2020年4月15日约12时00分,Pixelle Specialty Solutions(以下简称"Pixelle")位于缅因州杰伊的造纸厂内一台容量26万加仑的压力容器发生爆炸(图1)。爆炸造成约3.5亿美元财产损失,最终导致该雇有515名员工的造纸厂永久关闭。图1. Pixelle造纸厂爆炸后现场(图片来源:WMTW)Pixelle于2020年2月10日从Verso Corporation处收购该造纸厂,距事故发生仅66天。事发当日午后,厂内约170名员工和承包商中多数正在午休,一台高约166英尺的压力容器突然爆炸,将容器内约26万加仑高温腐蚀性化学物料和木浆纤维大量抛射至空中(图2、图3)。该容器为蒸煮锅(pulp digester),爆炸时运行压力约160磅/平方英寸(psi),温度超过300华氏度(℉)。图2. 爆炸现场(左)及蒸煮锅残留底部(右)。(图片来源:Richard Carrier Trucking via WMUR 9(左),Pixelle(右))图3. Pixelle造纸厂受损设备。(图片来源:Robert F. Bukaty/AP)泄漏的化学物料包括氢氧化钠(sodium hydroxide)、碳酸钠(sodium carbonate)、硫酸钠(sodium sulfate)、硫化钠(sodium sulfide)和水。该大型碳钢压力容器制造于1964年,用途为将木片蒸煮转化为纸浆。事故未造成人员重伤。该造纸厂设有两台蒸煮锅,安装位置相近,爆炸同时摧毁了第二台蒸煮锅。Pixelle的调查发现,蒸煮锅在正常压力和温度范围内运行时发生失效。公司的金相检测显示,压力容器沿壳体两块碳钢板焊接接缝处发生失效。在蒸煮锅失效区域广泛分布着已预先存在的裂纹。这些裂纹由碱性应力腐蚀开裂(caustic stress corrosion cracking)引起,该损伤机制在蒸煮锅中属已知风险。裂纹位于焊缝熔合线及焊接热影响区。经测定,引发失效的起始裂纹已穿透容器壁厚约70%。此时,正常运行的温度和压力使剩余金属被拉伸至断裂,裂纹贯穿器壁并向相邻壁面扩展,蒸煮锅发生灾难性破裂,引发爆炸。Pixelle调查还发现,蒸煮锅焊缝附近存在大量裂纹,且焊缝金属硬度偏高。公司认定这些焊缝来源于容器维修,维修时焊接过程中或焊后未控制热量,或焊接工艺不良。此外,Pixelle认定机械完整性管理程序(mechanical integrity program)执行不力是事故诱因之一。蒸煮锅最后一次检查为2019年9月,距事故发生7个月。Pixelle认为此前的检查应已发现并修复器壁上的预存裂纹。根据Pixelle的调查,CSB认定事故的可能原因为:作为蒸煮锅使用的大型压力容器发生灾难性失效。蒸煮锅因碳钢壳体焊缝处广泛的碱性应力腐蚀开裂而失效。设施的机械完整性管理程序缺乏有效的检查和焊缝修复措施,对事故负有间接责任。