氧气瓶安全风险分析报告

1、氧气瓶安全分析报告化学与生物系08 级 环 境 工 程28130201052萧灿辉氧气瓶安全风险事故树分析摘 要 : 应用事故树分析方法对氧气瓶爆炸事故进行分析，找出了引发事故的基本原因和途径， 分析了基本原因事件的结构重要度。 由此提出了防止氧气瓶事故的方法， 为氧气瓶的 安全管理提供科学依据。关键词 : 氧气瓶 ;事故树 ;结构重要度 ; 预防措施引言在 12 天的实习过程中，不难发现氧气瓶的使用十分普遍。氧气瓶的储存，安放，使用 安全隐患等问题随之而来。 随着近年来国民经济的高速发展， 氧气的需求量随之增长， 相应 氧气瓶爆炸事故发生日益增多。虽然国家对此十分重视，相继出台了气瓶安全监察

2、规程 和气瓶安全监察规定 等法规， 但从目前现状来看， 发生事故的趋势没有得到有效的扼制， 死亡事故仍不断发生。 为减少事故发生， 保障人身财产安全， 文中拟用事故树分析法对氧气 瓶的安全风险进行分析评价， 找出事故原因， 并制定出相应的对策措施， 以期引起大家的重 视，防患于未然。 1.事故树分析原理事故树分析法 （FTA） 又称故障树分析，是一种逻辑演绎系统安全分析方法。20 世纪 60年代，由美国贝尔电话研究所首先提出，在 20 世纪 80 年代初引入我国。目前， FTA 作为 安全系统工程中一种进行安全分析、 评价和事故预测的先进的科学方法， 已得到国内外的公 认和广泛应用，已成为定性

3、和定量预测与预防事故的主要方法。事故树分析法以系统较易发生且后果严重的事故 （即顶上事件 ）作为分析目标，通过调查 与该事故有关的所有原因事件和各种因素， 经过层层分析， 逐级找出最终不能再分解的直接 原因事件 （即基本事件 ）。将特定的事故和各层原因事件 （危险因素 ）之间用逻辑门符号连接起 来，得到形象、简洁的表达其逻辑关系 （或称因果关系 ）的逻辑图形，即事故树图。通过对事 故树简化、计算，求出最小割集、最小径集和基本事件结构重要度，进行事故树定性分析。 在事故树中凡能导致顶上事件发生的基本事件的集合称作割集。 能导致顶上事件发生的最低 限度基本事件的集合称为最小割集。 最小割集中全部基

4、本事件均发生时， 则顶上事件一定发 生，而最小割集中任一基本事件不发生， 顶上事件未必一定不会发生。 最小割集表达了系统 的危险性， 每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能渠道， 最小割集的数目越多， 系统越 危险。最小径集又称最小通集。 在事故树中凡是不能导致顶上事件发生的最低限度的基本事 件的集合， 称为最小径集。 最小径集中全部基本事件均不发生时， 则顶上事件一定不会发生， 而在最小径集中，任何一个基本事件发生，便不能保证一定不发生顶上事件。因此，最小径 集表达了系统的安全性， 每一个最小径集是预防顶上事件发生的有效途径之一， 最小径集的 数目越多， 系统就越安全。 结构重要度分析是分析

5、基本事件对顶上事件影响程度， 根据分析 的结果， 找出事故发生的主要原因， 探明控制顶上事件发生的有效途径， 确定安全对策措施， 制定应急预案。 2其它氧气瓶典型事故案例分析 2.1.案例12000 年 9 月 15 日 8:00 左右，中国石化集团公司第五建设公司南京分公司（简称五化建 ）一焊工进行切割工作时， 氧气管爆炸， 另有 3处同时炸裂。 切割时， 该焊工感到气体不纯 （切 割线有漂移现象 ） ，但鉴于爆破的是旧氧气胶管，认为氧气胶管爆炸是其老化所致。由于未 领到新氧气胶管而停止工作， 同时将用气很少的满瓶氧气退回库房， 对瓶内是否形成爆鸣性 气体未产生怀疑。 9月 18日 7:35

