态的趋势，因而在高温原子扩散能力强的条件下，片状渗碳体会逐渐转化为球体，由于大球体有更小的表面能，随着高温作用时间的加长，小球体又聚拢成大球体，这种现象叫珠光体球化。,特种设备事故案例分析及标准,这种变化引起钢的强烈软化，珠光体球化会使钢材的常温强度下降，并能明显地加快蠕变速度，降低持久强度。球化严重时，持久强度降低约40%50%Mo Cr VTi Nb 能提高珠光体稳定性,特种设备事故案例分析及标准,石墨化是指钢材中的渗碳体在高温长期作用下自行分解成石墨和铁的现象。这是一种比珠光体球化更为危险的组织变化。,特种设备事故案例分析及标准,石墨的存在相当于钢中出现了裂纹，不仅消除了渗碳体原有的强化作用，并且使钢的韧性大为降低，以致引起脆性断裂。凡能形成高稳定性碳化物的元素，如Cr、Nb、Ti都能阻止石墨化。,特种设备事故案例分析及标准,焊接：两种或两种以上的材料（同种或异种）通过原子或分子之间的结合和扩散造成永久性联接的工艺过程叫作焊接。焊接性：在一定的焊接工艺条件下，一定的金属材料获得优质焊接接头的难易程度，包括工艺焊接性和使用焊接性。,特种设备事故案例分析及标准,焊接接头的组成：熔敷金属、熔合线和热影响区热影响区：熔敷金属两侧组织和性能发生变化的区域,特种设备事故案例分析及标准,五、特种设备的事故案例1、进口压力容器环焊缝未熔合问题提出：出国监检，底片可疑，超声波发现波形显示，如何处理，请示，定缺陷，夹渣可，未熔合不可问题解决：方案，鉴定组，程序，原记录，观察底片，拍片,会议；外商问题：报告无显示，RT、UT。报告有五人签字，检测、审核、质量经理、AI、总经理。使用何标准。,特种设备事故案例分析及标准,挖进去没有怎么办。522,521破解问题：缺陷的存在。问题提出：超声波的烦恼。化进取为寻常,特种设备事故案例分析及标准,标准法规：压力容器安全技术监察规程“第88条100%无损检测JB4730承压设备无损检测级合格。”JB4730承压设备无损检测第2部分射线检测“5.1.6 级，小等于T/3且小等于20，条渣。”“5.1.4.2 级、级对接接头不允许存在裂纹、未熔合、未焊透”“表12单个条渣最大长度小等于T/3且小等于20mm”,特种设备事故案例分析及标准,ASME(American Society of Mechanical Engineer)锅炉压力容器规范一部国际性规范共有十卷（Section），动力锅炉材料无损检测压力容器焊接“UW-51 焊缝的射线照相显示属下列情况缺陷特征的应判定为不合格任何显示特征为裂纹或未熔合或未焊接透区域。任何其它条型显示长度大于，T大于2.25in 0.75in(19mm)”,特种设备事故案例分析及标准,知识点：金属焊接的定义：通过适当手段，使两个分离的金属物体产生原子(分子)间结合而连接成一体的连接方法,特种设备事故案例分析及标准,焊接缺陷分类：(1)外观缺陷：咬边，焊瘤，凹坑，未焊满，烧穿，其他表面缺陷(成形不良、错边、塌陷、各种变形)(2)气孔和夹渣：P63 气孔：是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。,特种设备事故案例分析及标准,夹渣：是指焊后溶渣残存在焊缝的现象。（3）裂纹：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂、应力腐蚀裂纹（4）未焊透：指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象（5）未熔合：指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。