（安全技术及工程专业论文）铁路运输中易燃品包装条件的动力学影响分析.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第| i 页 a bs t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h ep e t r o l e u m ，c h e m i c a le v o l u t i o n ，d a n g e r o u sg o o d sa n dt h e e v e r i n c r e a s i n g ，t h en u m b e ro fr a i la st h et r a n s p o r t a t i o no fd a n g e r o u sg o o d s ( e s p e c i a l l y t h e l o n g h a u lt r a n s p o r t ) i na ni m p o r t a n tc h a n n e l ，i nt h ef i e l d o f d a n g e r o u sg o o d st r a n s p o r t ss h a r eo ft h em a r k e ts h a r eo fu pt o5 0 o rm o r e ，i st h e t r a n s p o r to fd a n g e r o u sg o o d si nc h i n a i nt h ep e t r o l e u m ，c h e m i c a li n d u s t r y d e v e l o p m e n tf o rt h ec o u n t r ya tt h es a m et i m e ，b r i n ge c o n o m i cb e n e f i t si nt h e s t o r a g ea n dt r a n s p o r t a t i o no fd a n g e r o u sg o o d sd u r i n gav a r i e t yo ff a c t o r sc a u s e d b ya c c i d e n t sa l s ot op e o p l e sl i v e s ，p r o p e r t ya n dt h ee n v i r o n m e n t t h e r ea r em a n yf a c t o r st oi m p a c tt h es a f e t yo fr a i l w a yt r a n s p o r to fd a n g e r o u s g o o d s ，o n eo ft h ep a c k a g ei sav e r yi m p o r t a n tf a c t o r d a n g e r o u sg o o d si np a c k a g e s i nt h es h i p p i n gp r o c e s sm a yb ea f f e c t e db yc h a n g e si nt e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y , c h e m i c a la c t i v i t yo fp o l l u t i o n ，s h o c k ，v i b r a t i o na n ds t a t i cp r e s s u r ea n dd y n a m i c p r e s s u r ea n dd a m a g e t h i sa r t i c l ep r e s e n t saf l a m m a b l ep r o d u c t sp r o d u c et h i st y p e o fe x t r e m e l yd a n g e r o u sg o o d st r a n s p o r t a t i o na c c i d e n t sg oa b o u td y n a m i c p o i n to f v i e w ，f r o mt h es t u d yo fi n f l a m m a b l em e d i c a tc o n d i t i o n sa n dt h ei m p a c to ft h e s h i