1、檢驗(yàn)檢測 機(jī)電技術(shù)2009年第1期一起氣瓶爆炸事故分析顏曙光(泉州市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所,福建 泉州 362000 摘 要:對一起無縫氣瓶爆炸事故進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查,通過宏觀檢驗(yàn)、材料技術(shù)檢驗(yàn)檢測、壁厚測定、壓力驗(yàn)算等方法進(jìn)行技術(shù)檢驗(yàn)并進(jìn)行技術(shù)分析,從而得出氣瓶缺陷引發(fā)脆性斷裂事故的技術(shù)分析結(jié)論,由此提出氣瓶充裝、運(yùn)輸、使用時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程,加強(qiáng)氣瓶檢查的啟示。關(guān)鍵詞:無縫氣瓶 裂紋 爆炸中圖分類號:TG435+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-4801(200901-091-031 事故的基本概況:2007年7月6日12時(shí)10分左右,南安市某五金制造廠廠內(nèi)發(fā)生一起氣瓶爆炸事故?，F(xiàn)場調(diào)查情

2、況如下:2007年7月6日上午,南安市某五金制造廠工作人員通知某機(jī)械制造廠派員對該廠的一臺(tái)鋅合金壓鑄機(jī)進(jìn)行維修、補(bǔ)充氮?dú)狻Ｔ摍C(jī)械制造廠派四名工作人員于當(dāng)日11時(shí)10分左右啟程赴五金制造廠,并于11時(shí)40分左右到達(dá)該廠。當(dāng)時(shí),四人共乘一輛皮卡車(貨廂無遮蓋,貨廂中裝載有氮?dú)馄恳恢?事故氣瓶。當(dāng)日天氣晴,中午溫度34.4oC。工作人員抵達(dá)五金制造廠,將車停放在事發(fā)車間門口,之后將氮?dú)馄繌钠たㄜ嚿闲断虏L運(yùn)到車間內(nèi)待修的鋅合金壓鑄機(jī)旁,五金制造廠一人隨同機(jī)械制造廠四人一起進(jìn)入車間內(nèi)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)鋅合金壓鑄機(jī)的儲(chǔ)能器氮?dú)鈮毫Σ蛔?需要補(bǔ)充氮?dú)?正在維修工人對鋅合金壓鑄機(jī)的儲(chǔ)能器進(jìn)行檢查時(shí)(儲(chǔ)能器尚未與氮

3、氣瓶連接,氮?dú)馄客蝗话l(fā)生爆炸,造成兩名維修工人死亡、兩人受傷的事故。爆炸時(shí)未見明火燃燒,只有白色煙霧充滿車間。 該車間系鋼架石棉瓦屋頂結(jié)構(gòu)的簡易廠房,爆炸后石棉瓦屋頂破碎撒落車間內(nèi)外,窗戶玻璃破碎,鋼架部分無損壞。事故氣瓶呈碎片狀飛出,在爆炸現(xiàn)場找到事故氣瓶殘?bào)w和三塊碎片;事故氣瓶殘?bào)w飛出3.7m,兩相鄰鋅合金壓鑄機(jī)有被碎片撞擊的痕跡,車間四壁墻面未見被撞擊的痕跡。事故現(xiàn)場見圖1。 圖1 事故現(xiàn)場掉落的石棉瓦插入壓鑄機(jī)坩堝內(nèi)的鋅合金中并緊密結(jié)合,因此,可以判定:氮?dú)馄勘〞r(shí),壓鑄機(jī)坩堝內(nèi)的鋅合金處于熔融(熔點(diǎn)420oC 左右狀態(tài)。后經(jīng)向五金制造廠人員詢問證實(shí),鋅合金熔化的加熱時(shí)間需要2小時(shí)以上

4、,事故發(fā)生前,該廠已先行啟動(dòng)壓鑄機(jī)的燃燒機(jī),對壓鑄機(jī)坩堝內(nèi)的鋅合金進(jìn)行加熱熔化。2 事故氣瓶的技術(shù)檢驗(yàn)檢測2.1 事故氣瓶宏觀檢驗(yàn)和分析事故氣瓶系公稱容積40升的鋼質(zhì)無縫氣瓶;打有制造鋼印、檢驗(yàn)鋼印的瓶肩碎片未找到,因此無法判斷事故氣瓶制造、檢驗(yàn)的基本信息。事故氣瓶呈縱向破裂狀態(tài),裂斷口基本都為脆性斷口,有明顯撕裂特征,斷口斷面與壁厚截面呈135o,沒有明顯壁厚減薄段;瓶肩部殘留斷口有明顯的新、舊痕跡,外表面深達(dá) 6.9mm、長85 mm 的裂斷口呈現(xiàn)舊痕跡,斷面與表面垂直,內(nèi)表面2.2mm 厚的裂斷口呈現(xiàn)新痕跡,斷面與壁厚截面呈135o ,見圖2。圖2 氣瓶殘?bào)w裂斷口事故氣瓶外表面遍布0.5

