论文部分内容阅读
近年来,压力管道的安装施工未进行施工告知和安装监督检验就投入运行的情况还时有发生,其中很多管道存在严重安全隐患。2007年11月我市某公司发生的一起工业氧气管道燃爆事故就暴露了这方面的问题。
一、管道事故经过
2007年11月15日0:45,因管网压力高,调度指令停两台1500m3/h氧压机,0:55操作工发现10000 m3/h制氧机恒压装置压力偏高,管网压力上升较快,此时管网压力为2.5MPa,申请停5000m3/h 氧压机,0:58正当操作工准备停5000m3/h氧压机时,只听见一声巨响,随后只见机房后管道区域一片火红,并持续了几秒钟,操作人员紧急关闭相应的阀门。事后发现,一条新增的连接新建10000m3/h制氧机与老系统的恒压装置后的波纹膨胀节被炸裂,被炸裂的膨胀节后面的20多米的氧气管道由于在高压纯氧的作用下被部分烧熔化,同时周围的树及草被烧燃,由于操作人员紧急关阀切断氧气后才使燃烧未进一步扩大曼延。
二、事故原因及其分析udo&_
事故发生后,该公司及时通知了市特种设备质量安全监察部门,成立了联合调查小组对事故进行调查。经现场检查发现:
(1)恒压调节阀后的第一个波纹膨胀节被炸裂;
(2)被炸裂的波纹膨胀节后的20多米管道被部分烧熔,9毫米厚的管道其断面位置烧得薄如刀口,周围的树及草被燃烧;
(3)被破坏的管内存在氧化皮、焊渣、锈渣、水渍及机加工的残渣等杂质;
(4)经进一步拆除恒压调节阀发现在其内有一焊头,长约40 mm;
(5)恒压调节阀前未装过滤器。p0ENi
2.1钢管在富氧环境中发生燃烧爆炸的机理
钢管在高氧环境中发生燃烧爆炸,其燃烧爆炸必须同时具备三个条件:助燃剂(氧气)、可燃物质、点燃能量(引火源),三者缺一不可。氧气是一种化学性质比较活泼的气体,是一种常用的氧化剂和助燃剂。一般情况下金属是不可燃物质,但在压力较高的纯氧环境中能成为可燃物。本次事故中,有二种可能形成燃烧爆炸点燃能量(引火源),一是事故发生前调节阀失效导致阀后管段超压,经查证当班记录,事故发生前氧气球罐和恒压调节阀前段输送管道内压力为2.5Mpa,由于恒压调节阀失灵,设定为1.8MPa的恒压调节阀后段管道内的压力在事故发生前已达2.5MPa,波纹膨胀节因超压和本身质量问题而破裂,管内氧气从裂口处外泄其瞬时流速极高,管内的杂物在高速气流带动下与管道内壁发生强烈摩擦、碰撞,产生火花或局部过热达到燃点而引起燃烧爆炸。二是高速气流与管件、阀门摩擦产生静电也可以成为燃爆的激发能量(火源),导致钢管在纯氧中燃烧。
从上面分析可以看出,燃烧中三大要素中的助燃剂(氧气)和可燃物质(钢管)始终存在,当同时存在点燃能量(引火源)时,就会产生燃爆事故。
2.2发生事故的直接原因
发生事故的直接原因是由于管段中的恒压调节阀失灵导致阀后管段超壓,波纹膨胀节在超压时破裂,氧气外泄造成管道内沉积的焊渣、氧化皮、锈渣、水渍及阀门加工的残渣等杂质因碰撞产生火花,致使在高压纯氧环境中的钢管燃爆而导致事故。
2.3发生事故的主要原因分析
1)源头上把关不严,安装施工管理不符合有关规定。
(1)该管道的设计和施工单位均无设计资质,特别是施工被转包给个体户,从设计、选材到施工质量等各方面均有先天性隐患。
(2)工程施工未办理告知手续也未申请安装质量监督检验,施工质量隐患未能得到相关专业部门的有效监察和控制。
2)设计缺陷
氧气管道设计缺少安全保证措施。
按有关规定,在恒压调节阀前应设计相应的过滤器,防止铁锈、杂物落入阀芯卡住调节阀。阀门后应连接一段长度不短于5倍管径、且不小于1.5m的铜基合金或不锈钢管道,防止着火。_但该管路在恒压调节阀前未设计安装过滤器,造成焊渣等杂物落入阀芯而将调节阀卡死失效,使管网压力超过正常工作压力。
