空分冷箱钢结构损坏原因分析及修复

    1    概述

    普通碳钢（如 Q235B）在低温状况下（－20 ℃以下）金属的机械性能开始下降，温度越低，性能下降越明显，发生冷脆的可能性越大。一但发生冷脆直接影响所在区域的安全性。宝钢 2#空分发生冷箱钢结构发生冷脆，经过近 3 个月的检修，解决了这一问题。下面就介绍过程，并作相应的分析。

     2    事故发生和检查情况

    运行人员在日常的点检时，2#空分底部冷箱板开裂，有冷气夹杂珠光砂喷出，含氧量在 1%以下。在发现冷箱板开裂后空分继续运行 3 天，所有运行参数均正常未出现任何不正常的状态。根据以往经验，从现象初步判断：冷箱内有液氮或者液氩管道泄漏，导致冷箱板冻裂。

    随即 2#空分停机进行检修，拆除珠光砂，在拆除珠光砂过程中，发现珠光砂有大量结冰现象，主要区域在氩塔顶部（1）、冷箱顶部（2）和 30 m 平台处（3），顶部结冰面积较大。同时在此平台的东南角发现有管道变形，以及管道开裂，同时有两个排放阀的管道脱落，脱落点都是在管道和冷箱连接处，泄漏点正对冷箱板，但冷箱板并未有任何异常。当珠光砂拆除到冷箱中部高度时发现主冷箱副冷箱隔板大面积开裂，隔板整个中间区域都有开裂现象，开裂面积占隔板总面积 1/2 左右。更为严重的是主冷箱中间三根立柱以及与之相连接的横梁斜撑都有大面积开裂现象。开裂最严重区域是最靠近过冷器的部分，大面积隔板掉落。靠近此区域的珠光砂比较潮湿，但不结冰，可能由于冰块融化后，水向下流至此处造成的。

    根据以上情况分析底部冷箱板开裂原因是由于冷箱钢结构开裂后，产生变形，造成底部冷箱板变形，从而开裂。

    3   初步原因   分析

    珠光砂拆除后，进行了全面检查，对本次事故再次进行分析，初步认为是两个因素叠加造成：

    3.1   液体管道泄漏，导致冷箱冻裂

    虽然在冻裂的冷箱板附近未发现有泄漏的液体管道，但从在上部结冰区域发现这一区域共有两个阀门断裂，758 和 791。分别是液体排放管和加温管，由于这两个断裂的阀门靠的非常近，泄漏的液体被加温管泄漏的氮气蒸发变为气体，所以在冷箱板上未发现任何跑冷和结冰现象。而未蒸发的液体向下，流至发生冻裂区域积聚（见图 2）。

    而随后的二次捉漏，在副冷箱侧上部 6 m 左右发现一根不凝性气体排放管有断裂现象，而且断裂处口径较大，约 3~4 mm。虽然这是气体排放管但管道内长期是气液混合，长期的液体泄漏是造成冷箱冻裂的重要原因，而且从位置关系也可以对应起来，该处的液体横向流动距离很短，泄漏点和冻裂处基本在同一垂直方向，因此这个泄漏点引起冷箱板开裂更有可信度。