5、1mm 深的腐蝕坑,氣瓶殘?bào)w瓶肩部有一處約直徑110mm 深16mm 的凹坑,外表涂覆層基本不可見,見圖3。機(jī)電技術(shù)2009年第1期 檢驗(yàn)檢測 圖3 氣瓶殘?bào)w瓶肩部凹坑由此可以判定:氮?dú)馄吭?jīng)遭受過局部強(qiáng)烈撞擊且存在表面裂紋缺陷。 2.2 事故氣瓶內(nèi)壁附著物檢查氣瓶內(nèi)壁下半部分附著0.51mm 厚的油污,未見燃燒過的跡象,見圖4;鋅合金壓鑄機(jī)的橡膠油管及機(jī)臺(tái)上油漬亦未見燃燒過的跡象。 圖4 氣瓶內(nèi)壁附著油污2.3 事故氣瓶壁厚測定:經(jīng)壁厚測定,該事故氣瓶斷口處最大壁厚為7.7mm,斷口處最小壁厚為4.6mm。 2.4 事故氣瓶瓶體材料化學(xué)成分分析為驗(yàn)證該事故氣瓶的瓶體材料化學(xué)成分是否符合要求,

6、切除事故氣瓶殘?bào)w的部分為樣品進(jìn)行光譜分析。光譜分析結(jié)果顯示,該樣品的材料成分符合GB5099-94鋼質(zhì)無縫氣瓶中5.1.5鋼瓶瓶體材料(碳錳鋼的化學(xué)成分要求。 2.5 事故氣瓶瓶體材料金相檢驗(yàn)為驗(yàn)證該事故氣瓶的瓶體材料金相組織是否符合要求,切除事故氣瓶殘?bào)w的部分為樣品進(jìn)行金相檢驗(yàn)。金相試驗(yàn)結(jié)果顯示,該樣品的金相組織為鐵素體+珠光體,無異常組織。3 爆炸事故的技術(shù)分析(1事故氣瓶外表面腐蝕比較嚴(yán)重,涂覆層基本不可見,內(nèi)壁附著油污,顯示該氣瓶已有較長的使用時(shí)間,使用方法有不當(dāng)之處,缺乏必要的保養(yǎng)。(2事故氣瓶曾經(jīng)遭受過局部強(qiáng)烈撞擊,外表面產(chǎn)生裂紋缺陷,并在使用過程中逐步擴(kuò)展;當(dāng)裂紋擴(kuò)展至臨界尺寸后

7、,在內(nèi)應(yīng)力作用下必然產(chǎn)生斷裂,導(dǎo)致氣瓶爆炸(屬物理爆炸。(3該氣瓶爆炸后,氣瓶內(nèi)壁附著的油污、鋅合金壓鑄機(jī)的橡膠油管及機(jī)臺(tái)上油漬均未見燃燒過的跡象,由此可以確定事故氣瓶充裝的氣體不是可燃?xì)怏w,也不是助燃?xì)怏w,因此可以排除化學(xué)爆炸的可能性。(4爆破壓力驗(yàn)算:根據(jù)GB5099-94鋼質(zhì)無縫氣瓶中5.3.9.1條爆破壓力計(jì)算公式:/(21n n b b S d S p =7219/(2.27582××=MPa 7.15=式中:b P 爆破壓力計(jì)算值(MPa;b 瓶體材料實(shí)測抗拉強(qiáng)度最小值(MPa;0d 氣瓶筒體外徑(mm;1S 裂紋缺陷處新痕跡厚度(mm;0S 氣瓶筒體公稱厚度(

8、從壁厚測定數(shù)據(jù)圓整(mm。氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程第62條規(guī)定:充氣后在20oC 時(shí)的壓力,不得超過氣瓶的公稱工作壓力。當(dāng)?shù)氐挠谰脷怏w鋼質(zhì)無縫氣瓶公稱工作壓力均為15MPa,從以上爆破壓力的粗略驗(yàn)算,可以看出事故氣瓶的爆破壓力已經(jīng)很接近氣瓶20oC 時(shí)的允許充裝壓力。實(shí)際上,由于氣瓶承受烈日暴曬及受熔融狀態(tài)鋅合金的環(huán)境溫度影響,瓶內(nèi)氣體壓力已經(jīng)增高,而且考慮裂紋缺陷應(yīng)力集中的作用,爆破壓力必然小于驗(yàn)算壓力。由此可見,事故發(fā)生前,氣瓶已經(jīng)處于爆破臨界狀態(tài),爆炸隨時(shí)可能發(fā)生。(5從事故氣瓶瓶體材料化學(xué)成分分析結(jié)果可以基本判定其材料為34錳釩鋼,熱處理方式應(yīng)為正火或正火后回火;該瓶體金相組織為鐵素體+珠光體