3)施工质量及选材问题
(1)管道酸洗、脱脂、吹扫不符合要求
氧气管道在安装之前应按GB 16912—1997《氧气及相关气体安全技术规程》进行严格的处理。酸洗、脱脂后用不含油的干燥空气或氮气吹净封存。如安装施工后较长时间未投运时应充干燥氮气进行保护,以防潮湿空气进入,防止管道内生锈。同时,氧气管道施工完毕后应进行吹扫、试压及气密性试验,吹扫应不留死角,吹扫气体应选用干燥无油空气或氮气,且流速不小于20m/s,严禁采用氧气吹扫。
从现场发现管内有氧化铁、锈渣、水渍,熔融物剥落层内有铁锈,说明管道酸洗不彻底,或酸洗后没有进行钝化处理及安装完毕后较长时间内未投运时没有进行有效保护;焊渣及机加工的残渣存在,说明管道施工完后吹扫不干净。另外进行吹扫时阀门末拆除,阀门存在有死角吹扫不到。按规定阀门不应参与吹扫,应在拆除后单独处理,管道应用短管连接进行吹扫。
(2)焊接工艺不符合要求
氧气管路焊接时应采用氩弧焊打底,但在本管道的施工过程中,未按要求采用氩弧焊打底,以避免焊渣产生;同时采用手工电弧焊后又未对管道内沉积的焊渣、氧化物、焊接头进行清理或清理不干净。
(3)管件质量差
压力管道元件的制造应由有资格的制造单位生产,但该管道的元件如膨胀节均由施工承包人自行采购,生产厂家无相应资质,无法保证产品质量。
现场查看,事故件膨胀节裂口呈明显的脆性破坏断面,膨胀节材质不符合要求,且制造质量差,有多处敲打压痕,压痕处存在细微裂纹。
综上所述,导致本次管道燃爆的原因是多方面的,从根本上来讲,管道设计、元件采购、施工质量控制、验收等环节均存在严重问题,最终导致了事故的发生。
三、经验教训和要采取的措施k&t>n/
该起工业氧气管道燃爆事故虽未造成人员伤亡,但这起事故教训是深刻的,为防止类似事故再次发生,压力管道特别是工业氧气管道在设计、安装及检验过程中一定要注意以下问题:
1)压力管道的设计一定要由有资质的单位设计,氧气是一种强氧化剂,设计技术要求高,一定须严格按照GB50316等相关标准进行设计;
2)施工单位及持证焊工必须有相应的资质,管道施焊前必须严格按GB50236-98进行焊接工艺评定,并严格按焊接工艺进行施焊;
3)施工单位施工前应办理告知,监督检验必须严格按《压力管道安装安全质量监督检验规则》确定的方法进行,其施工质量必须符合GB50235、GB50236标准的要求。管道无损检测应执行JB4730-2005标准。检验比例按GB50316中表J.2.1管道施工中的无损检测(氧气管道按C类流体的检测要求)进行,不能随意改变检测方法和比例;
4)压力管道的元器件如膨胀节、法兰、垫片、阀门、支座和管托等必须选取有资格的生产厂家,且应有质量证明书;
5)氧气管道的吹扫、酸洗及脱脂必须严格按照GB16912-1997进行,并应达到相关要求,施工后较长时间未投运的,应充干燥氮气或采取其它有效措施进行保护;
6)氧气管道设计施工应符合应符合下列要求:应尽量少设弯头和分岔,氧气管道弯头、变径应采用冲压成型制作;法兰密封圈宜采用经退火软化的铜垫片或聚四氟乙烯材料的O型密封圈,阀门宜采用氧气专用阀门;应设有良好的消除静电装置,接地电阻应小于20Ω,法兰间电阻应小于0.1Ω;一般设置为架空管道,如地下通过则应采用地沟敷设,不能与热力管道或输送易燃、易爆液体、气体管道同沟,也不能与电缆同沟。