,特种设备事故案例分析及标准,2、案例：JY电站锅炉P91管裂纹底片审查，专家集体鉴定，经检测单位和监理单位确认过的底片中有122张发现裂纹。信息作用，省局信息报送省政府“省XX重点工程XX电厂存在严重安全隐患，一旦发生事故，必然群死群伤”,特种设备事故案例分析及标准,黄省长，“这是件大事，要彻查，并举一反三”标准法规：蒸汽锅炉安全技术监察规程第79条，焊缝及其热影响区表面无裂纹、夹渣、弧坑、气孔。知识点：热裂纹的形成，弧坑裂纹是一种常见的热裂纹，冷却速度太快,特种设备事故案例分析及标准,3、案例：1030霞浦事故，施工升降机24层坠落，12人全部死亡，1、无证安装；2、不检验出报告；直接原因：标准节的高强螺栓脱落，在建中的3号楼23层处井架折断，导致右侧升降机坠毁反思：对着检验报告问检验员是如何检的？,特种设备事故案例分析及标准,标准：施工升降机检验规则GB1005332 外观质量检查321 目测检查，焊缝应平整、饱满，氧化皮应除尽，不应有漏焊、裂纹、夹渣、咬边、弧坑、烧穿及未焊透等缺陷。322 标准节、传动系统、吊笼立柱和上下承载梁等重要焊缝，除按条检验外，焊缝的几何形状与尺寸应符合制造本标准的规定。,特种设备事故案例分析及标准,323 紧固件应充分坚固并应牢固锁定。戴认为，老板没有雇专人操作升降机可能是为了省钱。“这里在建8座楼，共有16台升降机，如果雇专人操作，一年的工资也就20万左右。现在一下子死了12人，少说也得损失几百万！”知识点：螺栓紧固。,特种设备事故案例分析及标准,4、案例：青岛碱业股份有限公司“6.29”锅炉爆管事故2008-6月29日，青岛碱业股份有限公司热电分公司5号锅炉检修后点火试车过程中，发生锅炉联络管爆裂事故，造成4人死亡，1人受伤。,特种设备事故案例分析及标准,1989年9月正式投入使用，累计运行时间8万余小时。该台锅炉于2008年4月8号开始进行大修，6月27日进行水压试验，试验压力为3.92Mpa，6月28日23时5分试车点火，6月29日凌晨2时20分，压力上升到4.25MPa，验证人员在安全阀平台准备进行工作时，锅炉顶部右侧水冷壁上集箱与汽包之间一连接管突然爆裂，喷出大量蒸汽和水，将5名员工烫伤，其中4人经抢救无效死亡，1人轻伤。,特种设备事故案例分析及标准,据初步分析调查，锅炉联络管上存在严重的条状腐蚀凹坑，在验证安全阀所需的压力下，这些条状腐蚀凹坑引起爆管。另外，在锅炉检修过程中，有关单位没有严格按照锅炉定期检验规则进行水压试验，试压没有达到规定的压力，也没有根据锅炉运行近20年的实际，制定严格的检验方案，出现检验漏项，先后丧失了在水压试验和测厚过程中发现腐蚀凹坑隐患的机会。,特种设备事故案例分析及标准,这起事故的发生，暴露出青岛碱业股份有限公司热电分公司和有关单位对特种设备安全生产重视不够，没有严格遵守锅炉管理的有关规定，没有认真落实锅炉检修和点火试车的各项安全防范措施，违章作业，隐患排查治理工作不到位，安全生产责任落实不到位等问题。,特种设备事故案例分析及标准,安全技术规范：锅炉定期检验规则水压试验压力：1.25P蒸汽锅炉安全技术监察规程第207条，耐压试验压力1.25P(工作压力),特种设备事故案例分析及标准,知识点：水压试验的目的耐压试验是一种验证性的综合检验。耐压试验作用：（1）防止产生严重缺陷的承压设备投入使用；（2）改善缺陷处的应力状况；（3）承压设备存在的某些缺陷可以因过载产生泄漏而将缺陷暴露。,特种设备事故案例分析及标准,5、案例：CL球罐的裂纹球罐裂纹几百条，裂纹最深20多毫米，壁厚40mm标准：压力容器定期检验规则第40条内外表面不得有裂纹。