對“12.14”氧氣瓶爆炸事故的分析①

梁 華,莊勝強(qiáng),劉瑞朝,葉玉楠

(1.南京市鍋爐壓力容器檢驗研究院,江蘇南京洪武路 340號 210002;2.上海浦東新區(qū)東明路 355弄32號 702室 200125;3.南京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,江蘇南京建鄴江東中路 259號 210019）

·安全技術(shù)·

對“12.14”氧氣瓶爆炸事故的分析①

梁 華1,莊勝強(qiáng)2,劉瑞朝1,葉玉楠3

(1.南京市鍋爐壓力容器檢驗研究院,江蘇南京洪武路 340號 210002;2.上海浦東新區(qū)東明路 355弄32號 702室 200125;3.南京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,江蘇南京建鄴江東中路 259號 210019）

從事故現(xiàn)場實際、必要試驗數(shù)據(jù)及相關(guān)計算,確定該氣瓶化學(xué)性爆炸性質(zhì)和可燃物,確定爆炸原因,同時提出了防范氧氣瓶爆炸的措施。

氧氣瓶;爆炸;原因;防范措施

1 事故概況

爆炸氣瓶制造鋼印和檢驗鋼印如下:

氣瓶制造鋼印:氣瓶編號:266394,水壓試驗壓力:TP 22.5M Pa,公稱工作壓力W P15M Pa,充裝氣體:O2,實際重量:W 55.8kg,實際容積: 40.7L,設(shè)計壁厚:S5.8mm,氣瓶制造年月:02年 07月,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn):GB 5099,定期檢驗日期05.11。氣瓶制造單位許可證號:RZZ072,即制造單位為:北京天海工業(yè)有限公司。

爆炸氣瓶為安徽省某縣某溶解乙炔氣廠送來的,由該廠接受安徽某氣站委托充裝的氣瓶。

2 檢測及檢驗

2.1 氣瓶碎片重量及壁厚測量

碎片重量稱重:3塊碎片重量 (頸圈未找到）分別為:6、3、46 kg與氣瓶原始重量 55.8 kg基本相符。

碎片壁厚測定:3塊碎片實測最小,壁厚分別為:6.6、6.1、6.4 mm。均大于等于設(shè)計最小壁厚 S5.8mm,符合壁厚要求。

2.2 碎片化學(xué)成分分析

碎片化學(xué)成分分析結(jié)果見表 1。由化學(xué)成分分析結(jié)果可見,氣瓶材質(zhì)符合 GB 5099—94《鋼質(zhì)無縫氣瓶》的要求。

表 1 碎片化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Chem ical composition analysisof debris

2.3 機(jī)械性能試驗

機(jī)械性能試驗結(jié)果見表 2。由機(jī)械性能試驗結(jié)果可見,氣瓶材質(zhì)基本符合要求。

表 2 機(jī)械性能試驗結(jié)果Table 2 Mechanicalproperties test resu lts

2.4 金相分析

金相組織為鐵素體 +珠光體,具有明顯的帶狀特征,符合正火狀態(tài)下氣瓶瓶體的組織結(jié)構(gòu)要求,脫炭層符合要求,瓶體組織基本正常。

一、試驗?zāi)康模簩?yīng)用不同菌種進(jìn)行內(nèi)置式秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)后的溫度、產(chǎn)量進(jìn)行對比試驗，找出最適合當(dāng)?shù)赝茝V的菌種。

2.5 爆炸氣瓶碎片內(nèi)壁附著物分析

表 3 爆炸氣瓶碎片內(nèi)壁附著物分析結(jié)果 (%）Table 3 gas cylinder exp losion deb ris analysisofwall fixtures(%）

另在瓶底內(nèi)側(cè)表面取4個樣,利用 KYKY電鏡(美國熱電 NORAN System Seven）進(jìn)行能譜分析,分析結(jié)果顯示,該爆炸氣瓶表面附著物中含C、O、Si、Ca、Mn、A l、Fe、S等元素,四個樣中都含 C元素,其中最小含量為 14.85%,最大含量為48.25%。檢測證明,氣瓶內(nèi)外存在礦物油和植物油。