9、,符合正火狀態(tài)下的組織結(jié)構(gòu)。(6氣瓶爆炸后,高速氣流沖擊鋅合金熔液,部分鋅合金熔液飛濺出坩堝,飛濺出的鋅合金熔液受高速氣流作用形成高溫霧狀氣體,并與灰塵攪拌其中,由此形成白色煙霧充滿車間。檢驗(yàn)檢測機(jī)電技術(shù)2009年第1期4 爆炸事故的技術(shù)分析結(jié)論(1該爆炸事故為氣瓶缺陷引發(fā)的脆性斷裂事故,非化學(xué)爆炸事故。(2該爆炸事故原因:該氣瓶曾經(jīng)遭受過局部強(qiáng)烈撞擊且存在表面裂紋缺陷,并在使用過程中逐漸擴(kuò)展;該氣瓶在運(yùn)輸過程中承受烈日暴曬時(shí)間達(dá)30分鐘以上,滾運(yùn)至鋅合金壓鑄機(jī)旁邊后又受熔融狀態(tài)鋅合金的環(huán)境溫度影響,致使瓶內(nèi)氣體壓力逐漸上升;車間地面不平整(地面鋪設(shè)有鐵皮,但不平整,凹凸明顯,該氣瓶滾運(yùn)過程中

10、,不可避免受到震動(dòng)影響,相當(dāng)于對氣瓶增加能量,致使氣瓶內(nèi)應(yīng)力增大,裂紋相應(yīng)擴(kuò)展。當(dāng)瓶內(nèi)氣體壓力超過裂紋尺寸的臨界壓力后,在內(nèi)應(yīng)力作用下產(chǎn)生突然斷裂,導(dǎo)致氣瓶爆炸。5 啟示事故氣瓶外表涂覆層基本脫落,腐蝕比較嚴(yán)重,顯示該氣瓶已有較長的使用時(shí)間,且氣瓶殘?bào)w瓶肩部有一處明顯的撞擊凹坑。這種氣瓶很有可能存在缺陷,甚至是至命的缺陷。所以,本著為自己和他人負(fù)責(zé)的態(tài)度,在氣瓶充裝、運(yùn)輸、使用時(shí),一定要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程,加強(qiáng)氣瓶檢查,將安全隱患消滅在事故之前,確保安全。作者簡介:顏曙光(1950年-,男,工程師,從事特種設(shè)備檢驗(yàn)工作 (上接第85頁之外,檢驗(yàn)過程中,還必須注意以下幾個(gè)方面:1嚴(yán)格按照安全鉗誤動(dòng)

11、作產(chǎn)生的七點(diǎn)可能性,檢查限速器是否調(diào)整好或偏心凸輪與橡膠輪接觸表面是否有油膩;在驗(yàn)收和定期檢驗(yàn)時(shí),不但要檢測楔塊與導(dǎo)軌側(cè)面間隙符合23mm的要求,而且要測量兩側(cè)楔塊的高低差,若是低端的楔塊影響到了其下方的導(dǎo)靴襯套,要責(zé)令其整改;注意安全鉗的提拉桿是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活,是否會(huì)碰到別的物體;檢查張緊輪動(dòng)作是否靈活;檢查限速器鋼絲繩是否松弛;檢查轎廂導(dǎo)靴是否卡有異物等。2檢查電氣安全開關(guān)是否能夠動(dòng)作,或者復(fù)位是否合理。由于現(xiàn)在維保市場的惡性競爭,有些維保人員的技術(shù)不強(qiáng),安全鉗試驗(yàn)后,僅將電氣安全開關(guān)撥出來,而沒有復(fù)位完全,下次安全鉗動(dòng)作,電氣安全開關(guān)就不能起作用。3檢查維保單位的維保記錄,看其是否做好安全部件的維護(hù)保養(yǎng),特別是那些會(huì)導(dǎo)致安全鉗誤動(dòng)作的部件的維護(hù)保養(yǎng)。安全鉗裝置能否安全有效動(dòng)作,不僅取決于安全鉗的設(shè)計(jì)規(guī)范,加工工藝,更取決于日常的維修和保養(yǎng)。5 小結(jié)綜上所述,電梯安全鉗是電梯的重要安全部件,它能夠在電梯超速和失控時(shí)發(fā)揮安全保障的重要作用。但是由于它的故障原因復(fù)雜多變,而且促發(fā)其誤動(dòng)作的因素也很多,所以存在一定的安全隱患的。文章通過對安全鉗工作原理及可能造成誤動(dòng)作的因素和安全鉗不動(dòng)作原