p p i n gp r o c e s s ，v i b r a t i o na n do t h e rd y n a m i cf a c t o r s t h i sa r t i c l ep r i m a r i l yi n c l u d e st h ef o l l o w i n g a s p e c t s ：f i r s t ，a n a l y s i s o f f l a m m a b l ep r o d u c t st r a n s p o r t a t i o np a c k a g ea n dr e l a t e dd y n a m i c st h e o r y , w h i c h d e s c r i b e st h ec l a s s i f i c a t i o no ff l a m m a b l e p r o d u c t s a n dt h e i rh a z a r d o u s c h a r a c t e r i s t i c s ，d i s c u s s e st h ev a r i o u st y p e so ft e c h n i c a lc o n d i t i o n sa b o u t p a c k a g i n g ，a n a l y z e st h et r a n s p o r tp a c k a g i n gd y n a m i c st h e o r e t i c a lp r o b l e m s ； s e c o n d ，t oe s t a b l i s had y n a m i cm o d e lo fw r a p p a g e ，r e f e r e n c et ot h ef r a g i l i t yo f i n f l a m m a b l er e l a t e dt h e o r i e s ，r e s e a r c hc u s h i o n i n gc h a r a c t e r i s t i c so ff l a m m a b l e p a c k a g i n gs y s t e m s ；t h i r d ，a n a l y s i so ft h ee n v i r o n m e n t a lf a c t o r so fd y n a m i c si n r a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n ，d i s c u s s e st h ed y n a m i c r e s p o n s eo fp a c k a g ei nt h ea c t i o no f d y n a m i cf a c t o r ss u c ha s s h o c ka n dv i b r a t i o n ，a n a l y s i st h ed y n a m i c sr e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i co fc u s h i o n i n gp a c k a g es y s t e mb ys i m u l a t i o ns o f t w a r e ；f i n a l l y , t o s t a r tf r o mt h ep r i n c i p l e so fa c c i d e n t p r e v e n t i o n ，p r o p o s e s s e v e r a lp r o t e c t i v e m e a s u r e st op r o t e c tt h es a f e t yo fd a n g e r o u sg o o d si nr a i l w a yt r a n s p o r tf r o mt h e m a n a g e m e n ta n dt e c h n i c a la s p e c t s ，e s t a b l i s h e st h em o d e la b o u td y n a m i cl o a d m a n a g e m e n to fd a n g e r o u sg o o d sp a c k a g e st r a n s p o r t