3 爆炸性質(zhì)的確定

確定爆炸性質(zhì),可大大節(jié)省事故調(diào)查分析時間,同時保證分析爆炸原因正確。鑒于以下事實,該次爆炸可確定為化學(xué)性爆炸。

1.爆炸能量巨大,遠(yuǎn)大于物理性爆炸所釋放的能量。物理性爆炸一般不產(chǎn)生碎片,而化學(xué)性爆炸則能產(chǎn)生碎片,該次爆炸至少產(chǎn)生 3塊碎片。這是物理性爆炸不可能產(chǎn)生的碎片數(shù)量;多只氣瓶被擊傷、擊穿,所需能量巨大;據(jù)機(jī)械性能試驗數(shù)據(jù),該次最小爆炸壓力 Pb≥45.8M Pa,該壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該氣瓶的充裝壓力 12M Pa,如瓶內(nèi)不發(fā)生劇烈的燃燒,瞬間產(chǎn)生高溫,是不可能產(chǎn)生 45.8 M Pa以上壓力的。

2.爆炸發(fā)生在關(guān)瓶閥的瞬間,符合氧氣瓶化學(xué)性爆炸的判別特征[1]。

3.碎片斷面剖口同時呈現(xiàn)脆性爆炸和韌性破壞特征,也符合氣瓶化學(xué)性爆炸的判別特征[1]。

4.碎片內(nèi)表面和充裝臺接頭斷裂處均有碳黑;爆炸瓶附近十多只傾倒氣瓶外表均有爆炸氣瓶噴灑的油脂;三種儀器分析結(jié)果都證明這次爆炸的可燃物為油脂。

4 可燃物的確定

鑒于上款第 4條的事實,以及對同批充裝氣瓶瓶內(nèi)氣體性質(zhì)的定量檢測,末發(fā)現(xiàn)可致爆的可燃?xì)怏w、爆鳴氣體。因而可確定該氣瓶爆炸的可燃物為油脂。

瓶內(nèi)存有油脂的氣瓶充裝氧氣,是造成該次氣瓶爆炸的根本原因,未對瓶內(nèi)氣體性質(zhì)進(jìn)行鑒別是該次氣瓶爆炸的關(guān)鍵原因。

5 點火能量的確定

高壓氧氣與油脂直接接觸會發(fā)生劇烈的氧化放熱反應(yīng)而產(chǎn)生高溫,鑒于氧氣充裝壓力未達(dá)到點燃該油脂的能量;但已積聚了非常接近點燃油脂的能量;關(guān)閉瓶閥所產(chǎn)生的摩擦熱或靜電火花,使油脂和高壓氧氣的氧化放熱反應(yīng)突然加劇而點燃油脂。

6 防范措施及建議

1.必須嚴(yán)格氣瓶充裝前的檢驗。氣瓶充裝前檢驗崗位人員應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn),熟悉工業(yè)氣體知識。尤其要熟悉本站充裝氣體性質(zhì)、安全使用、檢測方法等知識和技能;熟悉和掌握氣瓶基礎(chǔ)知識 (包括對氣瓶參數(shù)意義、漆色字樣的了解和識別,以及氣瓶報廢條件等要求）;考核合格,持證上崗;

氣瓶充裝前應(yīng)逐瓶抽取瓶內(nèi)余氣;用火焰判別法或其他判別方法確定待充裝氣瓶內(nèi)氣體種類,只有瓶內(nèi)余氣與擬充裝氣體相同時方可充裝;

氣瓶漆色應(yīng)完好、清晰、規(guī)范,無漆色的,或難以辨別氣瓶種類的氣瓶不得充裝;

瓶閥不符合要求的,尤其瓶閥接頭螺紋不符合要求的,以及無余氣氣瓶應(yīng)卸下瓶閥對瓶內(nèi)進(jìn)行有無油脂檢查,且進(jìn)行處理,未處理的或不符合上述要求的氣瓶,一律不得充裝氣體;

嚴(yán)禁將非氧氣瓶充裝氧氣。杜絕氣瓶 “大循環(huán)”流通使用;禁止同一車輛同時發(fā)送和收回幾種不同種類的氣瓶,以防氣瓶混裝、錯裝。應(yīng)采用螺紋接頭或防錯裝夾具充裝。

2.這次爆炸的根源為氣瓶經(jīng)銷單位,爆炸瓶內(nèi)的油脂是他們造成的。國內(nèi)數(shù)十起氣瓶爆炸事故,肇事方基本上,或者說絕大部分都是氣瓶經(jīng)銷單位,因此,氣瓶經(jīng)銷單位的監(jiān)管、培訓(xùn)亟待加強(qiáng)。

