一起焊接绝热气瓶爆炸性质的分析.docx

安全技术 一起焊接绝热气瓶爆炸性质的分析姚小静 , 衣粟 , 韩伟 , 朱元东(山东省特种设备检验研究院 , 山东 济南250013 )摘要 : 简单分析了一起焊接绝热气瓶的爆炸性质 , 认为此次焊接绝热气瓶爆炸为液氧泄漏 , 夹层中发生了物理和化学反应过程 , 导致夹层绝热材料燃烧 , 压力升高 , 最终发生粉碎性爆炸 , 并就如何安全使用焊接绝热气瓶 提出了一些建议 。关键词 : 焊接绝热气瓶 ; 夹层 ; 泄漏 ; 粉碎性爆炸中图分类号 : tq05113文章编号 : 1007 27804 ( 2010 ) 0120044 204文献标识码 : ado i: 1013969 / j1 issn1100727804120101011012ana ly s is of the a cc iden t of w e lded in su la ted c y l in der syao x iao2jing, y i2su, han 2w e i, zhu yuan2dong( shandong sp ec ia l equ ipm en t in sp ec tion in stitu te, j inan 250013 , ch ina)a b stra c t: simp ly ana lyze the acc iden t of we lded in su la ted cylinde rs, the exp lo re rea son is liqu id oxygen leak ing, to cau sethe in su la ting m a te ria l bu rned and the p re ssu re ra ised, the cylinde r exp loded fina lly. a nd give som e advice abou t how to u se the cylinde r safe ly.key w ord s: we lded in su la ted cylinde rs ; vacuum in te rsp ace ; leak ing ; exp lo sion2007 年 5 月份山东省某厂将盛液氧的焊接绝热气瓶运往车间过程中发生粉碎性爆炸 , 造成一死 二伤 , 厂房玻璃几乎全部损坏 , 其中一块碎片飞上笔者通过对事故现场问询资料 、残片及内胆进行了仔细检查和 实 验 , 认 为爆 炸是 因 为液 氧泄 漏 后 , 在夹层中不断汽化 , 当压力和温度达到一定程 度 , 夹层中的绝热材料铝箔燃烧 , 使真空夹层压力 升高 , 进而加剧液氧从盘管中泄漏 , 在夹层中大量 汽化 , 夹层压力急剧增加 , 最终导致爆炸 。即导致 爆炸的性质为物理过程和化学过程综合作用 , 原因 如下 :( 1 ) 内胆外 壁 上的 附着 物 , 说 明 爆炸 前夹 层 发生过缓慢燃烧通过对爆炸后的内胆进行检测 , 发现内胆外壁均匀附着一层黑色的燃烧物 , 经 xrd 能谱分析发 现 , 黑色附着物为 a l2 o3 , 即铝箔的燃烧产物 , 说明在爆炸之前 , 夹层有过缓慢的燃烧反应 。因为从 现场事故照片中可以看出 , 爆炸的威力巨大 , 因此 若爆炸后燃烧 , 则 绝热 材 料会 随着 剧 烈的 爆炸 散 开 , 不会在整个内胆外壁均匀附着 。但要发生燃烧2 层楼高的屋顶 。笔者根据相关资料 ,绝热气瓶爆炸的过程进行了推断 。对这起焊接1 爆炸性质的判定现场问询记录中的所提问题并未涉及气瓶爆炸前后及爆炸过程及现象的有关信息 , 如爆炸前瓶体 是否有结 霜 、爆 炸时 是 否有 烟 雾 、有 无 闪 光 、着火 、响声 (一次响声或两次响声 ) 、爆炸后现场气瓶残骸的分布图 、厂房的损坏情况描述 , 而后来因 为没有很好地保 护现 场 , 也 无 法再 进行 详 细的 调 查 , 故无法通过能量计算来量化爆炸的性质 , 只能通过事故现场照片及事故残骸 的实 验分 析 进行 推 断 。收稿日期 : 2010201205第 1 期姚小静 , 等 : 一起焊接绝热气瓶爆炸性质的分析45( 2 ) 内胆未 发 生泄 漏 , 盘 管发 现 穿透 性晶 间腐蚀裂纹通过对爆炸气瓶内胆进行压力试验 , 未发现泄 漏点 , 同时内胆上均匀的燃烧物 , 说明在夹层中发 生了泄漏 , 在对盘管残管进行检查时 , 发现断口明 显呈烧毁状且有较为平整的断口 , 而且不同程度的 存在约 2 mm 直 径 的 穿 孔 , 对 盘 管 进 行 了 金 相 检反应 , 必须 压力 和温 度 达到 一定 程 度 , 才 可以 发生 , 所以是 先有 物理 变 化过 程 , 然 后发 生 燃烧 反 应 。