知识点：焊接冷裂纹 焊接接头淬硬组织、拘束应力、扩散氢的存在,特种设备事故案例分析及标准,6、案例：1500M3球罐的再热裂纹标准：第82条有延迟裂纹倾向的材料应在焊接完成后24小时后进行无损检测；有再热裂纹倾向的材料应在热处理后再增加一次无损检测。,特种设备事故案例分析及标准,知识点：再热裂纹。通过插销、冲击韧度等试验研究HQ-80钢的再热裂纹倾向，扫描电镜发现过热区晶界存在合金元素碳化物，电子能谱检测碳化物富含Cr、Mo。再热裂纹的机理被认为是:高温过热-合金元素碳化物固溶，再热弱化-晶界析出大颗粒状合金元素碳化物导致晶粒表面的贫Cr、Mo合金元素层，晶界高温强度不足。,特种设备事故案例分析及标准,7、案例：西安球罐15人死亡安全技术规范：第37条设计盛装液化石油气的储存容器，使用法兰连接的第一个法兰密封面，应采用高颈对焊法兰、金属缠绕垫片（带外环）和高强度螺栓组合。知识点：石棉橡胶垫片的耐久性与使用环境的匹配性。,特种设备事故案例分析及标准,8、案例：3000M3球罐的预热温度确定标准：需做焊接性试验确定预热温度知识点：预热温度的作用，防止焊接冷裂纹,特种设备事故案例分析及标准,9、案例：SA锅炉裂纹标准：蒸汽锅炉安全技术监察规程第79条，焊缝及其热影响区表面无裂纹、夹渣、弧坑、气孔。知识点：焊接冷裂纹 措施,特种设备事故案例分析及标准,10、案例：不锈钢焊接裂纹啤酒罐标准：压力容器定期检验规则第40条内外表面不得有裂纹。知识点：不锈钢的应力腐蚀裂纹,特种设备事故案例分析及标准,11、案例：某球罐内部一片脱落标准：压力容器定期检验规则第二十五条，壁厚测定时，如果遇母材存在夹层缺陷，应当增加测定点，或者用超声检测，查明夹层分布情况以及与母材表面的倾斜度，同时作图记录。知识点：层状撕裂，厚板，Z向应力，S化物,特种设备事故案例分析及标准,12、案例：中原隆列管式换热器标准：GB15189规定，列管与管板的焊脚高度L2应不小于1.4倍的管壁厚知识点：角焊缝的强度，见附件7管板强度焊的结构型式，而管端伸出长度是保证焊脚高度L2不低于1.4倍管壁厚的结构形式，焊脚高度L2不低于1.4倍管壁厚是确保管板焊缝不泄漏的根本保证。焊脚高度为管壁厚的1.4倍,特种设备事故案例分析及标准,13、案例：氮肥厂的管道标准：第12条用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其含碳量不应大于0.25%知识点：碳当量公式断口分析法，人字形指向,特种设备事故案例分析及标准,14、案例：卧式冷室压铸机附属压力容器（气瓶）爆炸标准：锅炉压力容器制造监督管理办法第22条锅炉压力容器安全性能应在制造过程中进行，未经监督检验或监督检验不合格的产品不得销售、使用。知识：监检合格才能使用，瓶内部沟槽，冲击韧度,特种设备事故案例分析及标准,15、案例：仓山某厂压力容器爆炸标准：锅炉压力容器制造监督管理办法第22条锅炉压力容器安全性能应在制造过程中进行，未经监督检验或监督检验不合格的产品不得销售、使用。知识：监检合格才能使用，未焊透,特种设备事故案例分析及标准,16、案例：球罐接管腐蚀标准：压力容器定期检验规则第二十五条，壁厚测定有当有代表性，易受腐蚀、冲蚀的部位。知识：外观检查腐蚀,特种设备事故案例分析及标准,17、案例：WAR发现未焊透标准：显示属下列情况缺陷特征的应判定为不合格任何显示特征为裂纹或未熔合或未焊接透区域。任何其它条型显示长度大于，T大于2.25in 0.75in(19mm)”未焊透：国内外标准均不允许,特种设备事故案例分析及标准,思考题：1、焊接接头裂纹种类与名称？未熔合、未焊透的定义？2、JB4730/T-2005承压设备无损检测分几部分？主要内容？3、焊接热影响区定义？焊接接头构成？4、承压设备耐压试验作用是什么？,谢谢,