氧氣管道事故原理及分析

作者：顏賢橋　　評論：　更新日期：2014年06月22日

2. 2 　氧氣管道制造安裝技術(shù)要求
氧氣管道、閥門、分岔頭、法蘭等必須是取得制造許可證單位的合格產(chǎn)品;氧氣管道、閥門、管件等與氧氣接觸的一切部件,安裝前或檢修后必須嚴格脫脂;氧氣管道安裝完畢后,應(yīng)進行強度試驗及嚴密性和泄漏率試驗;氧氣管道在安裝、檢修后或長期停用再投用前,應(yīng)用無油干燥空氣或氮氣進行徹底吹掃,吹掃流速不應(yīng)小于20 m/ s(嚴禁用氧氣吹掃管道,以避免燃爆事故);對于碳鋼、不銹鋼氧氣管道的焊接,應(yīng)采用電弧焊或氬弧焊;氧氣管道應(yīng)刷天藍色漆。
2. 3 氧氣管道使用安全技術(shù)要求
氧氣管道要經(jīng)常檢查維護;氧氣管道不得亂接亂用,不得在運行中的氧氣管道上打火引弧;手動氧氣閥門的開啟應(yīng)緩慢進行;氧氣管道上的安全閥、壓力表等安全裝置要定期檢驗,一年一次;氧氣管道動火前應(yīng)制定動火方案;氧氣管道或閥門著火時應(yīng)立即切斷上游側(cè)氣源。
2.4 管理對策
氧氣管道使用單位應(yīng)貫徹執(zhí)行有關(guān)安全法律、法規(guī)和氧氣管道的技術(shù)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn),建立、健全各項氧氣管道安全管理制度;指定專職或兼職的專業(yè)技術(shù)人員負責(zé)氧氣管道安全管理工作,開展氧氣管道安全宣傳教育工作,對氧氣管道操作人員和檢查人員進行技術(shù)培訓(xùn);按有關(guān)規(guī)定及時如實地向主管部門和當(dāng)?shù)貏趧有姓块T報告氧氣管道事故,并協(xié)助做好事故調(diào)查和善后處理工作。
氧氣管道的設(shè)計單位應(yīng)取得省級以上有關(guān)主管部門頒發(fā)的設(shè)計資格證;氧氣管道的安裝單位必須持有勞動部門頒發(fā)的氧氣管道安裝許可證;從事氧氣管道焊接的焊工和無損探傷的檢驗人員必須按有關(guān)規(guī)定取得勞動行政部門頒發(fā)的特種作業(yè)人員資格證書。
綜上所述,由于氧氣管道燃爆事故比較頻繁,往往傷亡慘重,損失驚人,給國家財產(chǎn)造成重大損失,對人員安全形成嚴重威脅。所以從事氧氣作業(yè)的人員應(yīng)該充分認識氧氣管道燃爆事故發(fā)生的主要機理,并從技術(shù)和管理兩方面入手,預(yù)防和控制氧氣管道燃爆事故的發(fā)生。

第三章事故案例
3.1事故經(jīng)過
2003年7月17日0：30，因管網(wǎng)壓力高，調(diào)度指令停兩臺1500m3／h氧壓機。0：40操作工發(fā)現(xiàn) “一萬”制氧機恒壓裝置壓力偏高，管網(wǎng)壓力上漲較快，此時管網(wǎng)壓力為2.4MPa，申請停5000m3／h 氧壓機。0：56正當(dāng)操作工準(zhǔn)備停5000m3／h氧壓機時，聽見一聲巨響，隨后只見1500m3／h氧壓機房后天空一片火紅，并持續(xù)了幾秒鐘。事后發(fā)現(xiàn)，一條新增的連接新建16000m3／h制氧機與老空分系統(tǒng)的膨脹節(jié)被炸裂，被炸裂的膨脹節(jié)后面的20多米的氧氣管道被燒黑并部分燒熔，同時周圍的樹及草被燒燃。操作人員趕緊關(guān)閉相應(yīng)的閥門，組織撲火，才未使事態(tài)進一步擴大。
3.2事故原因
事故發(fā)生后，該廠立即組織國內(nèi)制氧專家對現(xiàn)場進行查看和對事故管道、焊接處取樣分析。據(jù)現(xiàn)場查看及取樣分析情況：①管內(nèi)存在氧化鐵皮、焊渣及閥門加工的殘渣等雜質(zhì)；②管內(nèi)有銹渣、水漬；③管道附件彎頭、變徑不符合規(guī)范要求；④管托、管座設(shè)計不合理，使膨脹節(jié)產(chǎn)生徑向振動而損壞；⑤施工單位無施工資質(zhì)。
引起氧氣管道燃爆的原因有如下幾個方面：
(1)施工質(zhì)量問題是造成氧氣管道燃爆的基本原因。①管內(nèi)有氧化鐵存在，熔融物剝落層內(nèi)有鐵銹，說明管道酸洗不徹底；②管道有銹渣、水漬，說明管道酸洗后沒有進行鈍化處理及安裝完后較長時間內(nèi)未投運時沒有進行充氮保護；③焊渣及閥門加工的殘渣存在，說明管道施工完后吹掃不干凈。進行吹掃時閥門末拆除，閥門存在的死角吹掃不到。閥門不應(yīng)參與吹掃，閥門應(yīng)在拆除后單獨處理，管道應(yīng)用短管連接進行吹掃。施工質(zhì)量問題造成新安裝的氧氣管道內(nèi)存在氧化鐵、銹渣、焊渣等殘留異物，在氧氣流動中成為引火物。這些引火物的存在為本次氧氣管道燃爆事故提供了基本條件。
(2)管托、管座及管路走向設(shè)計不合理，使膨脹節(jié)產(chǎn)生徑向振動而損壞。由于管托、管座及管路走向設(shè)計時沒有充分考慮管道運行中徑向振動或位移，當(dāng)管內(nèi)壓力變化時，管道產(chǎn)生徑向振動或位移，使膨脹節(jié)也產(chǎn)生徑向振動而損壞。壓力升高以后膨脹節(jié)就被壓破，氧氣外泄，形成高速氣流。當(dāng)管網(wǎng)壓力升到2．4MPa時膨脹節(jié)被沖破，氧氣外泄瞬時流速達到亞音速(約300m／s)，管內(nèi)的雜物在高速氣流帶動下與管道內(nèi)壁發(fā)生強烈摩擦、碰撞，使管道局部過熱達到燃點而燃燒。有關(guān)資料顯示：氧氣中混有氧化鐵皮或焊渣，在彎管中的氧氣流速達到44m／s時，產(chǎn)生的高溫能將管壁燒紅；雜質(zhì)為焦炭顆粒、氧氣流速為30m／s，雜質(zhì)為無煙煤、氧氣流速為13m／s時，產(chǎn)生的高溫能將管壁燒紅。因此當(dāng)膨脹節(jié)破裂時，管道內(nèi)的氧氣流速大大提高，致使施工中留在管道中的氧化鐵、焊渣在高純氧中燃燒起來，鋼管在純氧中也燃熔。
(3)氧氣管道設(shè)計缺少安全保證措施。管路設(shè)計時未考慮在恒壓調(diào)節(jié)閥前增加過濾器，造成焊渣等雜物將調(diào)節(jié)閥卡死，不能及時調(diào)節(jié)恒壓閥后管網(wǎng)壓力，使管網(wǎng)壓力超過正常工作壓力。