有关爆炸前瓶体是否有异常现象 , 笔者曾电话 询问有关人员 , 得到的结论是未发现异常现象 , 但 笔者认为可能是由于工人缺乏 相应 的气 瓶 安全 知 识 , 对于爆炸前的一些迹象并未留意 , 因为内胆外 壳上附着的均匀铝箔燃烧物 , 说明在爆炸之前夹层中发生过燃烧反应 , 因此瓶体在燃烧反应发生前应该有大面积的结霜出现 。验 , 发现了穿透性晶间腐蚀裂纹 ,壁裂开 , 见图 1。且均从外壁向内图 1 盘管由外向内出现穿透性裂纹f ig11 the th rough c rack from ou t to ine r of pb co il( 3 )(一块 碎片 几外壳壁厚减薄 ,说明爆炸前发生过塑性度 。又据气瓶爆炸所形成的碎片数变形通过外壳碎片壁厚测量发现 , 外壳接近上封头 筒体部位呈 45 断口处 , 存在明显的减薄 , 壁厚最 薄处为 1182 mm , 在未发生明显塑性变形部位取样 进行力学性能试验 , 试样壁厚为 216 mm (名义厚 度 3 mm ) , 说明在发生爆炸前外壳发生过塑性 变 形 。更进一步说明夹层中有压力升高的过程 , 依据gb 5100 94 钢质焊接气瓶 , 根据实测壁厚 , 钢瓶外径及机械性能试验数据 , 外壳爆破所需要压力 为 :乎全部碾平 ) 及飞行距离 , 冲击波对厂房 玻璃 的损坏情况 , 爆炸时 压力 远 远大 于外 壳 爆破 所需 压 力 , 因此只有夹层压力急剧升高 , 才可能产生如此 高的压力 。综上所述 , 此气瓶爆炸为物理过程和化学反应 相互作用的综合结果 。2焊接绝热气瓶常见问题及解决措施目前焊接绝热气瓶的检验使用没有统一的标因此应加强使用过程中的监控 , 发现异常问题2sb b 2 1189 653= 4196 m pa准 ,pb = d=500 - 1189- s0 b及时处理 , 避免不必要的事故 。笔者通过查询 , 对焊接绝热气瓶常见问题及解决措施进行归纳总结 ,见表 1。式中 , pb 为钢瓶实测爆破压力 ; sb 为瓶体实测最小壁厚 ; d0 为钢瓶外直径 ; b 为标准规定的抗拉强低 温 与 特 气46第 28卷表 1 焊接绝热气瓶常见问题及解决措施 tab11 the que stion & so lu tion m ea su re of we lded in su la ted cylinde rs 故 障原 因故障排除如果每天气体使用量低于 218 nm3 , 压力便会升高 。如 果低温瓶用于供液 , 应配上低压安全阀 及调节器 。正 常的升压不应超过每天 0135 m pa用气量小若充装过 量 , 瓶 内 压 力 可 能 在 充 装 完 毕 后 急 速 升 压 ,禁止过量充装充装过量压 力 过 高 或 升 压 速度过快增压 调 节 器 设 定 不 当 或 失灵增压后 , 工作 压力超过并且维持在所需 压力之上 , 重 新调整增压到所需要的压力真空度丧失瓶体表面出现冒汗或均匀结霜现象 , 返回原厂进行维修热瓶装气正常现象请参照说明书 , 参照使用说明书 建议的用气量及增压 能力使用用气量过大增压阀关闭打开增压阀增压调节器打开不完全测试增压调节器的设定压力时是否正常工作增压调节器设定值过低调整增压调节器的设定值至所需压力要求压力过低检查瓶体顶部 管路是否有结霜现象或 漏气声音 , 进行 气密试验有泄漏打开增压阀门 , 可能需要长时间 增压或借助外压力进 行增压液体温度太低安全阀低压起跳调整增压调节器的设定值至所需压力要求压力表坏更换压力表压力表坏内胆爆破片损坏 阀门关闭不严更换压力表更换内胆爆破片 检修或更换阀门容 器 充 满 但 无 压 力显示正在 利 用 增 压 回 路 进 行 增压如瓶内压力是低于增压器设定值 , 此属于正常现象瓶 体 下 部 有 结 霜 现象此现象属于正 常 。