a t i o n k e yw o r d s ：f l a m m a b l ep r o d u c t s ；r a i l w a yt r a f f i c ；c u s h i o np a c k a g i n g ；d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c s 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密呵，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“v ”) 学位论文作者签名：c 晷彬砩琢 日期：p j 。 指导老师签名 日期眦v 7 西南交通大学硕士学位论文主要工作声明 该论文所做的主要工作是：分析铁路运输条件下动力学环境因素，讨论了 在冲击和振动等动力因素作用下包装件的动态响应。重点是运用仿真分析手 段，分析了非线性缓冲包装系统的冲击、振动响应特性，通过仿真曲线可以看 出包装条件不同，即包装件的缓冲包装材料不同，则受外界动力学因素的影响 不同，可为包装设计时选择包装材料提供参考依据。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本 人承担。 学位论文作者签名：i 烨 e t 期：沙j 。b - 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 鲁曼毫曼曼曼皇曼曼曼曼皇! ! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼鼍曼曼曼曼曼曼! ! 曼曼曼鼍 ：= = = m m m m = m m m = m = m = m 鼍曼鼍曼曼曼曼曼皇曼曼! 曼舅! 曼! 曼曼曼皇曼 1 1 研究背景 第1 章绪论 随着我国石油化工业的不断发展，越来越多的石油化工产品被投入使用到 社会主义事业建设当中，这些产品广泛应用于工业、农业、国防、医药卫生、 交通运输、科学研究及人民生活等各个领域，为国民经济的增长起到很大的推 动作用。目前铁路在危险货物运输领域所占市场份额达5 0 以上，与国内大型 石化生产及加工企业均有铁路专用线连通，故而铁路仍为我国危险货物运输的 主要方式。全路每年运输危险货物近1 8 亿t ，其品类分为9 大类、1 万多种， 每天装车超过8 0 0 0 辆，约占全路货运总量的9 左右。在石油、化工业的不断 发展为国家带来经济效益的同时，危险品在储存、运输过程中因各种因素影响 引发的事故也给人们的生命、财产及环境造成严重的损害。 在我国，铁路是危险货物运输( 特别是中长途运输) 的重要通道。影响铁 路危险品运输安全的因素很多，且各种因素之间相互关联，关系复杂。通过对 15 0 个危险货物运输事故进行统计分析，得出各影响因素比较柱形图如图1 1 所示旧。从图中可以看出，因包装方面原因引起的事故居于首位，可见包装条 件是引起危险品运输事故的一个重要影响因素。 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 包装装卸 行车洗刷办理限制其他 图1 1 危险品运输事故影响因素柱状图 货物的包装具有保护产品、防止产品遗失，方便储运装卸，加速交接和点 验等作用，也是美化、宣传和促进产品销售的主要手段之一。而危险品包装不 仅是为了保护产品质量不发生变化、数量完整，并且是防止运输过程中发生燃 烧、爆炸、腐蚀、毒害、放射射线污染等事故的重要条件之一，是安全运输的 基础。据统计分析，由于包装破损而造成的事故占较大比重，包装件在运输过 程中可能受到各方面因素影响而发生破损，其中因自然性灾害所造成的破损约 占2 0 - - 2 5 ，因气候环境、运输负载等所造成的破损约占7 5 8 0 ，而运输 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 曼曼曼曼曼曼皇曼笪曼- m。 - - ：曼蔓! 蔓曼曼曼曼曼曼 负载破损占总破损的4 0 左右。包装件在运输、装卸、储存等流通过程中要受 到各种各样的负载作用，既包括静力学负载与动力学负载，也包括多种生物及 环境气候的作用与影响，而力学负载中对包装件内装物品损坏最严重的是冲击 和振动负载引。因此，从包装条件与铁路运输中产生的振动、冲击因素之间的 关系出发研究危险品铁路运输动力学因素对包装件的影响意义重大。