总之,氧气管道必须严格按照国家有关规程、安全技术规范和标准进行设计、施工、选材、检验和验收,实行层层把关,从源头及过程控制上消除事故隐患,确保工程质量,避免事故发生,保证人民群众生命和财产安全。■
一、管道事故经过
2007年11月15日0:45,因管网压力高,调度指令停两台1500m3/h氧压机,0:55操作工发现10000 m3/h制氧机恒压装置压力偏高,管网压力上升较快,此时管网压力为2.5MPa,申请停5000m3/h 氧压机,0:58正当操作工准备停5000m3/h氧压机时,只听见一声巨响,随后只见机房后管道区域一片火红,并持续了几秒钟,操作人员紧急关闭相应的阀门。事后发现,一条新增的连接新建10000m3/h制氧机与老系统的恒压装置后的波纹膨胀节被炸裂,被炸裂的膨胀节后面的20多米的氧气管道由于在高压纯氧的作用下被部分烧熔化,同时周围的树及草被烧燃,由于操作人员紧急关阀切断氧气后才使燃烧未进一步扩大曼延。
二、事故原因及其分析udo&_
事故发生后,该公司及时通知了市特种设备质量安全监察部门,成立了联合调查小组对事故进行调查。经现场检查发现:
(1)恒压调节阀后的第一个波纹膨胀节被炸裂;
(2)被炸裂的波纹膨胀节后的20多米管道被部分烧熔,9毫米厚的管道其断面位置烧得薄如刀口,周围的树及草被燃烧;
(3)被破坏的管内存在氧化皮、焊渣、锈渣、水渍及机加工的残渣等杂质;
(4)经进一步拆除恒压调节阀发现在其内有一焊头,长约40 mm;
(5)恒压调节阀前未装过滤器。p0ENi
2.1钢管在富氧环境中发生燃烧爆炸的机理
钢管在高氧环境中发生燃烧爆炸,其燃烧爆炸必须同时具备三个条件:助燃剂(氧气)、可燃物质、点燃能量(引火源),三者缺一不可。氧气是一种化学性质比较活泼的气体,是一种常用的氧化剂和助燃剂。一般情况下金属是不可燃物质,但在压力较高的纯氧环境中能成为可燃物。本次事故中,有二种可能形成燃烧爆炸点燃能量(引火源),一是事故发生前调节阀失效导致阀后管段超压,经查证当班记录,事故发生前氧气球罐和恒压调节阀前段输送管道内压力为2.5Mpa,由于恒压调节阀失灵,设定为1.8MPa的恒压调节阀后段管道内的压力在事故发生前已达2.5MPa,波纹膨胀节因超压和本身质量问题而破裂,管内氧气从裂口处外泄其瞬时流速极高,管内的杂物在高速气流带动下与管道内壁发生强烈摩擦、碰撞,产生火花或局部过热达到燃点而引起燃烧爆炸。二是高速气流与管件、阀门摩擦产生静电也可以成为燃爆的激发能量(火源),导致钢管在纯氧中燃烧。
从上面分析可以看出,燃烧中三大要素中的助燃剂(氧气)和可燃物质(钢管)始终存在,当同时存在点燃能量(引火源)时,就会产生燃爆事故。
2.2发生事故的直接原因
发生事故的直接原因是由于管段中的恒压调节阀失灵导致阀后管段超壓,波纹膨胀节在超压时破裂,氧气外泄造成管道内沉积的焊渣、氧化皮、锈渣、水渍及阀门加工的残渣等杂质因碰撞产生火花,致使在高压纯氧环境中的钢管燃爆而导致事故。
2.3发生事故的主要原因分析
1)源头上把关不严,安装施工管理不符合有关规定。
(1)该管道的设计和施工单位均无设计资质,特别是施工被转包给个体户,从设计、选材到施工质量等各方面均有先天性隐患。
(2)工程施工未办理告知手续也未申请安装质量监督检验,施工质量隐患未能得到相关专业部门的有效监察和控制。
2)设计缺陷
氧气管道设计缺少安全保证措施。
按有关规定,在恒压调节阀前应设计相应的过滤器,防止铁锈、杂物落入阀芯卡住调节阀。阀门后应连接一段长度不短于5倍管径、且不小于1.5m的铜基合金或不锈钢管道,防止着火。_但该管路在恒压调节阀前未设计安装过滤器,造成焊渣等杂物落入阀芯而将调节阀卡死失效,使管网压力超过正常工作压力。
