氧氣管道事故原理及分析

作者：顏賢橋　　評論：　 ? 收藏本頁

2. 2 　氧氣管道制造安裝技術要求
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,應用無油干燥空氣或氮氣進行徹底吹掃,吹掃流速不應小于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,應采用電弧焊或氬弧焊;氧氣管道應刷天藍色漆。
2. 3 氧氣管道使用安全技術要求
氧氣管道要經常檢查維護;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;氧氣管道動火前應制定動火方案;氧氣管道或閥門著火時應立即切斷上游側氣源。
2.4 管理對策
氧氣管道使用單位應貫徹執行有關安全法律、法規和氧氣管道的技術規程、標準,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技術人員負責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培訓;按有關規定及時如實地向主管部門和當地勞動行政部門報告氧氣管道事故,并協助做好事故調查和善后處理工作。
氧氣管道的設計單位應取得省級以上有關主管部門頒發的設計資格證;氧氣管道的安裝單位必須持有勞動部門頒發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規定取得勞動行政部門頒發的特種作業人員資格證書。
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。所以從事氧氣作業的人員應該充分認識氧氣管道燃爆事故發生的主要機理,并從技術和管理兩方面入手,預防和控制氧氣管道燃爆事故的發生。

第三章事故案例
3.1事故經過
2003年7月17日0：30，因管網壓力高，調度指令停兩臺1500m3／h氧壓機。0：40操作工發現 “一萬”制氧機恒壓裝置壓力偏高，管網壓力上漲較快，此時管網壓力為2.4MPa，申請停5000m3／h 氧壓機。0：56正當操作工準備停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，并持續了幾秒鐘。事后發現，一條新增的連接新建16000m3／h制氧機與老空分系統的膨脹節被炸裂，被炸裂的膨脹節后面的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。操作人員趕緊關閉相應的閥門，組織撲火，才未使事態進一步擴大。
3.2事故原因
事故發生后，該廠立即組織國內制氧專家對現場進行查看和對事故管道、焊接處取樣分析。據現場查看及取樣分析情況：①管內存在氧化鐵皮、焊渣及閥門加工的殘渣等雜質；②管內有銹渣、水漬；③管道附件彎頭、變徑不符合規范要求；④管托、管座設計不合理，使膨脹節產生徑向振動而損壞；⑤施工單位無施工資質。
引起氧氣管道燃爆的原因有如下幾個方面：
(1)施工質量問題是造成氧氣管道燃爆的基本原因。①管內有氧化鐵存在，熔融物剝落層內有鐵銹，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。閥門不應參與吹掃，閥門應在拆除后單獨處理，管道應用短管連接進行吹掃。施工質量問題造成新安裝的氧氣管道內存在氧化鐵、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、管座及管路走向設計不合理，使膨脹節產生徑向振動而損壞。由于管托、管座及管路走向設計時沒有充分考慮管道運行中徑向振動或位移，當管內壓力變化時，管道產生徑向振動或位移，使膨脹節也產生徑向振動而損壞。壓力升高以后膨脹節就被壓破，氧氣外泄，形成高速氣流。當管網壓力升到2．4MPa時膨脹節被沖破，氧氣外泄瞬時流速達到亞音速(約300m／s)，管內的雜物在高速氣流帶動下與管道內壁發生強烈摩擦、碰撞，使管道局部過熱達到燃點而燃燒。有關資料顯示：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，產生的高溫能將管壁燒紅；雜質為焦炭顆粒、氧氣流速為30m／s，雜質為無煙煤、氧氣流速為13m／s時，產生的高溫能將管壁燒紅。因此當膨脹節破裂時，管道內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)氧氣管道設計缺少安全保證措施。管路設計時未考慮在恒壓調節閥前增加過濾器，造成焊渣等雜物將調節閥卡死，不能及時調節恒壓閥后管網壓力，使管網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選擇具有相應資質和有氧氣管道施工經驗的施工隊伍。
(2)氧氣管道在安裝之前應按GB 16912—1997 《氧氣及相關氣體安全技術規程》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進行嚴密的吹掃、試壓及氣密性試驗。吹掃應不留死角，吹掃氣體應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)氧氣管路焊接時應采用氬弧焊打底，并按 GBJ 235、GBJ 236標準的有關規定上升一級處理。
3.3.2氧氣管道設計方面
(1)在選用膨脹節作管道伸縮補償時，管道走向設計時應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)在恒壓調節閥前應設計相應的過濾器，防止鐵銹、雜物卡住調節閥。閥門后均應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)氧氣管道應盡量少設彎頭和分岔，工作壓力大于0.1MPa的氧氣管道彎頭、變徑應采用沖壓成型法蘭制作。分岔頭的氣流方向應與主管氣流方向成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）氧氣管道應設有良好的消除靜電裝置，接地電阻應小于10Ω，法蘭間電阻應小于0.1Ω。
3.4 其他注意事項
3.4.1操作注意事項
（1）開關氧氣閥門時應緩慢進行，操作人員應站在閥門的側面，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定。
（4）直徑大于70mm的手動氧氣閥門，當閥前后壓差縮小到0.3MPa以內時才允許操作。
3.4.2維護保養注意事項
(1)氧氣管道要經常檢查維護，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)動火作業前，應進行置換，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、管件選用應符合《氧氣及相關氣體安全技術規程》（GB16912-1997）的有關規定。
(6)建立技術檔案，培訓操作，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）提高科學技術水平。
（4）不斷完善送氧方案。