对“12.14”氧气瓶爆炸事故的分析①

梁 华,庄胜强,刘瑞朝,叶玉楠

(1.南京市锅炉压力容器检验研究院,江苏南京洪武路 340号 210002;2.上海浦东新区东明路 355弄32号 702室 200125;3.南京市质量技术监督局,江苏南京建邺江东中路 259号 210019）

·安全技术·

对“12.14”氧气瓶爆炸事故的分析①

梁 华1,庄胜强2,刘瑞朝1,叶玉楠3

(1.南京市锅炉压力容器检验研究院,江苏南京洪武路 340号 210002;2.上海浦东新区东明路 355弄32号 702室 200125;3.南京市质量技术监督局,江苏南京建邺江东中路 259号 210019）

从事故现场实际、必要试验数据及相关计算,确定该气瓶化学性爆炸性质和可燃物,确定爆炸原因,同时提出了防范氧气瓶爆炸的措施。

氧气瓶;爆炸;原因;防范措施

1 事故概况

爆炸气瓶制造钢印和检验钢印如下:

气瓶制造钢印:气瓶编号:266394,水压试验压力:TP 22.5M Pa,公称工作压力W P15M Pa,充装气体:O2,实际重量:W 55.8kg,实际容积: 40.7L,设计壁厚:S5.8mm,气瓶制造年月:02年 07月,产品标准:GB 5099,定期检验日期05.11。气瓶制造单位许可证号:RZZ072,即制造单位为:北京天海工业有限公司。

爆炸气瓶为安徽省某县某溶解乙炔气厂送来的,由该厂接受安徽某气站委托充装的气瓶。

2 检测及检验

2.1 气瓶碎片重量及壁厚测量

碎片重量称重:3块碎片重量 (颈圈未找到）分别为:6、3、46 kg与气瓶原始重量 55.8 kg基本相符。

碎片壁厚测定:3块碎片实测最小,壁厚分别为:6.6、6.1、6.4 mm。均大于等于设计最小壁厚 S5.8mm,符合壁厚要求。

2.2 碎片化学成分分析

碎片化学成分分析结果见表 1。由化学成分分析结果可见,气瓶材质符合 GB 5099—94《钢质无缝气瓶》的要求。

表 1 碎片化学成分分析结果Table 1 Chem ical composition analysisof debris

2.3 机械性能试验

机械性能试验结果见表 2。由机械性能试验结果可见,气瓶材质基本符合要求。

表 2 机械性能试验结果Table 2 Mechanicalproperties test resu lts

2.4 金相分析

金相组织为铁素体 +珠光体,具有明显的带状特征,符合正火状态下气瓶瓶体的组织结构要求,脱炭层符合要求,瓶体组织基本正常。

一、试验目的：对应用不同菌种进行内置式秸秆生物反应堆技术后的温度、产量进行对比试验，找出最适合当地推广的菌种。

2.5 爆炸气瓶碎片内壁附着物分析

表 3 爆炸气瓶碎片内壁附着物分析结果 (%）Table 3 gas cylinder exp losion deb ris analysisofwall fixtures(%）

另在瓶底内侧表面取4个样,利用 KYKY电镜(美国热电 NORAN System Seven）进行能谱分析,分析结果显示,该爆炸气瓶表面附着物中含C、O、Si、Ca、Mn、A l、Fe、S等元素,四个样中都含 C元素,其中最小含量为 14.85%,最大含量为48.25%。检测证明,气瓶内外存在矿物油和植物油。

3 爆炸性质的确定

确定爆炸性质,可大大节省事故调查分析时间,同时保证分析爆炸原因正确。鉴于以下事实,该次爆炸可确定为化学性爆炸。

1.爆炸能量巨大,远大于物理性爆炸所释放的能量。物理性爆炸一般不产生碎片,而化学性爆炸则能产生碎片,该次爆炸至少产生 3块碎片。这是物理性爆炸不可能产生的碎片数量;多只气瓶被击伤、击穿,所需能量巨大;据机械性能试验数据,该次最小爆炸压力 Pb≥45.8M Pa,该压力远远大于该气瓶的充装压力 12M Pa,如瓶内不发生剧烈的燃烧,瞬间产生高温,是不可能产生 45.8 M Pa以上压力的。