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 危险品运输包装研究现状 危险品运输包装管理方面，国内外均制定了一系列的政策法规、标准等来 保证危险品运输安全。早在2 0 世纪5 0 年代联合国就开始制定国际危险货物运 输法规，1 9 5 3 年，联合国经济社会理事会成立了“危险货物运输专家委员会”， 专家委员会通常每两年召开一次大会，会议对世界范围的危险货物运输问题进 行讨论，做出许多重要的法规、决定，并以此作为指导和规范世界危险货物运 输的重要依据；19 5 6 年联合国首次颁布危险品运输建议书( r e c o m m e n d a t i o n s o nt h et r a n s p o r to f d a n g e r o u sg o o d s ) ，简称“危规橙皮书 ( o r a n g eb o o k ) 它 适用于各种运输模式，国际民航组织、国际海运机构、以及欧陆公路、铁路和 内河危险货物运输法规都是以这个法规为蓝本，它己经成为当今世界各国制定 危险货物运输法规的依据引。而我国相关部门也制定了一系列危险货物管理方 面的法律、法规、标准等。例如国务院2 0 0 2 年颁布实施的危险化学品安全 管理条例h 引；铁道部19 9 5 年制定发布的铁路危险货物运输管理规则； 根据国家质量监督检验检疫总局第1 9 号令工业产品生产许可证管理办法， 于2 0 0 3 年出台了危险化学品包装物、容器生产许可证实施细则；国家质量 监督检验检疫总局及各省质量技术监督局对从事危险化学品包装物、容器产品 生产企业进行监督管理，加强对企业生产条件和产品质量检验报告的审查，把 好技术质量关，于19 9 0 年批准了危险货物运输包装通用技术条件 ( g b1 2 4 6 3 9 0 ) ，于2 0 0 5 年修订了危险货物品名表，于2 0 0 9 年修订了铁 路运输危险货物包装检验安全规范，从而规范了包装企业的生产管理工作， 对危险品包装市场与国际接轨发挥了重要作用。 对于危险品运输包装条件，国外对其与运输安全的研究较早，19 7 5 年 h o d g e 和j a r e t t 考虑了挤压、刺孔、热效应、振动、设备故障和操作者失误所 造成的容器失效机理，通过对每一事故故障严重度进行工程评判，来估计容器 失效的可能性，将泄漏分为小、中和大三类，以表格形式表明事故严重度分类 和泄漏种类之间的相互关系1 ；19 9 5 年，罗善美、吴育俭在进行危险货物包 装试验的研究中，就联合国危险货物运输专家委员会推荐的包装试验要求的有 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 关规定进行分析和探讨，结合其多年的危险货物包装试验和研究结果，初步提 出危险货物包装试验条件和方法【1 7 】；19 8 8 年到1 9 8 9 年，傅重光分析了国内外 危险品包装发展趋势，并对国内外危险品包装试验进行对比研究，为之后的研 究者提供了参考依据 4 2 4 3 】；2 0 0 3 年王春生研究了铁路集装箱运输危险货物的 包装条件，通过实验研究了运输环境中危险货物集装箱的箱内温度，并确定了 危险货物的进箱条件【1 8 】。 1 2 2 包装动力学研究现状 在国外，包装动力学的形成是在2 0 世纪4 0 年代，1 9 4 5 年，美国学者m i n d l i n r d 发表了著名论文缓冲包装动力学，奠定了现代包装动力学的基础，他 建立了若干种包装模型，并试图用计算机对模型进行精确的动力分析，用量化 的参数设计，取代过去的经验设计，并为此开展了系统的实验和研究【4 4 】；19 6 1 年，缓冲包装设计作为一个独立的章节，列入美国的冲击与振动工程手册，标 志着包装的缓冲防振引起了整个工程学界的重视，也标志着包装动力学作为一 个分支进入动力学研究的范畴；19 6 4 年，美国国防部制定的军事标准手册 中，收集、介绍了缓冲包装设计的有关理论和方法，该手册子l9 7 8 年修订，增 加了缓冲和防振设计的大量数据；19 7 3 年，日本包装技术协会组织了一批专家， 在汇集日本各大公司和研究机构的成果之后，出版了缓冲包装设计手册， 此书在总结美国系统经验的基础上，融会了日本调查资料，成为内容最丰富、最 细致的阐述包装动力学问题的专著。 国内方面，我国对包装动力学研究起步于7 0 年代，由于受包装工业发展水 平和相关科技发展水平的制约，那时的包装设计和改进基本上无科学方法可循， 大多凭经验及对个别破损事故的观察，或者单纯依靠模仿来进行；7 0 年代末湖 南大学率先发表一批包装动力学的研究成果，机械部、电子工业部等一批科研 单位先后报道了各自运用振动冲击理论改进包装设计的经验和科研成果；19 8 6 年，中国包装报首次发表渝州大学包装动力学浅说的长篇连载，全面系统地 阐述了包装动力学的学科特点和内容概要，引起包装行业的普遍重视；1 9 8 7 年 由浙江大学发起成立了“包装防振缓冲研究会”之后。