3.3事故防范措施
3.3.1氧氣管道安裝方面
(1)在確定氧氣管道施工單位時應(yīng)選擇具有相應(yīng)資質(zhì)和有氧氣管道施工經(jīng)驗的施工隊伍。
(2)氧氣管道在安裝之前應(yīng)按GB 16912—1997 《氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》進行嚴格的酸洗、脫脂處理。酸洗、脫脂后管道用不含油的干燥空氣或氮氣吹凈。
(3)氧氣管道安裝施工后較長時間未投運時應(yīng) 充干燥氮氣進行保護，以防潮濕空氣進入，使管道生銹。
(4)氧氣管道施工完畢后應(yīng)進行嚴密的吹掃、試壓及氣密性試驗。吹掃應(yīng)不留死角，吹掃氣體應(yīng) 選用干燥無油空氣或氮氣，且流速不小于20m／s。嚴禁采用氧氣吹掃。
(5)氧氣管路焊接時應(yīng)采用氬弧焊打底，并按 GBJ 235、GBJ 236標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定上升一級處理。
3.3.2氧氣管道設(shè)計方面
(1)在選用膨脹節(jié)作管道伸縮補償時，管道走向設(shè)計時應(yīng)充分考慮減少管道運行過程中的徑向振動或位移的措施.
(2)在恒壓調(diào)節(jié)閥前應(yīng)設(shè)計相應(yīng)的過濾器，防止鐵銹、雜物卡住調(diào)節(jié)閥。閥門后均應(yīng)連接一段其長度不短于5倍管徑、且不小于1.5m的銅基合金或不銹鋼管道，防止著火。
(3)氧氣管道應(yīng)盡量少設(shè)彎頭和分岔，工作壓力大于0.1MPa的氧氣管道彎頭、變徑應(yīng)采用沖壓成型法蘭制作。分岔頭的氣流方向應(yīng)與主管氣流方向成45°~60°角。
(4)法蘭密封圈宜采用紫銅或聚四氟乙烯材料的O型密封圈。
（5）氧氣管道應(yīng)設(shè)有良好的消除靜電裝置，接地電阻應(yīng)小于10Ω，法蘭間電阻應(yīng)小于0.1Ω。
3.4 其他注意事項
3.4.1操作注意事項
（1）開關(guān)氧氣閥門時應(yīng)緩慢進行，操作人員應(yīng)站在閥門的側(cè)面，開啟要一次到位。
（2）嚴禁用氧氣吹刷管道或用氧氣試漏、試壓。
（3）實行操作票制度，事先對操作目的、方法、條件作出較詳細的說明和規(guī)定。
（4）直徑大于70mm的手動氧氣閥門，當(dāng)閥前后壓差縮小到0.3MPa以內(nèi)時才允許操作。
3.4.2維護保養(yǎng)注意事項
(1)氧氣管道要經(jīng)常檢查維護，除銹刷漆，每3～5年一次。
(2)管路上的安全閥、壓力表，要定期校驗，1年1次。
(3)完善接地裝置。
(4)動火作業(yè)前，應(yīng)進行置換，吹掃，吹出氣體中氧含量在18％～23％時為合格。
(5)閥門、法蘭、墊片及管材、管件選用應(yīng)符合《氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》（GB16912-1997）的有關(guān)規(guī)定。
(6)建立技術(shù)檔案，培訓(xùn)操作，檢修，維護人員。
3.4.3其他安全措施
（1）提高施工、檢修及操作人員對安全的重視程度。
（2）提高管理人員的警惕性。
（3）提高科學(xué)技術(shù)水平。
（4）不斷完善送氧方案。