2.爆炸发生在关瓶阀的瞬间,符合氧气瓶化学性爆炸的判别特征[1]。

3.碎片断面剖口同时呈现脆性爆炸和韧性破坏特征,也符合气瓶化学性爆炸的判别特征[1]。

4.碎片内表面和充装台接头断裂处均有碳黑;爆炸瓶附近十多只倾倒气瓶外表均有爆炸气瓶喷洒的油脂;三种仪器分析结果都证明这次爆炸的可燃物为油脂。

4 可燃物的确定

鉴于上款第 4条的事实,以及对同批充装气瓶瓶内气体性质的定量检测,末发现可致爆的可燃气体、爆鸣气体。因而可确定该气瓶爆炸的可燃物为油脂。

瓶内存有油脂的气瓶充装氧气,是造成该次气瓶爆炸的根本原因,未对瓶内气体性质进行鉴别是该次气瓶爆炸的关键原因。

5 点火能量的确定

高压氧气与油脂直接接触会发生剧烈的氧化放热反应而产生高温,鉴于氧气充装压力未达到点燃该油脂的能量;但已积聚了非常接近点燃油脂的能量;关闭瓶阀所产生的摩擦热或静电火花,使油脂和高压氧气的氧化放热反应突然加剧而点燃油脂。

6 防范措施及建议

1.必须严格气瓶充装前的检验。气瓶充装前检验岗位人员应经过严格的培训,熟悉工业气体知识。尤其要熟悉本站充装气体性质、安全使用、检测方法等知识和技能;熟悉和掌握气瓶基础知识 (包括对气瓶参数意义、漆色字样的了解和识别,以及气瓶报废条件等要求）;考核合格,持证上岗;

气瓶充装前应逐瓶抽取瓶内余气;用火焰判别法或其他判别方法确定待充装气瓶内气体种类,只有瓶内余气与拟充装气体相同时方可充装;

气瓶漆色应完好、清晰、规范,无漆色的,或难以辨别气瓶种类的气瓶不得充装;

瓶阀不符合要求的,尤其瓶阀接头螺纹不符合要求的,以及无余气气瓶应卸下瓶阀对瓶内进行有无油脂检查,且进行处理,未处理的或不符合上述要求的气瓶,一律不得充装气体;

严禁将非氧气瓶充装氧气。杜绝气瓶 “大循环”流通使用;禁止同一车辆同时发送和收回几种不同种类的气瓶,以防气瓶混装、错装。应采用螺纹接头或防错装夹具充装。

2.这次爆炸的根源为气瓶经销单位,爆炸瓶内的油脂是他们造成的。国内数十起气瓶爆炸事故,肇事方基本上,或者说绝大部分都是气瓶经销单位,因此,气瓶经销单位的监管、培训亟待加强。

3.建立健全气瓶使用管理制度,加强对气瓶充装站,包括经营者、职工在内的人员,进行安全意识和技术教育。认真学习、贯彻《气瓶安全监察规定》、《气瓶安全监察规程》、GB 14194《永久气体气瓶充装规定》以及相关规定。

4.防爆墙应为钢筋混凝土实墙。从爆炸现场照片 4可见,防爆墙仅为一堵砖砌墙,其宽度、高度也都不符合相关标准耍求,因此,一旦气瓶发生爆炸,防爆墙不但不能保护现场人员,反而会由于它不符合规定而造成人员的更大伤亡。

5.在氧气瓶充装结束,或在高压状态使用的高压氧气瓶,开关瓶阀应缓慢,应极力避免急开急关和用力过猛开关瓶阀。

[1]庄胜强 .如何科学地鉴定气瓶爆炸事故——谈两起气瓶 (容器）事故的鉴定 [J].中国气体,2003(2）.

[2]夏立荣,耿志强,雷闽 .氧气瓶爆炸事故的原因分析[J].压力容器,2007,24(8）.

[3]叶毅 .关于氧气钢瓶充装中的安全问题 [J].深冷技术,2004(6）.

[4]章峰,李伟,施培尧,林观炎 .空分设备及其相关设施燃爆危险性分析和预防措施 [J].深冷技术,2008 (12）.

[5]庄胜强 .氧气瓶化学性爆炸的判别特征及防范 [J].中国气瓶,1985(创刊号）.

[6]庄胜强 .“7.6”氧气瓶爆炸事故原因分析 [J].深冷技术,2008(6）.

[7]气瓶安全监察规定 [S].北京:国家质量监督检验检疫总局,2003年第 46号令 .

[8]气瓶安全监察规程 [S].北京:国家技术监督局,国技监局锅发【2000】250号 .

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 华,高级工程师,1984年南京化工学院化机专业毕业,一直从事锅炉压力容器安装、检验及安全监察,发表多篇专业论文,主持或参与多项压力容器检验新技术科研任务。

联系人:庄胜强,教授级高工。1965年毕业于东南大学动力系,毕业后在包钢氧气厂,1971年调上海梅山钢铁公司,直至退休,一直从事制氧和气瓶工作。著有《制氧安全技术》《制氧机故障及处理》《气瓶安全技术》《气瓶检验安全技术》《制氧机事故汇编》等专著,发表论文近60篇,是 GB 16912-1997《氧气及相关气体安全规程》及GB 13004-91《钢质无缝气瓶定期检验与评定》等国家标准的主要编写者之一。