又成立了中国振动工程 学会下属的包装动力学分会，这些组织的出现进一步推动了包装动力学的发 展；1 9 8 9 年由西北轻工业学院和渝州大学联合编著的缓冲包装动力学一 书由湖南大学出版社出版发行，这一著作填补了我国包装动力学大型专著的空 白；19 9 2 年中国兵器工业部第5 9 研究所军用缓冲包装的特性与应用研究 一项科研成果通过鉴定，该项目首次把破损边界条件理论及实验方法应用于国 产电冰箱产品及其军用产品的包装设计和包装改进中，绘制了益友牌冰箱破损 边界曲线，这一成果标志着国内包装动力学的理论研究和实践水平步入现代先 进水平之列。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 1 3 研究目的、内容及方法 1 3 1 研究目的 铁路危险品运输是一项具有长期性、复杂性的工作，且管理难度较高，安 全责任重大。据有关部门统计分析，危险货物的事故中6 0 以上是由于运输包 装强度不符合规定，造成渗漏、破损而引起的【“】，从中可以看出危险品包装条 件成为影响危险品运输安全的一个重要因素。 本文注重研究危险品包装条件与运输过程中动力学条件之间的关系，在充 分了解危险品运输包装研究现状及危险品运输包装动力学相关知识的基础上， 选取易燃品这一具有代表性的危险货物为主要研究对象，研究缓冲包装件动力 学特性，对包装件在运输过程中受振动、冲击影响进行分析，并提出改善铁路 危险品运输环境的措施，确保运输安全。 1 3 2 研究内容 本文研究内容主要包括： 1 分析易燃品运输包装条件及相关动力学理论。介绍了易燃品的分类及各 自危险特性，讨论了各类易燃品包装技术条件，分析了运输包装动力学相关理 论问题： 2 建立包装件动力学模型，引用脆值相关理论，研究易燃品缓冲包装系统 特性。分析了缓冲包装材料特性，并讨论缓冲包装设计原理； 3 分析铁路运输条件下动力学环境因素，讨论在冲击和振动等动力因素作 用下包装件的响应特性，重点是用仿真手段分析非线性包装系统动力学特性； 4 从事故预防原理入手，分别从管理、技术两方面提出了保证危险品运输 安全的几项防护措施，并建立危险品包装件运输负载动力学管理模型。 1 3 3 研究方法 通过查阅大量相关文献资料，将易燃品包装与包装动力学相关理论相结合， 通过对易燃品包装件特性进行分析，建立危险品包装件力学模型，利用仿真手 段分析缓冲包装系统的冲击、振动响应特性，可为危险品缓冲包装设计提供参 考依据。 需要说明的是，本论文所采用的仿真分析方法可适用于多数采用木箱、纸 箱或铁桶包装的危险品。而一些危险气体、液体或其他特殊危险品，因其运输 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 包装方法的特殊性，例如利用专用罐车运输，此类危险品运输过程中受到的动 力学影响也比较特殊，因而不适于用论文提到的仿真方法进行分析。 本文研究技术路线见图1 2 。 i 铁鬻力坩萎鬟系h 易篇? | i 学环境h 统模型，1力学分析 ， 图1 2 论文研究技术路线图 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 1 i m m mm -i- _m m 曼曼曼曼曼曼曼曼曼! 曼曼皇曼曼曼曼! 曼曼曼曼曼! 曼曼曼曼曼鼍曼曼曼曼鼍 第2 章易燃品运输包装相关理论概述 2 1 易燃品定义及分类 通常所说的易燃品是指燃点比较低，在空气中容易发生燃烧或者自燃放出 热量的物品，如白磷、钠等。 易燃品按其状态可分为：易燃、容易自燃及遇水燃烧的固体( 如硝化棉、 赛璐珞、赤磷、钠、电石等) ；闪点在摄氏四十五度及四十五度以下的易燃 液体( 如乙醚、汽油、二硫化碳、丙酮、苯、乙醇、丁醇等) ；易燃及助燃 气体( 如氢气、乙炔气、煤气及氧气等) ；能成为爆炸混合物或引起燃烧的 氧化剂( 如氯酸钾、氯酸钠、硝酸钾、过氧化钠、硝酸等) 。 按其易燃程度可将其分为：一级易燃品，指闪点在28 以下的易燃物 品，如赤磷、闪光粉、硝化棉等；二级易燃品，指闪点在2 8 4 5 的易燃 物品，如硫磺、镁粉、铝粉、赛璐珞等三级易燃品，指闪点在4 5 以上的 易燃物品，如柴油、煤油、松节油等。 