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vily
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 连云港“7.23”气瓶连环爆炸事故原因分析
1 3起事故的基本情况
2004年7月23日13时50分左右，连云港新力源石英制品有限公司发生一起3只氢气瓶爆炸事故，事故造成2间平房倒塌，另有1间平房严重变形，墙体开裂，距爆炸地点60m上的房屋窗户的玻璃被震碎，事故中1人死亡；18时20分左右连云港东海县宏伟石英制品有限公司又发生一起2只氢气瓶爆炸事故，死亡1人，瓶组间炸塌；18时35分左右连云港鑫安石英制品有限公司再次发生一起3只氢气瓶爆炸事故，爆炸导致瓶组间隔墙倒塌，死亡2人，受伤2人，距爆炸地点60多m远处的房屋窗户的玻璃被震碎。
2 对事故的调查
调查组作了现场勘查和大量的调查工作。从现场勘查和调查中得到了如下信息：①瓶组间的建造均不规范：3家单位的瓶组间均为混砖结构，房屋的泄压面积均很小，瓶组没有可靠接地，而且都没有另设重瓶库和空瓶库，而是将待用重瓶和换下的空瓶直接堆放在瓶组间；②发生爆炸的气瓶数量多，3起事故共发生了8只气瓶爆炸；③爆炸均发生的换瓶（开瓶阀）过程中；④爆炸特征相似，8只气瓶均被炸为数块，气瓶残片断口形状相似，大部分断口与瓶壁呈45°，少部分呈90°。气瓶残片均未发现腐蚀、机械划伤、裂纹等缺陷，气瓶残片壁厚未见明显减薄；⑤爆炸气瓶无必然联系，尚能辨别基本信息的5只气瓶分属3家制造厂制造，制造日期各不相同；⑥气瓶的充装为同一单位。
3 事故定性
为了准确的分析事故原因，首先必须对事故进行定性，即确定爆炸属于物理性还是化学性爆炸。
3.1初步分析
由于物理爆炸和化学爆炸发生的机理不同，因而两者爆炸呈现不同的特征：①达到化学爆炸条件的气瓶，无论气瓶质量如何，均会发生爆炸，因此会表现出明显的共性特征，而物理爆炸通常会呈明显的个性特征。②所瓶发生物理爆炸一般不产生碎片或只产生少量碎片，而气瓶发生化学爆炸一般会产生碎片或碎片数量较多。③气瓶发生物理爆炸时，断口的撕裂方向一般和气瓶的轴向大体一致，而发生化学爆炸时，断口的撕裂方向一般呈无规则状态。④气瓶发生物理爆炸，气瓶残片一般有明显的塑性变形，而发生化学爆炸，气瓶残征一般塑性变形量较小。⑤物理爆炸的发生无特定阶段，而化学爆炸由于除了混合气体外，还必须有能量的输入，因而会发生在特定阶段。对照事故的调查情况，爆炸事故主要特征均和化学爆炸一般特征相吻合，而和物理爆炸特征不相符。因而通过事故特征得到的初步续结论是爆炸为化学性爆炸。
3.2定性
为了更好的确定事故的性质，我们对爆炸的5只气瓶（另3只气瓶是后来事故现场清理出来）残片进行了测厚，对其中3只气瓶（每个单位各一只）残片作了力学能和化学分析。
对照GB13447-1992《无缝气瓶用钢坯》，发现3只气瓶材料的化学成分和力学性能均符合34Mn2V的要求（其中含碳量虽略低于标准0.30％～0.37％，但在分析允许误差范围内），因此可以认定爆炸的气瓶所选用的材料不存在问题。从测厚情况看，只有1号及5号气瓶各有一测点测出的壁厚略低于气瓶设计厚度，我们以实测的最小壁厚和实测的最低抗拉强度为依据，按照GB5099-1994《钢质无缝气瓶》作了强度校核，其理论爆破压力仍然超过了36MPa。8只不同制造单位、不同制造日期生产的合格气瓶在正常使用情况下（充装单位压缩机压缩最大压力不超过15MPa，充装中不可能严重超压）同时发生物理爆炸，显然是不可能的，通过分析可以确定“7.23”事故的是化学性爆炸。
4 混气环节确定
化学性爆炸的发生，说明氢气瓶混入了助燃气体，具体在哪个环节发生问题，需要进一步的取证和分析。
4.1氢气生产流程
该公司用电解食盐水的方法生产氢气，其化学反应方程式为：
2NaCI+2H2O→2Na（OH）+H2↑+CI2↑
该公司在电解槽出口和三合一合成炉入口设2个取样点，对氢气每班进行2次化验，另外每次开车前还有充装排前取样化验。
4.2气体化验结果
9月15日通过机械控制方式对剩余气瓶进行了取样，并作了气体成分分析，对第一个事故单位随机抽取的5只气瓶的气体化验结果是其中抽取的第二瓶中混有空气，其混入量超过50％，根据混入空气这一结果，我们认为混气不是发生在充装环节，越晚充装的气瓶存在问题的可能性越大，因此从第二个事故单位有针对性的抽取了5只气瓶，其化验结果是5瓶气均混入了空气。最后又有针对性抽取了第三个事故单位的3只气瓶进行化验，其结果3只气瓶的气体均混入了大量空气。
4.3混气环节
