1984 Katastrofa rafinerii ropy naftowej w Romeoville

Union Oil Lemont Refinery w Romeoville w stanie Illinois na obrzeżach Chicago doszło do eksplozji i pożaru , w wyniku których zginęło 17 osób i doszło do poważnych zniszczeń mienia. Siła wybuchu wyrzuciła górną część statku na odległość 14 metrów (46 stóp) na odległość 1 kilometra (0,62 mil) od jego pierwotnego położenia, podczas gdy podstawa pozostała w centrum powstałego pożaru.

Struktura

Wieża została zbudowana z płyt o grubości 25 milimetrów (0,98 cala) ze stali typu ASTM A516 klasy 70, zgodnie z kodem zbiornika ciśnieniowego ASME Sekcja VIII. Statek miał 18,8 m wysokości i 2,6 m średnicy.

Historia

Od 1970 roku zbiornik służył jako wieża absorbera amin , służąca do odpędzania siarkowodoru ze strumienia technologicznego propanu i butanu. W 1974 roku inspekcja zakładu zidentyfikowała pęcherze wodorowe i uwarstwienia w kadłubie statku, a rafineria wymieniła kilka metrów dolnej części kadłuba, stosując ręczne spawanie łukiem metalowym . Po spawaniu nie przeprowadzono obróbki cieplnej po spawaniu (PWHT). PWHT to ważny proces, który zmniejsza naprężenia szczątkowe powstające podczas spawania i przywraca makrostrukturę stali.

W 1976 roku na dolnej głowicy zainstalowano wkładkę Monel , aby zmniejszyć korozję. Sekcja skorupy wymieniona w 1974 roku nie została pokryta tą nową wykładziną.

Tuż przed godziną 18:00 tego dnia robotnik dokonujący rutynowej cogodzinnej kontroli wieży odkrył włoskowate pęknięcie w poziomej spoinie kołowej. Operator próbował zamknąć główny zawór wlotowy do wieży, aby zatrzymać wyciek gazu z pęknięcia 150 milimetrów (5,9 cala). Pęknięcie urosło do 600 milimetrów (24 cale), a operator rozpoczął ewakuację. Pęknięcie nadal się powiększało, a znaczna ilość łatwopalnego gazu została uwolniona, gdy strażacy firmy zebrali się na miejscu zdarzenia. Gaz zapalił się, zabijając 17 osób, poważnie raniąc 10 innych, uszkadzając rafinerię i wystrzeliwując górną część statku na 1 kilometr (0,62 mil) od pierwotnej lokalizacji.

Analiza uszkodzeń segmentów naczynia obejmowała następujące nieniszczące metody badań.

• Badanie magnetyczno-proszkowe ujawniło „setki” pęknięć wzdłuż wewnętrznych powierzchni spoin poziomych zarówno na górze, jak i na dole sekcji wymienionej w 1974 roku.
• Pomiary ultradźwiękowe wykazały uszkodzenie rozwarstwienia poniżej wymienionego odcinka.
• Pomiary grubości za pomocą mikrometru wykazały, że grubość ścianek obu przekrojów mieściła się w dopuszczalnych granicach dla zbiorników ciśnieniowych.

Przyczyna pękania nie została wyjaśniona, dopóki wyniki badań metalograficznych nie zostały połączone z badaniami korozji naprężeniowej i kruchości wodorowej , a następnie analizą mechaniki pękania . Okazało się, że istniejące już pęknięcie rozciągało się na ponad 90% grubości ściany i miało około 800 mm długości. Ponadto ustalono, że kruchość wodorowa zmniejszyła odporność stali na pękanie o ponad połowę. Statek został oddany do użytku w 1970 roku i przeszedł kilka napraw i modyfikacji przed incydentem z lipca 1984 roku. Naczynie zostało pęknięte wzdłuż ścieżki, która została osłabiona przez rozległe pęknięcia w sąsiedztwie spoiny naprawczej łączącej sekcję zamienną z oryginalnym naczyniem. Te istniejące wcześniej pęknięcia zapoczątkowały obszary o twardej mikrostrukturze, o których wiadomo, że są podatne na pękanie pod wpływem naprężenia wodorowego. Ta twarda mikrostruktura powstała podczas spawania naprawczego odcinka wymiany. Pęknięcia przerosły ściankę naczynia w wyniku pękania pod ciśnieniem wodoru.

Pęknięte naczynie

Kiedy głębokość największego z tych wcześniej istniejących pęknięć przekroczyła 90% do 95% grubości ściany, pozostałe cienkie więzadło stali w pękniętym odcinku pękło i nastąpił wyciek. Pęknięcie to spowodowało całkowite pęknięcie obwodu naczynia przy naprężeniu roboczym wynoszącym zaledwie 35 MPa (około 10% wytrzymałości znamionowej stali), ponieważ wytrzymałość stali naczynia została zmniejszona przez kruchość wodorową .