2 2 易燃品危险特性分析 依据文献 3 9 】，危险化学品共分为九种，其中多数危险化学品都属于易燃 品的范畴，为说明易燃化学品包装条件的重要性，现对各类易燃品的危险特性 分析如下。 1 爆炸品 爆炸品的化学性质非常活泼，对机械力、电、热、磁场很敏感，受到摩擦、 撞击、振动或遇到明火、高热、静电感应或与氧化剂、还原性物质如磷、硫、 金属粉末接触都有发生燃烧、爆炸的危险。其主要危险特性如下： ( 1 ) 易炸敏感性：火焰、撞击、摩擦、针刺或电能等较小的、简单的初始 冲能就能引起爆炸； ( 2 ) 自燃危险性；一些火药( 爆炸品) 在一定温度下可不用火源的作用即自 行着火或爆炸，如双基火药长时间堆放在一起，由于火药的缓慢热分解放出的 热量不能及时散发出去，火药内部就会产生热积累，当达到其自燃点时便会自 行着火或爆炸； ( 3 ) 遇热( 火焰) 易爆炸：炸药对热的作用十分敏感，在实际工作中常常因 为高温或火药的作用而发生爆炸； ( 4 ) 机械作用危险性：在撞击、振动、摩擦等机械作用下，机械能会转变 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 成热能，这些热能来不及均匀的分布到全部试样上而聚集在小的局部范围内形 成热点并在热点处发生分解。由于分解放热促使反应速度急剧增加，在热点内 部形成强烈的反应，从而使热点的温度高于爆发点。爆炸就在这些热点初开始， 然后扩散到整个炸药； ( 5 ) 带静电危险性：在生产、包装、运输和使用过程中，炸药经常与容器 或其他介质摩擦而产生静电荷，若没有采取有效的措施导出静电，就会使静电 荷聚集起来。这种聚集的静电荷表现出很高的静电电位，最高可到几万伏，一 旦有放电的条件形成，就会出现着火、爆炸事故； ( 6 ) 爆炸破坏危险性：爆炸品一旦发生爆炸，爆炸中心的高温、高压气体 产物会迅速向外膨胀，剧烈的冲击、压缩周围原来的空气，使其压力、密度、 温度突然升高，形成很强的空气冲击波并迅速向外传播。冲击波在传播过程中 有很大的破坏力，伤及周围建筑物及人员； ( 7 ) 火灾危险性：由炸药的成分可知，炸药大多都是易燃物质，且着火不 需要外界供给氧气。这是因为许多炸药本身就是含氧的化合物或者是可燃物和 氧化剂的混合物，受激发能源作用即能发生氧化一还原反应而形成分解式燃 耗。同时炸药爆炸释放出大量的热，形成数千摄氏度的高温，能使自身分解出 可燃性气态产物和周围接触的可燃物质起火燃烧，造成重大火灾事故。 2 易燃气体 该类易燃品在温度为2 0 、标准压力10 1 3 k p a 条件下，当占有空气 混合物总体积的13 或更低时能够自燃；不管最低燃烧极限是多少，与 空气的燃烧范围至少有12 个百分点。 易燃气体的危险特性主要有： ( 1 ) 易燃易爆性。易燃易爆性是可燃气体的主要危险性，所有处于燃烧浓 度范围之类的可燃气体，遇火源都可能发生着火或爆炸，有的可燃气体遇到极 微小能量着火源的作用即可引爆。 ( 2 ) 扩散性。由于气体的分子间距大，相互作用力小，所以非常容易扩散。 扩散特点主要体现在比空气轻的可燃气体散逸在空气中可以无限制的扩散，易 与空气形成爆炸性混合物；比空气重的可燃气体泄露出来时，往往扩散于地表、 沟渠、隧道、厂房死角等处，长时间聚集不散，易于空气在局部形成爆炸性混 合物，与着火源发生火灾或爆炸；同时，密度大的可燃气体一般都有较大的发 热量，在火灾条件下，易于造成火势扩大。 ( 3 ) 可压缩性和膨胀性。其特点主要是：当压力不变时，气体的温度与体 积成正比；当温度不变时，气体的体积与压力成反比；当体积不变时，气体的 温度与压力成正比。 ( 4 ) 带电性。由静电产生的原理可知，任何物体的摩擦都会产生静电，如 氢气、乙烯、乙炔、天然气、液化石油气等易燃气体从管口或破损处高速喷出 时都能产生静电。其主要原因是气体本身剧烈运动造成分子间的相互摩擦，及 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 气体中含有的固体颗粒或液体杂质在压力下高速喷出时与喷嘴产生摩擦。 3 易燃液体 易燃液体是指闭杯闪点不高于6 0 5 ，或开杯闪点不高于6 5 6 的液体或 液体混合物，或在液体及悬浮液中含有固体的液体。由于国际和国内各种运输 工具的仓厢内的温度一般为5 5 ( 特殊因素也有超过这一温度) ，因此闪点低 于5 5 的液体在运输中有火灾的危险性，考虑到一定的保险性，国际和国内 的有关规定都以闭杯闪点不高于6 0 5 为区别易燃液体的标准。 易燃液体的危险特性主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 易挥发和扩散性。