6、，五化建另一名焊工按照班长分工，从气瓶库取出一瓶氧 气，装好焊割工具后，在距氧气瓶约 35m 处的预制厂内切割型钢的点焊，氧气瓶内压力约 10MPa，低压约O.4MPa，约切割10min，感到气体不纯，切割线漂移。8:05左右，氧气瓶突然爆炸，并升起一股灰尘 2 。分析 : 在气瓶管理中， 大部分气体充装站的气瓶都实行“大循环” ，充装工违反了气瓶 安全监察规程 中的有关规定， 未在气瓶充装前对气瓶内的气体进行检验判别， 导致气瓶内 气体不纯， 遇火即发生化学性爆炸。 且对助燃与可燃气体，不宜采用橡胶软管，应用高压金 属软管。 22 案例 22002 年 5 月 30 日 19:55，徐州市工

7、程集团某机械厂下料车间， 氧气汇流排中一只即将开 启使用的氧气瓶发生燃烧击穿事故，造成一死一伤的严重后果 3 。分析 :这次燃割事故为操作者打开瓶阀时产生的静电火花或摩擦热量，通过橡胶金属软管内 壁时，剧烈的冲击摩擦瞬间产生极高的热量，点燃了管道上的可燃物橡胶软管。已燃烧的橡颗粒被高流量、高纯氧、高热量的气体 压人瓶内， 在高纯氧的作用下产生激烈燃烧， 喷出的气体将瓶阀、 瓶肩熔穿， 能量瞬间释放， 否则气瓶爆炸后果更加严重。 在高压氧的作用下， 选用易燃的橡胶金属软管和操作者的不当 操作开启过急， 是造成这次事故的主要原因。 在高压氧的状态下， 主管道及其连接导 管，一定要严格选取材料， 不

8、可使用可燃材料， 橡胶金属软管绝对不能在高压氧的状态下使 用，主管道最好选用铜材或紫铜材。 在高压状态中使用的氧气瓶， 不论是气瓶的充装单位还 是使用单位，对气瓶的操作或更换都要有明确的操作规程，谨慎操作，防止急开急关。 2.3.案例32003 年 8 月 16 日 14:30 左右，徐州市沛县芦发气体充装站，发生了一起氧气瓶爆炸事 故。 该站氧气充装台有二组充装设备， 8 月 16 日下午运行一段时间后，由于该系统主法兰 截止阀及支阀有漏气现象， 检修人员调换了丝扣截止阀及支阀， 并进行了安装、 清洗、 检漏。 14:30 工作完毕，试充装 10 只气瓶，当压力升至 8.0MPa 时，其充装

9、排第 9 只气瓶发生强烈 爆炸事故。分析 : 经分析取证，此次事故是因检修人员不具备专业基本知识、粗心大意，将外部包 装一样的不但不能脱油、而本身带油的邻苯二甲酸二丁脂错误地当做四氯化碳清洗剂使用， 二丁脂属碳氢化合物，遇明火可燃，高热可燃，与高压氧接触发生强烈反应，剧烈燃烧，瞬 间产生的热能转换成压力能，导致气瓶爆炸。 2.4.案例42001年 6月 15日 15时许，山东省商河县玉皇庙镇一家制氧厂， 一名客户拉来一车气瓶 来换氧气。 换气过程中， 操作工发现一个气瓶与其它气瓶不一样， 打着打火机准备试该瓶中 装的是什么气，谁料气瓶刚一打开，就“呯”的一声爆炸了，气瓶成了碎片，两人当场死亡

10、2。分析 : 这是一幕典型的无知违章所酿成的惨剧。 氧气严格禁火禁油， 怎么能用打火机打火试 气!在瓶检中要鉴别气体，必须用“可燃气体检测仪”检测。 2.5.案例52000 年 11 月 1 日 7:35，沈阳市第一钢铁厂大院内突发爆炸，氧气瓶库房夷为平地，五 六十只氧气瓶散落四周，有两三只气瓶变成铁板，墙倒塌，门窗玻璃震碎，幸好室内无人， 仅使 3 人受伤 5 。分析 : 据悉为液氧汽化充装，液氧泵为 500L/h 的大泵，而充灌的仅十几只钢瓶。这样，液 氧泵容量大， 汇流排上瓶子少， 速度快， 时间短， 产生静电火花， 引发爆炸。 充装速度过快， 是一些液体泵充装站最大的隐患， 按照要求气

