一起氧气管道燃烧爆炸事故分析

​近几年，随着钢铁工业的高速发展及高炉富氧等强化冶炼措施的采用，钢铁企业需氧量大幅度增加，尤其是管氧输送量的增多更为明显。管氧大多数采用纯氧、中压输送，因此氧气管道的安全运行尤为重要。防止氧气管道燃爆事故的发生，应引起广大同行的高度重视。本文就我厂新安装两个月后的一根氧气管道燃爆事故进行分析，供同行在管氧管理工作中借鉴。l~BE
  }- E+ f2 o9 @( O1 事故经过
   2003年7月17日0：30，因管网压力高，调度指令停两台1500m3／h氧压机。0：40操作工发现“一万”制氧机恒压装置压力偏高，管网压力上涨较快，此时管网压力为2．4MPa，申请停5000m3／h 氧压机。0：56正当操作工准备停5000m3／h氧压机时，听见一声巨响，随后只见1500m3／h氧压机房后天空一片火红，并持续了几秒钟。事后发现，一条新增的连接新建16000m3／h制氧机与老空分系统的膨胀节被炸裂，被炸裂的膨胀节后面的20多米的氧气管道被烧黑并部分烧熔，同时周围的树及草被烧燃。操作人员赶紧关闭相应的阀门，组织扑火，才末使事态进一步扩大。
2 事故原因分析
! s7 r0 d$ b) S7 g9 X' @   事故发生后，公司立即组织国内制氧专家对现场进行查看和对事故管道、焊接处取样分析。
; {$ c* `6 S" |$ c$ d. T   现场查看及取样分析情况：①管内存在氧化铁皮、焊渣及阀门加工的残渣等杂质；②管内有锈渣、水渍；③管道附件弯头、变径不符合规范要求；④管托、管座设计不合理，使膨胀节产生径向振动而损坏；⑤施工单位无施工资质。
   引起氧气管道燃爆的原因有如下几个方面：
   (1)施工质量问题是造成氧气管道燃爆的基本原因。
. c6 U* [, R8 z   ①管内有氧化铁存在，熔融物剥落层内有铁锈，说明管道酸洗不彻底；②管道有锈渣、水渍，说明管道酸洗后没有进行钝化处理及安装完后较长时间内未投运时没有进行充氮保护；③焊渣及阀门加工的残渣存在，说明管道施工完后吹扫不干净。进行吹扫时阀门末拆除，阀门存在的死角吹扫不到。阀门不应参与吹扫，阀门应在拆除后单独处理，管道应用短管连接进行吹扫。
   施工质量问题造成新安装的氧气管道内存在氧化铁、锈渣、焊渣等残留异物，在氧气流动中成为引火物。这些引火物的存在为本次氧气管道燃爆事故提供了基本条件。
. x+ s* f& w( J, S3 r* T) f   (2)管托、管座及管路走向设计不合理，使膨胀节产生径向振动而损坏。
   由于管托、管座及管路走向设计时没有充分考虑管道运行中径向振动或位移，当管内压力变化时，管道产生径向振动或位移，使膨胀节也产生径向振动而损坏。压力升高以后膨胀节就被压破，氧气外泄，形成高速气流。
+ ]4 y0 b/ z2 A; {6 ^6 U   当管网压力升到2．4MPa时膨胀节被冲破，氧气外泄瞬时流速达到亚音速(约300m／s)，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，使管道局部过热达到燃点而燃烧。有关资料显示：氧气中混有氧化铁皮或焊渣，在弯管中的氧气流速达到44m／s时，产生的高温能将管壁烧红；杂质为焦炭颗粒、氧气流速为30m／s，杂质为无烟煤、氧气流速为13m／s时，产生的高温能将管壁烧红。因此当膨胀节破裂时，管道内的氧气流速大大提高，致使施工中留在管道中的氧化铁、焊渣在高氧中燃烧起来，钢管在纯氧中也燃熔。
  M! Q% [) y+ h; z/ e% X+ R9 A   (3)氧气管道设计缺少安全保证措施。
   管路设计时未考虑在恒压调节阀前增加过滤器，造成焊渣等杂物将调节阀卡死，不能及时调节恒压阀后管网压力，使管网压力超过正常工作压力。
( d' d8 _& I' {1 I  k5 y" Y2 h3 安全防护措施
3．1 氧气管道安装方面
   (1)在确定氧气管道施工单位时应选择具有相应资质和有氧气管道施工经验的施工队伍。
7 V, r9 I3 \8 f   (2)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》进行严格的酸洗、脱脂处理。酸洗、脱脂后管道用不含油的干燥空气或氮气吹净。
   (3)氧气管道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，使管道生锈。
# w2 F! R# [, x" ]7 J2 T8 e  @/ [   (4)氧气管道施工完毕后应进行严密的吹扫、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。
   (5)氧气管路焊接时应采用氩弧焊打底，并按 GBJ 235、GBJ 236标准的有关规定上升一级处理。
3. 2 氧气管道设计方面
2 L' ^" a, [+ t# A9 Y( z+ T6 e   (1)在选用膨胀节作管道伸缩补偿时，管道走向设计时应充分考虑减少管道运行过程中的径向振动或位移的措施。
+ T7 @! i7 k$ n: a# Q  {5 i* i. w   (2)在恒压调节阀前应设计相应的过滤器，防止铁锈、杂物卡住调节阀。阀门后均应连接一段其长度不短于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。
  S- ^! u# L; F: H$ X% Y   (3)氧气管道应尽量少设弯头和分岔，工作压力大于0．1MPa的氧气管道弯头、变径应采用冲压成型法兰制作。分岔头的气流方向应与主管气流方向成45°~60°角。
" B5 @$ W  h8 S, n   (4)法兰密封圈宜采用紫铜或聚四氟乙烯材料的O型密封圈。
9 C8 D0 _0 s! ^1 ~2 @) f6 v( `( e, B   (5)氧气管道应设有良好的消除静电装置，接地电阻应小于10Ω，法兰间电阻应小于0．1Ω。
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