由于氢气中混入的是空气，这就排除了错充的可能。从调查情况看，事故发生前数日内，该公司制氢过程一直比较正常，氢气成分化验无异常情况。由于生产出的氢气还分别送至合成炉和氢气用户，而且其中1个用户也是石英制品生产，在事故发生前后，合成炉和氢气用户均无异常，这就排除生产环节混气的可能性。结合化验结果和分析来看，基本可以断定混气发生的压缩环节。
5 事故原因
5.1泄漏点的确定
根据上述推断，调查组作了大量细致的调查，发现：该公司在充装被查封后，为了平衡氢气柜（浮桶式）的气量，从图2中安装b1、b2膜的2个缓冲罐之间的放空阀排气、8月1日左右，公司人员发现氢气柜下沉，关闭排空阀后，氢气柜仍然继续下沉，于是关闭这一管路上氢气柜出口的二次分配台上阀门，发现氢气柜开始上升。随后，公司对这一管路进行了检查，发现b1防爆膜已不见踪影，随即更换了防爆膜。根据这一情况，笔者推测事故发生前，防爆膜已经部分损坏，空气正是从此处进入系统，同时可以肯定当时防爆膜不会完全损坏，否则氢气柜早就会下沉。
5.2负压形成
该公司氢气柜的压力为4500Pa，通过2次分配台分两路送至压缩机，其中图2中上边一路（即管路防爆膜损坏这一路连有1号、2号2台压缩机，另一路连接3号压缩机，3台压缩机出口均连在同一氢气总管上。）2次分配台至压缩机的连接管为Φ89mm和Φ108mm混用，每台压缩机的额定压缩量为3.5m3/min。
根据上述参数，从理论和经验上看，在正常情况下，即使防爆膜损坏，整个系统也不会形成负压，氢气将从损坏处外漏，而不是空气被吸入。为了证实这一点，对系统进行了试验，发现在3台压缩同时开启的情况下，压缩机进口处的压力几乎和氢气柜的压力相等。由于供气能力远远大于压缩机的压缩能力，证实了我们分析的准确性。在试验过程中还确定了系统不存在其它的泄漏点，同时发现2号压缩机3、4节压缩已不能正常进行。根据试验结果，笔者推断发生混气的时间，二次分配台上的阀门不可能是全开的，正是由于这一点，系统才形成了负压。根据上述推断而进行的深入调查表明：7月22日晚，供电部门对该公司进行了限电，为了保证工艺用电，约23点10分时，值班长在确认压缩机停止工作后，下令关闭了二次分配台通往压缩机管道上的2个常开阀门，而该公司通常做法仅仅是下指令要求压缩机停机并确认。由于种种原因，从23日大夜班（22日23：45至23日至7：45）开始至23日19时（此后压缩机未再运行过），通向1、2号压缩机的阀门没有被打开，而通向3号压缩机的阀门却被打开（24日该公司主管单位主要领导对该处阀门检查情况证实了这一点）。通向1、2号压缩机的阀门非正常关闭，正是系统形成负压的根本原因。
5.3防爆膜损坏原因
调查表明防爆膜实际上是由该公司用3mm普通石棉板制成，公司对防爆膜的更换、检查、材料的领用等均无章可循，防爆膜使用情况长期不明，加之缺少可靠的防雨措施，石棉板制成的防爆膜经长期使用后，其可靠性不可能得到保证，防爆膜开裂的现象在该公司曾多次发生过。就本次事故而言，笔者倾向于系统形成负压后，外压使防爆膜开裂，但也不排除防爆膜在负压形成前已开裂，负压加剧了防爆膜损坏的可能性。
5.4事故原因
在经过上述的分析和调查基础上，笔者得出了事故的最终原因：由于23日夜班压缩机工作时，二次分配台通向压缩机的管路上阀门被关闭，这一管路内形成了负压，防爆膜损坏后，大量空气从防爆膜处吸入，吸入的空气和3号机吸入的氢气在压缩机出口处的氢气总管内混合，并被充入氢气瓶，由于充装排有可靠接地，充装过程中没有发生爆炸。而使用单位在开瓶阀时，由于瓶组没有可靠接地，静电的聚集最终导致了爆炸事故的发生。
6 经验教训
6.1公司管理存在严重问题
①尽管规定经理层全面负责生产经营，但实际上董事长常常直接插手生产活动，导致生产管理混乱；②公司存在重生产，轻安全现象，为了省线，2003年没有进行一年一度的大修，而且2003年底大量减员重组后，对新到压缩工段的工人没有进行必要的安全知识培训（包括充装前检查和新上岗的充装操作人员均无证上岗）；③公司的管理制度、操作规程不够全面，不能满足安全生产需要；④由于管理制度的不合理，导致车间对压缩工段的管理权限和管理力度远小于其它工段。
6.2设备及系统存在不足
①防爆膜的防雨措施不可靠，防爆膜定期检查、更换不及时；②在压缩环节没有设置合理的取样点，也未在压缩环节对氢气进行定期化验；③由于压缩机入口处U型压力计未使用，无法监控压缩机入口处压力。
6.3事故发生单位存在隐患
事故发生单位的厂房没有正规设计，厂房的结构不够合理，没有足够的泄压面积，而且瓶组间的管道没有可靠接地，也没有单独设置实瓶库和空瓶库。
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