11、体在管道中的流速不超过 8m3/h ，充装时间控 制在 30min ，而实际上充装速度和时间都超标，给事故的发生增加危险因素。另外，现场使 用的气瓶不易存放太多，要随领随清。空、实瓶分开存放，实瓶存放一般不超过5 瓶，避免发生事故时有连锁反应。 3.氧气瓶事故原因调查及事故树编制氧气是一种无色无味的气体，其本身不燃烧， 但它是一种强氧化剂，具有助燃性， 是燃 烧爆炸的基本要素之一。 氧气几乎能与所有可燃气体或蒸汽混合而成爆炸性混合物。 纯氧与 矿物油、 油脂或细微分散的可燃粉尘、 碳粉、 有机物等接触时， 由于剧烈的氧化升温、 积热， 能引起自燃，发生火灾或爆炸。氧气瓶是一种封闭型的压力容器，

12、由于维修、检测、使用的 诸多因素， 导致氧气瓶发生爆炸的原因有很多。 通过事故案例调查分析得出， 引起氧气瓶爆 炸事故的原因分三大类 :超压物理爆炸、化学爆炸、强度降低爆炸。超压物理爆炸的原因有 曝晒、接近热源、与火源接触 ;化学爆炸的原因有 :沾染油脂、错装 ;强度降低爆炸的原因有外力破坏、气瓶不合格。现以氧气瓶爆炸为顶上事件，逐级分析导致事故发生的各种原因, 编制氧气瓶爆炸事故树6-7，如图1所示。 4氧气瓶爆炸事故树分析事故树的结构函数表达式为T=A1+A2+A3=X1(X3+X4+X5)+B1 X B2+X2(B3+B4)=X1(X3+X4+X5)+(C1+C2) X(C3+X6+X7

13、)+X2(C4 XX12+C5 XX17)=X1(X3+X4+X5)+(D1+D2+X8+X9) X (X10+X11+X6+X7)+X2(X14+X15+X16)XX12+(X22+X23+X24+X25) XX17=X1(X3+X4+X5)+X13(X18+X19)+X20+X21+X8+X9 X (X10+X11+X6+X7)+X2(X14+X15+X16) X12+(X22+X23+X24+X25) XX17=X1X3+X1X4+X1X5+(X13X18+X13X19+X20+X21+X8+X9) X (X10+X11+X6+X7)+X2(X14X 12+X15X12+X16X12+X

14、22X17+X23X17+X24X17+X25X17)=X1X3+X1X4+X1X5+X13X18X10+X13X19X10+X20X10+X21X10+X8X10+X9X10+X13X18X11+X13X19X11+X20X11+X21X11+X8X11+X9X11+X13X18X6+X13X19X6+X20X6+X21X6+X8X6+X9X6+X13X18X7+X13X19X7+X20X7+X21X7+X8X7+X9X7+X2X14X12+X2X15X 12+X2X16X12+X2X22X17+X2X23X17+X2X24X17+X2X25X17利用布尔代数法求得该事故树的最小割集如下 :

15、K1=X1 ，X3K18=X11 ，X20K2=X1 ，X4K19=X11 ，X21K3=X1 ，X5K20=X2 ，X12，X14K4=X6 ，X8K21=X2 ，X12，X15K5=X6 ， X9K22=X2 ，X12，X16K6=X6 ， X20K23=X2 ，X17，X22K7=X6 ，X21K24=X2 ，X17，X23K8=X7 ， X8K25=X2 ，X17，X24K9=X7 ， X9K26=X2 ，X17，X25K10=X7 ， X20K27=X6 ，X13，X18K11=X7 ，X21K28=X6 ，X13 ，X19K12=X8 ，X10K29=X7 ，X13，X18K13=

16、X8 ，X11K30=X7 ，X13 ，X19K14=X9 ，X10K31=X10 ，X13，X18K15=X9 ，X11K32=X10 ，X13 ，X19K16=X10 ，X20K33=X11 ，X13 ，X18K17=X10 ，X21K34=X11 ，X13 ，X19最小径集是顶端事件不会发生最低限度的基本时间集合。 最小径集表示可以防止事故的 途径。反应系统的安全性。有事故树可以得到以下函数：T=A1+A2+A3 =X3X4X5+B1+B2+B3+B4 =X3X4X5+X18X19+X20X21+X8X9+X6+X10+X10X11+X7+X12+X14X15X16+X17+X22X23

