[Tisk]  [Poslat e-mailem]  [Hledat v článcích]
Křehký lom příčinou výbuchu tlakové nádoby akumulátoru tlaku pro tlakové lití
Datum: 2.10.2006
Autor: Rudolf Gottstein, soudní znalec, Hradec Králové
V devadesátých letech došlo k havárii tlakové nádoby akumulátoru tlaku A2.5, která měla za následek hmotnou škodu a těžký pracovní úraz zaměstnance. Tlaková nádoba se při havárii roztrhla na tři části. Spodní část zůstala sedět na patce a zbytku základu, plášť je roztržen podélnou trhlinou, která se zastavila ve spodním hrdle. Střední část nádoby se roztrhla na dvě poloviny podélně a příčně a tyto byly nalezeny nedaleko od místa výbuchu, v přízemí budovy, kde byl nádoba instalována. Horní část nádoby zůstala téměř neporušená a byla mimo budovu, kde jako projektil prošla železobetonovým stropem do haly v 1. poschodí, kde narazila na další strop, kterým byla otočena o 90°, prošla další boční zdí a zůstala ležet na střeše.

Jde o výrobek n.p. Vítkovice – železárny a strojírny K.G. Ostrava 10, závod 5, z roku 1962. Akumulátor tlaku sloužil u provozovatele jako akumulátor hydraulického tlaku pro tři tlakové lisy, pro tlakové odlévání odlitků. Jednalo se o nádobu válcovitého tvaru, celkové délky 2400 mm a průměru 356 mm. Obsah nádoby byl 250 litrů, hmotnost 412 kg, provozní tlak 15 MPa (zkušební tlak 22,5 MPa). Nádoba byla na obou stranách půlkulovitě stažena a vyústěna v hrdlo. Na jedné straně opatřena zátkou se závitem, na druhé straně přírubou. Vyrobena byla z ocelové bezešvé trubky jakosti 13 142.1 podle ČSN 41 3142 z materiálu SM – plávková ocel vlastní výroby.

Jako provozní kapalina byla určena voda + 5 % emulgačního oleje, kdy tato vodní část činila objem 100 litrů a vzdušná část 150 litrů.

V průběhu prováděného vyšetřování uvedeného případu bylo mimo jiné zjištěno následující:

- tlaková nádoba se při havárii roztrhla na tři části. Spodní část zůstala sedět na patce a zbytku základu, plášť je roztržen podélnou trhlinou, která se zastavila ve spodním hrdle. Střední část nádoby se roztrhla na dvě poloviny podélně a příčně a tyto byly nalezeny nedaleko od místa výbuchu, v přízemí budovy, kde byl nádoba instalována. Horní část nádoby zůstala téměř neporušená a byla mimo budovu, kde jako projektil prošla železobetonovým stropem do haly v 1. poschodí, kde narazila na další strop, kterým byla otočena o 90o, prošla další boční zdí a zůstala ležet na střeše.

  • při prohlídce vnitřního povrchu všech tří částí nádoby bylo nalezeno intenzívní korozní napadení s charakterem plošné, místy důlkové koroze, zejména v dolní části nádoby, kde za provozu byla vodní náplň;
  • z výpovědí pracovníků se zjistilo, že akumulátor tlaku byl provozován na tlak 8 – 12 MPa a podle toho, jak pracují tlakové licí lisy a z akumulátoru odebírají hydraulický tlak. Kolísání tlaku se děje v krátkých časových intervalech cca 3 – 8 sec.;
  • dále se zjistilo, že k havárii došlo krátce po začátku pracovní směny, teplota v místnosti akumulátoru byla asi 14oC, přičemž se v předcházející dna s akumulátorem nepracovalo. Před zahájením prací bylo nutno nejprve doplnit do systému vodu z vodovodního řadu, kdy teplota vody se pohybovala okolo 4 – 7oC;
  • pevnostní výpočet, uvedený v revizní knize, je proveden pouze pro statický přetlak, vůbec nebere v úvahu cyklické namáhání od prudce kolísajícího tlaku za provozu nádoby;
  • v revizních záznamech je uvedeno datum poslední tlakové zkoušky 31. 7. 1969;
  • zajištěný pojišťovací ventil byl po havárii podroben expertíze, která mimo jiné zjistila, že ventil byl seřízen na tlak 15 MPa, neboť při tomto tlaku došlo k jeho prvnímu otevření a úniku tlakové vody.