冰环或呈椭圆 的冰柱往往在用气或 充装后数天还依附在瓶上上次充装或以前用气造成瓶 体 下 部 有 螺 旋 状结霜现象正在 利 用 汽 化 器 回 路 汽 化液体成气体正常现象 , 应在停止用气两小时后消失上次充装或以前用气造成正常现象检查液位计连接处有 无泄漏 , 更换密封 垫圈 , 重新安 装 , 气密试验瓶顶有结霜现象液位计泄漏调节器管路泄漏拧紧接头 , 进行气密试验观察增压盘管结霜图 案 , 关闭增压阀 , 更换或重新调 整调节器正常现象 , 参考最大用气量使用 同时发现升压 速度过高及频繁的安全 阀起跳 , 送回原厂返修增压 /经济调节器失灵瓶体有均匀结霜现象用气量过高导致真空度丧失瓶 体 个 别 部 位 有 结霜现象内部可能有损坏送回原厂返修真空度丧失安全阀设定值低请与我公司联系 , 送回原厂返修重新设定安全阀开启压力安全阀频繁起跳供气温度太低用气量过大参照最大用气量使用供 液 时 混 有 大 量 气体瓶内 压 力 大 于 合 适 的 供 液压力参照说明调整铝杆与液位计脱离卸下液位计 , 重新连接铝杆 , 重新安装 , 进行气密试验容 器 充 满 但 无 液 位显示液位计浮漂坏更换浮漂【下转第 50页 】低 温 与 特 气50第 28卷滞留 ,防止窒息或中毒 ; 着普通工作服 ,有条件时穿专用防化服 。接触高浓度氨时 ,只可戴隔绝式呼吸 器 ,着专用防化服或气密式防化服 。配制氨水或处理水溶液时 ,要穿高腰胶靴 (裤腿套在靴外 ) , 要戴防护眼镜 、橡胶手套 。 工作场所应设置泄漏监测警报装置 ,配备泄漏应急处理设备以及气瓶剩余 (残留 )气体处理设施 。根据我国国家职业卫生标准 gb z 2 2002规定 的工作场所空气中氨容许浓度 : 时间加权平均容许 浓度 ( pc 2twa )为 20 m g /m3 ; 短时间接触容许浓度 ( pc 2stel )为 30 m g /m3 。液氨气瓶严禁与氧化剂 、卤素 、酸类 、食用化学品 、可燃物品等 ,同库储存 、同车运输 、同处使用 ,切 忌混储 、混运 、混用 。要远离火种 、热源 。运输气瓶 要轻装轻卸 ,严禁抛 、滑 、滚 、碰 。发生氨泄漏 ,要消除所有点火源 。根据气体影 响区域划定警戒区 ,无关人员从侧风 、上风向撤离至安全区 。应急处理人员必须佩戴呼吸器 ,穿全身防 毒服进入现场 。如果泄漏的是液氨 ,还应注意冷灼 伤 。不得接触或跨越液氨 。尽可能切断泄漏源 。防 止气体向下水道 、通风系统和限制性空间扩散 。如 果气瓶泄漏 ,应关闭瓶阀切断气源 。若瓶阀失效无法关闭或瓶体破裂 ,则应转动气瓶 ,使之逸出气体而 非液体 。在无法制止气体或液体泄漏时 ,可将气瓶 浸入备用的储有过量水的水槽内 。构筑围堤堵截液 体泄漏物 ,喷雾状水稀释 、溶解 。如有稀酸设施 ,则 应喷洒稀酸中和 。同时要挖坑或筑堤收容废水 。要特别注意对地表水 、土壤 、大气和饮用水的污染 。氨发生燃烧事故时 ,要设法切断气源 ,若不能切 断气源 ,则不允许熄灭泄漏火焰 。氨燃烧会产生有害的氮氧化物 ,应急处理人员 、消防人员必须佩戴呼吸器 ,穿全身防火防毒服 。尽可能将气瓶从火场移 至空旷处 。在上风 向灭 火 和喷 水保 持 火场 气瓶 冷 却 ,直至灭火结束 。灭火可采用雾状水 、抗溶性泡沫 、二氧化碳 、砂 土等 。事故现场救护人员 ,必须做好个人防护 ,积极抢 救中毒人员 。发现吸入氨气的患者 ,应立即将其转 移到安全区域休息并保暖 。保持呼吸道通畅 。如咳嗽可服可待因 。呼吸微弱或停止 ,应立即输氧或进 行复苏术 ,并速请医生前来诊治 。皮肤接触液氨时 ,立即脱去污染的衣着 ,用流动 清水或用 2 %硼酸液冲洗 ,然后盖上用 5 %的醋酸 、 柠檬酒石酸或盐酸浸的敷料 ,也可用 2 %以上的硼酸水湿敷 。被液氨冻伤时 ,首先要适当解冻后脱去 冻结的衣服 ,脱衣后要注意清洗腋窝及会阴等潮湿 部位 。如有不适感 ,就医 。眼睛接触氨时 ,立即提起眼睑 ,用流动的清水冲 洗 ,或用 015 % 1 %明矾溶液洗涤 ,然后滴入凡士林油或橄榄油 。剧烈疼痛时 ,可滴入约 1 2 滴 1 %奴佛卡因或滴入 1 滴 015 %的地卡因肾上腺素 ( 1 1000 )溶液 ,就医 。其他安全防护事项 ,请参阅氟化氢一节 。【上接第 46 页 】温绝热压力容器 及制造厂提供的使用说明进行 ,准确填写气瓶的充装 、使用 、维修等相关记录 ,确保 气瓶使用过程中的安全 。( 3 )事故调查过程中 , 应严格按照事故调查程 序进行 ,为后续技术分析提供充分的技术证明 。3 建议国家新 出 台 了 gb 24159 2009焊 接 绝 热 气瓶 标准 ,并将于 2010年 4月 1 号实施 ,但该标准只 规定了制造的相关要求 ,如何检验尚属空白 ,而目前 焊接绝热气瓶已广泛应用