17、 X24X25根据机构代数式 T 可以得到 11 个最小割集，也就是事故树最小径集。表示氧气瓶不发 生事故的“可能途径”P1=X3 ，X4，X5 P2=X18 ，X19 P3=X20 ， X21 P4=X8 ，X9P5=X6 P6=X10 ，X11 P7=X7 P8=X12 P9=X14 ，X15 ，X16P10=X17 P11=X22 ，X23，X24， X25 4.2.求事故树基本事件的结构重要度根据仅出现在同一个最小割集中的所有基本事件结构重要度相等， 以及仅出现在基本 事件个数相等的若干个最小割集中的各基本事件结构重要度依出现次数而定。出现次数少， 其结构重要度小 ;出现次数多，其结构

18、重要度大 ;出现次数相等， 其结构重要度相等。 因为 X14， X15 , X16 , X22 , X23 , X24 , X25都只在含有3个基本事件的最小割集中出现了1次，X3 ,X4，X5都只在含有2个基本事件的最小割集中出现了1次，X12只在含有3个基本事件的最小割集中出现了 3次， X17， X18， X19 只在含有 3个基本事件的最小割集中出现了 4次， X1只在含有2个基本事件的最小割集中出现了 3次，X2只在含有3个基本事件的最小割集 中出现了 7次， X13 只在含有 3 个基本事件的最小割集中出现了 8次， X8， X9， X20， X21 都只在含有 2个基本事件的最小

19、割集中出现了 4次， X6， X7， X10， X11 在含有 2个基本 事件的最小割集中出现了 4次，在含有 3个基本事件的最小割集中出现了 2次，所以各基本 事件的结构重要度有如下关系 :I (14)=1 (15)=1 (16)=1 (22)=1 (23)=1 (24)=1 (25)I (3)=1 (4)=1 (5)I (17)=I (18)=I (19)I (8)=I (9)=I (20)=I (21)I (6)=I (7)=I (10)=I (11)由事故树基本事件结构重要度近似判别式算得式中:nj基本事件 Xi所在割集Kj中基本事件个数。所以根据近似法判断得出事故树基本事件结构重要度

20、排序如下I (6)=1 (7)=1 (10)=1 (11)>1(8)=1 (9)=1 (20)=1 (21)I (13)>1（2）1（1）1(17)=1(18)I (19)>1(12)>1(3)=I(4)=I(5)>1 (14)=1 (15)=1 (16)=1I (23)=1(24)=1(25)(2 5.氧气瓶事故预防措施从氧气瓶事故树分析结果可以看出，造成氧气瓶爆炸事故的途径有34个，事故较易发生,其中静电火花、摩擦热量、违章动火、工作用火是最危险事件，使用可燃连接管、可燃密封 材料、没留余气、标识不清、气源不洁是其次的危险事件。根据事故树的最小割集和基本事件结

21、构重要度排序情况，提出以下预防对策 7-8:(1) 充装和使用气瓶时，严格遵守操作规程，开、关阀门不要过快、过急，避免产生摩 擦热和静电火花 ;(2) 对漆色、字样与所充装气体不符的，或漆色、字样脱落不易识别气瓶类型的和未判 明装过何种气体的气瓶，严禁进行充装 ;(3) 氧气瓶内气体不能用尽，应留有余压，如感到气体不纯，应考虑形成爆鸣性气体的 可能性，对气瓶内的气体采用正确的检测方法进行鉴别 ;(4) 对槽车拉运的液氧应进行化验分析，确保可燃气含量不超标，或要求供货方提供产 品质量证明 ;(5) 要保证气瓶强度，购买选用有制造气瓶资质的单位生产的合格产品，并按气瓶检验 规定要求，每 3 年检验

22、 1 次 ;(6) 在充装、使用氧气瓶前，操作者要仔细检查自己的双手、手套、工具、减压阀等有无沾染油脂; 用于氧气瓶的汇流排管道及其密封圈，第一次使用前均须认真脱脂，且不得采用可燃的密封圈;氧气瓶的连接管必须采用高压金属软管 ;(7) 充装和使用气瓶时，严禁过量充装，避免损坏阀门 ;(8) 氧气瓶在充装、运输、储存、使用等过程中，严禁敲击、碰撞 ;(9) 气瓶在储存、 使用等过程中不得靠近热源， 夏季要防止阳光曝晒， 冬季瓶阀冻结时， 严禁明火烘烤。 6.事故教训和整改建议1 事故教训此次事故带来的血的教训，再一次向人们敲响了警钟：氧气充装站的生产者和氧气瓶的 使用者应该熟悉 (安全生产法，贯彻执行 (气瓶安全监察规定