Z havarované nádoby byly odebrány vzorky pro materiálovou expertízu, čemuž předcházela vizuální prohlídka lomových ploch za pomocí lupy, při které se podařilo nalézt únavovou trhlinku ve tvaru půlměsíce, která se stala iniciátorem křehkého lomu

Při prováděné materiálové expertíze bylo provedeno mimo jiné:

  • fraktografický rozbor lomové plochy zjistil, že se jedná o tzv. bezdeformační křehký lom se štěpnou morfologií. Místo jeho iniciace má naopak zcela jednoznačný charakter lomu únavového;
  • úplný chemický rozbor za pomoci rentgenového spektrometru a pomocí spalovací metody;
  • dále zkoušky tahem, lámavosti, rázem v ohybu apod., podle ČSN;
  • metalografické šetření.

Materiálová expertíza prokázala, že tlaková nádoba byla vyrobena v r. 1962 z konstrukční manganové oceli 13 142. V této době platila pro ocel této jakosti ČSN 41 3142. V průběhu let byla tato norma několikrát revidována a v současnosti platí pro ocel 13 142 oborová norma ON 41 3142 (s právní účinností od 1. 10. 1987), která kromě předpisu chemického složení a základních mechanických hodnot uvádí navíc předpis pro minimální hodnoty vrubové houževnatosti KCU 3 při různých teplotách. Tomuto předpisu zkoumaný materiál nevyhovuje pro žádnou z uvedených zkušebních teplot, neboť naměřené hodnoty vrubové houževnatosti jsou proti ON výrazně nižší. Tomuto stavu odpovídá i zjištěná mikrostruktura materiálu, která je výrazně řádková a svědčí o tom, že materiál pláště nebyl po tváření za tepla následně tepelně zpracován tak, jak předpis ČSN 41 3142 stanoví, tj. na stav .9 – normalizačně žíhán a popuštěn. Tato okolnost se projevila výraznou křehkostí materiálu, z čehož plyne, že tento je při teplotách nižších než +82oC v křehkém stavu, a tudíž je k iniciaci a šíření křehkého lomu silně náchylný.

Vlastní mechanizmus havárie:

a) poměrně časté doplňování tlakové vody chladnou a okysličenou vodou z vodovodního řadu, což urychlilo vznik plošné a důlkové koroze vnitřního povrchu pláště nádoby;
b) cyklické namáhání pláště v oblasti pulzačního dvojosého napětí v důsledku kolísání tlaku za provozu v rozmezí 8 – 10 MPa, kdy se tlak měnil v periodách asi 1 – 10 sec. (pro zajímavost je počet cyklů při dvousměnném provozu za jeden den 5760 a za deset let cca 15 miliónů) ;
c) neprovádění předepsaných periodických tlakových zkoušek a revizí provozovatelem.

Korozní proces uvnitř tlakové nádoby vytvořil svým napadením podmínky pro nukleaci a rozvoj únavové trhliny, na kterou dlouhodobě působila cyklicky změna tlaku a z dnešního pohledu nevhodný materiál pláště, v důsledku čehož toto namáhání nevydržel a umožnil rozvoj křehkého lomu tělesa tlakové nádoby, která detonovala.

Včasným prováděním povinných revizí a zkoušek u provozovatele (např. tlaková zkouška vodou, ultrazvuk) bylo v jeho silách havárii zabránit. I výrobce by měl zvážit a přehodnotit použitý materiál pro tento druh tlakové nádoby.



 Hodnocení
Zhodnoťte, jak se Vám článek líbil (1 = výborný ... 5 = špatný)
 
průměrné hodnocení: 1,17 (počet známek: 6) 

Diskuze ke článku
V diskuzi není žádný příspěvek
Přihlášení/odhlášení odběru příspěvků e-mailem:
váš e-mail:

Podmínky užívání portálu TLAKinfo.
Připomínky, náměty a dotazy - redakce portálu.
© Copyright TLAKinfo 2005-2021, všechna práva vyhrazena.