3.建立健全氣瓶使用管理制度,加強(qiáng)對氣瓶充裝站,包括經(jīng)營者、職工在內(nèi)的人員,進(jìn)行安全意識和技術(shù)教育。認(rèn)真學(xué)習(xí)、貫徹《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)定》、《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》、GB 14194《永久氣體氣瓶充裝規(guī)定》以及相關(guān)規(guī)定。

4.防爆墻應(yīng)為鋼筋混凝土實墻。從爆炸現(xiàn)場照片 4可見,防爆墻僅為一堵磚砌墻,其寬度、高度也都不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)耍求,因此,一旦氣瓶發(fā)生爆炸,防爆墻不但不能保護(hù)現(xiàn)場人員,反而會由于它不符合規(guī)定而造成人員的更大傷亡。

5.在氧氣瓶充裝結(jié)束,或在高壓狀態(tài)使用的高壓氧氣瓶,開關(guān)瓶閥應(yīng)緩慢,應(yīng)極力避免急開急關(guān)和用力過猛開關(guān)瓶閥。

[1]莊勝強(qiáng) .如何科學(xué)地鑒定氣瓶爆炸事故——談兩起氣瓶 (容器）事故的鑒定 [J].中國氣體,2003(2）.

[2]夏立榮,耿志強(qiáng),雷閩 .氧氣瓶爆炸事故的原因分析[J].壓力容器,2007,24(8）.

[3]葉毅 .關(guān)于氧氣鋼瓶充裝中的安全問題 [J].深冷技術(shù),2004(6）.

[4]章峰,李偉,施培堯,林觀炎 .空分設(shè)備及其相關(guān)設(shè)施燃爆危險性分析和預(yù)防措施 [J].深冷技術(shù),2008 (12）.

[5]莊勝強(qiáng) .氧氣瓶化學(xué)性爆炸的判別特征及防范 [J].中國氣瓶,1985(創(chuàng)刊號）.

[6]莊勝強(qiáng) .“7.6”氧氣瓶爆炸事故原因分析 [J].深冷技術(shù),2008(6）.

[7]氣瓶安全監(jiān)察規(guī)定 [S].北京:國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,2003年第 46號令 .

[8]氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程 [S].北京:國家技術(shù)監(jiān)督局,國技監(jiān)局鍋發(fā)【2000】250號 .

Analysis of The Oxygen Cylinder Explosion on The“12.14”

L IANG Hua1,ZHUANG Shengqiang2,L IU Ruizhao1,YE Yunan3
(1.Nan jing Boiler&Pressure Vessel Supervision and Inspection Institute,Jiangsu 210002,China;
2.Room 702,No.32,Lane 355,DongM ing Road,PudongNew A rea,Shanghai200125,China;
3.NanjingQuality and Technical Supervision,Nan jing 210019,China）

On the basisof the actual sceneof the accident,the necessary testdata and related calcu lations to determ ine the chem icalexp losive propertiesof the cylinder and com bustib le,to determ ine the cause of the blast,also put forwardm easures to preventoxygen cylinder exp losion.

oxygen cylinder;exp losion;cause;counterm easures

TQ116.14

C

1007-7804(2010）04-0043-04

10.3969/j.issn.1007-7804.2010.04.013

2010-05-14

梁 華,高級工程師,1984年南京化工學(xué)院化機(jī)專業(yè)畢業(yè),一直從事鍋爐壓力容器安裝、檢驗及安全監(jiān)察,發(fā)表多篇專業(yè)論文,主持或參與多項壓力容器檢驗新技術(shù)科研任務(wù)。

聯(lián)系人:莊勝強(qiáng),教授級高工。1965年畢業(yè)于東南大學(xué)動力系,畢業(yè)后在包鋼氧氣廠,1971年調(diào)上海梅山鋼鐵公司,直至退休,一直從事制氧和氣瓶工作。著有《制氧安全技術(shù)》《制氧機(jī)故障及處理》《氣瓶安全技術(shù)》《氣瓶檢驗安全技術(shù)》《制氧機(jī)事故匯編》等專著,發(fā)表論文近60篇,是 GB 16912-1997《氧氣及相關(guān)氣體安全規(guī)程》及GB 13004-91《鋼質(zhì)無縫氣瓶定期檢驗與評定》等國家標(biāo)準(zhǔn)的主要編寫者之一。