3)施工质量及选材问题
(1)管道酸洗、脱脂、吹扫不符合要求
氧气管道在安装之前应按GB 16912—1997《氧气及相关气体安全技术规程》进行严格的处理。酸洗、脱脂后用不含油的干燥空气或氮气吹净封存。如安装施工后较长时间未投运时应充干燥氮气进行保护,以防潮湿空气进入,防止管道内生锈。同时,氧气管道施工完毕后应进行吹扫、试压及气密性试验,吹扫应不留死角,吹扫气体应选用干燥无油空气或氮气,且流速不小于20m/s,严禁采用氧气吹扫。
从现场发现管内有氧化铁、锈渣、水渍,熔融物剥落层内有铁锈,说明管道酸洗不彻底,或酸洗后没有进行钝化处理及安装完毕后较长时间内未投运时没有进行有效保护;焊渣及机加工的残渣存在,说明管道施工完后吹扫不干净。另外进行吹扫时阀门末拆除,阀门存在有死角吹扫不到。按规定阀门不应参与吹扫,应在拆除后单独处理,管道应用短管连接进行吹扫。
(2)焊接工艺不符合要求
氧气管路焊接时应采用氩弧焊打底,但在本管道的施工过程中,未按要求采用氩弧焊打底,以避免焊渣产生;同时采用手工电弧焊后又未对管道内沉积的焊渣、氧化物、焊接头进行清理或清理不干净。
(3)管件质量差
压力管道元件的制造应由有资格的制造单位生产,但该管道的元件如膨胀节均由施工承包人自行采购,生产厂家无相应资质,无法保证产品质量。
现场查看,事故件膨胀节裂口呈明显的脆性破坏断面,膨胀节材质不符合要求,且制造质量差,有多处敲打压痕,压痕处存在细微裂纹。
综上所述,导致本次管道燃爆的原因是多方面的,从根本上来讲,管道设计、元件采购、施工质量控制、验收等环节均存在严重问题,最终导致了事故的发生。
三、经验教训和要采取的措施k&t>n/
该起工业氧气管道燃爆事故虽未造成人员伤亡,但这起事故教训是深刻的,为防止类似事故再次发生,压力管道特别是工业氧气管道在设计、安装及检验过程中一定要注意以下问题:
1)压力管道的设计一定要由有资质的单位设计,氧气是一种强氧化剂,设计技术要求高,一定须严格按照GB50316等相关标准进行设计;
2)施工单位及持证焊工必须有相应的资质,管道施焊前必须严格按GB50236-98进行焊接工艺评定,并严格按焊接工艺进行施焊;
3)施工单位施工前应办理告知,监督检验必须严格按《压力管道安装安全质量监督检验规则》确定的方法进行,其施工质量必须符合GB50235、GB50236标准的要求。管道无损检测应执行JB4730-2005标准。检验比例按GB50316中表J.2.1管道施工中的无损检测(氧气管道按C类流体的检测要求)进行,不能随意改变检测方法和比例;
4)压力管道的元器件如膨胀节、法兰、垫片、阀门、支座和管托等必须选取有资格的生产厂家,且应有质量证明书;
5)氧气管道的吹扫、酸洗及脱脂必须严格按照GB16912-1997进行,并应达到相关要求,施工后较长时间未投运的,应充干燥氮气或采取其它有效措施进行保护;
6)氧气管道设计施工应符合应符合下列要求:应尽量少设弯头和分岔,氧气管道弯头、变径应采用冲压成型制作;法兰密封圈宜采用经退火软化的铜垫片或聚四氟乙烯材料的O型密封圈,阀门宜采用氧气专用阀门;应设有良好的消除静电装置,接地电阻应小于20Ω,法兰间电阻应小于0.1Ω;一般设置为架空管道,如地下通过则应采用地沟敷设,不能与热力管道或输送易燃、易爆液体、气体管道同沟,也不能与电缆同沟。
总之,氧气管道必须严格按照国家有关规程、安全技术规范和标准进行设计、施工、选材、检验和验收,实行层层把关,从源头及过程控制上消除事故隐患,确保工程质量,避免事故发生,保证人民群众生命和财产安全。■