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膨胀节管理不善也会引发大事故
2025-10-242




01.什么是膨胀节


膨胀节也叫补偿器,由构成其工作主体的波纹管(一种弹性元件)和端管、支架、法兰、导管等附件组成。膨胀节是为了补偿因温度差与机械振动引起的附加应力,而设置在容器壳体或管道上的一种挠性结构。



利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形,以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化,或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。也可用于降噪减振、供热上,为了防止供热管道升温时,由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏,需要在管道上设置补偿器,以补偿管道的热伸长,从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。


由于膨胀节作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件,具有工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点,已广泛应用在化工、冶金、核能等部门。在容器上采用的膨胀节,有多种形式,就波纹的形状而言,以U形膨胀节应用得最为广泛,其次还有Ω形和C形等。

     


管道膨胀节按结构形式主要分为弯管式膨胀节、波纹管膨胀节和套管伸缩节3种。

弯管式膨胀节是将管子弯成U形或其他形体,并利用形体的弹性变形能力进行补偿。它的优点是强度好、寿命长、可在现场制作;缺点是占用空间大、消耗钢材多和摩擦阻力大,这种膨胀节广泛用于各种蒸汽管道上。      


波纹管膨胀节是用金属波纹管制成的一种膨胀节。它能沿轴线方向伸缩,也允许少量弯曲,用在管道上进行轴向长度补偿。使用时在波纹管两端设置有保护拉杆或保护环,在与它连接的两端管道上设置导向支架。另外还有转角式和横向式膨胀节,可用来补偿管道的转角变形和横向变形。这类膨胀节的优点是节省空间和材料,便于标准化和批量生产;缺点是寿命较短,一般用于温度和压力不很高、长度较短的管道上。



套管伸缩节由能够作轴向相对运动的内外套管组成,内外套管之间采用填料函密封。使用时保持两端管子在一条轴线上移动,在伸缩节的两端装设导向支架。它的优点是对流体的流动摩擦阻力小,结构紧凑;缺点是密封性较差,对固定支架推力较大。套管伸缩节主要用于水管道和低压蒸汽管道。




02.常见隐患


1.隐患描述:

泵进出口管波纹管膨胀节临时约束装置未拆除。

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标准要求

《工业金属管道工程施工规范》(GB 50235-2010)

7.11.3 波纹管膨胀节的安装,应符合下列规定:

1 波纹管膨胀节安装前应按设计文件规定进行预拉伸或预压缩,受力应均匀。

2 安装波纹管膨胀节时,应设临时约束装置,并应待管道安装固定后再拆除临时约束装置。

2.隐患描述:

膨胀节固定螺栓未松开或拆除

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标准要求:

石油化工静设备安装工程施工质量验收规范》(GB 50461-2008)

第4.4.10 条:膨胀节外部壳体上固定板或固定螺栓在系统运行后拆除或松开。

关于膨胀节参考:《金属波纹管膨胀节通用技术条件》(GB/T 12777-2019)

3.隐患描述:

纹膨胀节、金属软管扭曲;

标准要求:

《工业金属管道设计规范》(GB 50316-2000)第5.10.2条规定:波纹膨胀节和金属软管,不得用于受扭转的场合。

正确操作:企业应排查波纹膨胀节和金属软管是否存在扭曲情况,存在问题的应及时整改。

金属软管整改后的示例:

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03.事故案例





一、事故简介




2012年2月22日,某化工企业内发生一起压力管道元件爆炸事故。事发时,某施工单位5名工人正按照工作布置配合该企业对压力管道系统进行气密试验。上午7:30左右,在试验过程中,冷却器出口管线上的膨胀节突然发生爆炸,造成1人死亡、1人受伤。

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图1:发生爆炸事故的压力管道连接处




二、事故原因分析





(一) 现场照片


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图1:膨胀节爆破碎片四处飞散

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图2:事故中被爆炸碎片击成两半的安全帽


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图3:PTFE-PN0.1型膨胀节

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图4:管线上的PTFE-金属复合波纹补偿器


(二)事故原因分析

1

事故分析

本次事故中气密试验作业所用氮气来自于气体厂所供的氮气管线,氮气压力为0.8Mpa,而现场所用的PTFE膨胀节设计压力为0.1MPa。按照GB/T15700-2008聚四氟乙烯波纹补偿器规定,FB型补偿器的爆破试验压力为4倍设计压力,即0.4MPa;按照制造单位提供的资料,该类膨胀节爆破压力为0.5MPa。根据计算和实物耐压试验,该膨胀节爆破临界压力为0.65MPa。由于管道内的氮气最大压力达到0.8MPa,大于膨胀节爆破临界压力,因而发生爆炸事故。

2

事故直接原因和主要原因

单层PTFE材料膨胀节不能承受系统气密试验压力而发生爆炸是事故的直接原因。

现场使用了与原设计不符的膨胀节以致试验压力下膨胀节发生爆炸是事故的主要原因。

3

事故间接原因

该工程项目涉及工程总包公司、施工单位、膨胀节制造单位和业主公司,现场安装使用的压力管道元件膨胀节与原设计明显不符,为何在采购、入库出库验收、安装等层层环节中都没有发现这一重大安全隐患?经过调查发现以下问题,也构成事故的间接原因:

(1)施工单位在压力管道安装时,没有严格执行原材料检查制度,安装膨胀节时未按照设计条件审核管道元件出厂资料,致使不符合设计要求的膨胀节被安装在管道上,完工后也未进行管件材料复查。现场施工管理失控,在业主公司人员不在现场的情况下违规擅自开启阀门进行气密试验作业。   

(2)工程总包单位在压力管道元件膨胀节的采购上违反公司采购控制程序的要求,采购了没有膨胀节制造许可资质单位制造的不符合设计要求的膨胀节,并在当时还没有产品质量证明书的情况下就办理入库手续。

(3)制造单位在没有膨胀节制造资质的情况下,制造并提供了达不到总包公司采购要求的膨胀节。

(4)业主公司生产部在未告知项目部、未制定完整的气密试验作业保护措施的情况下,要求作业人员对该管段进行检漏作业。




二、事故警示




事故看似“天灾”,实为“人祸”。偶然发生的事故彰显了必然,通过这起事故原因的分析不难看出,在工程施工过程中,工作人员责任心的“偶然”缺失,造成的后果是可怕的,付出的代价是巨大的。压力管道元件膨胀节需要经过采购、入库验收、出库验收、安装现场监督等多个环节、数家单位、多名相关人员和数道工艺的确认合格后,才会被安装到管线上并进行试验,正是因为这些相关人员的“粗心大意”造成一条鲜活生命的逝去,血的教训应该引起我们的重视,防止类似事件再次发生。

1. 施工单位应充分吸取事故教训,深刻分析事故原因,加强对从业人员的安全生产教育和专业知识培训,在施工过程中严格按设计图纸要求进行,施工现场严格执行安全生产规章制度和安全操作规程。

2. 总包公司应当进一步完善采购管理制度、岗位责任制度,并严格执行。同时,应加强对原材料的验收、入库管理,以及分包单位的施工质量管理,防止该类事件再次发生。

3. 制造单位应当认真组织员工学习特种设备相关法律、法规,并吸取教训、举一反三。

4.业主公司必须吸取事故教训,提高施工现场安全生产整体管理水平,做好施工现场的安全质量检查和监管,特别是项目收尾阶段的安全管理工作,对事故隐患进行彻底排查和整改,以确保安全。



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来源:根据化工加、显华安全、沿途的安全卫士等综合整理


编辑:弛豫

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