易燃液体多数沸点低、闪点低、黏度较小，随着周 围环境的升高，极易挥发，且温度越高，挥发速度越快，流动和扩散速度快， 并易与空气形成爆炸性混合气体，造成火灾或爆炸危害。 ( 2 ) 受热膨胀性。易燃液体受热后，体积膨胀，若在密闭容器中，则易导 致爆炸危害。 ( 3 ) 毒害性。大多数易燃液体对人体内脏器官和系统有一定的毒害作用。 ( 4 ) 带电性。多数易燃液体是非极性物质，在管道、储罐、槽车、油管的 输送过程中，由于摩擦而产生静电，当静电荷聚集到一定程度时则会放电产生 火花，易引起火灾和爆炸危害。 4 易燃固体、易自燃物质和遇水放出易燃气体的物质 由文献 3 9 可知，该类可分为第4 1 项、第4 2 项和第4 3 项。就物理形态 而言，本类物品绝大部分是固体状，只在4 2 类易自燃物品和4 3 类遇水放出 易燃气体的物质中有少量的液体状货物。 ( 1 ) 第4 1 项易燃固体的危险特性： 燃点低。易燃固体着火点都比较低，一般都在3 0 0 以下，在常温下只 要有能量很小的着火源与之作用即能引起燃烧； 遇酸、氧化剂易燃易爆。绝大多数易燃固体遇无机酸性腐蚀品、氧化剂 等能够立即引起着火或爆炸； 本身或燃烧产物有毒。很多易燃固体本身就是具有毒害性或燃烧后能产 生有毒气体的物质，如硫磺、三硫化四磷等，不仅与皮肤接触能引起中毒，而 且粉尘吸入后也能引起中毒；硝基化合物、硝化棉及其制品，燃烧时会产生大 量的氧化碳、氧化氮、氢氰酸等有毒气体。 遇湿易燃性。部分易燃固体，如硫的磷化物类，不仅具有遇火受热的易 燃性，而且还具有遇湿易燃性； 自燃性。有些易燃固体如赛璐珞、硝化棉及其制品等在积熟不散的条件 下容易自燃起火，硝化棉在4 0 。c 条件下就会分解，容易造成自燃火灾。 ( 2 ) 第4 2 项易易自燃物质的危险特性： 遇空气自燃。自燃物品大多性质非常活泼，具有极强的还原性，接触空 气后能迅速与空气中的氧化合，并产生大量热量，达到其自燃点而着火，接触 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 氧化剂或其他氧化性物质反应更剧烈，甚至爆炸。如黄磷遇到空气即自燃起火， 生成有毒的五氧化二磷； 遇湿易燃。某些自燃物品，如硼、锌、锑、铝的烷基化合物类，烷基铝 氢化合物类，烷基铝卤化合物类，烷基铝类自燃品，化学性质非常活泼，具有 极强的还原性，遇氧化剂和酸类反应剧烈。除在空气中能自燃外，遇水或者受 潮也能分解自燃或爆炸； 积热自燃。有些自燃物品，如硝化纤维的胶片、废影片、x 光片等，在 常温下就能缓慢分解，当堆积在一起或者仓库通风不好时，分解反应产生的热 量无法散失，放出的热量越积越多，从而会自动升温达到其自燃点而着火，火 焰温度可达12 0 0 ；另外该类物质在阳光及水分影响下加速氧化，分解出的 一氧化氮又与空气中的氧化合生成二氧化氮，二氧化氮与潮湿空气中的水分化 合又生成硝酸及亚硝酸，会进一步加速硝化纤维及其制品的分解。 ( 3 ) 第4 3 项遇水放出易燃气体物质的危险特性： 遇水易燃易爆。该类物品遇水发生剧烈化学反应使水分解，夺取水中的 氧并与之化合，放出可燃气体和热量。当可燃气体在空气中达到燃烧范围，或 接触明火、或由于反应放出热量达到引燃温度即发生着火或爆炸；部分物品遇 水后反应较为缓慢，放出的可燃气体和热量较少，可燃气体接触明火才会发生 燃烧；某些遇湿易燃物品，如电石、碳化铝甲基钠等盛放于密闭容器中，遇湿 后放出乙炔和甲烷及热量因逸散不出而积累，容器气体逐渐增多使压力越来越 大，当超出容器强度便会导致爆炸； 遇氧化剂和酸着火爆炸。遇湿易燃品除遇水能反应外，遇到氧化剂、酸 也能发生反应，甚至比遇到水反应更加剧烈，因为遇湿易燃品都是还原性很强 的物品，而氧化剂和酸类物品都具有较强的氧化性。如锌粒在常温下放入水中 不会发生反应，而放入酸中，反应非常剧烈，放出大量氮气； 自燃性。一些物品不仅有遇湿易燃危险，并且还有自燃危险性。如锌粉、 铝镁粉等金属粉末，在潮湿空气中能够自燃，与水接触，特别在高温条件下反 应强烈，放出氢气及热量； 毒害性及腐蚀性。有些遇湿易燃品与水反应生成的气体易燃且有毒，如 乙炔、磷化氢、四氢化硅等：同时，一些遇湿易燃物品本身有毒，如钠汞齐、 钾汞齐及硼、氢的金属化合物类；另外碱金属及其氢化物类、碳化物类与水作 用生成强碱，具有较强的腐蚀性。 5 氧化物质和有机氧化物 氧化物质具有强氧化性，其本身不一定可燃，但通常因放出氧气导致其他 可燃物的燃烧，对热、震动或摩擦较为敏感：而有机过氧化物是分子组成中含 有过氧基( 一o 一0 一) 的有机物。其本身易燃、易爆，极易分解放出氧和热量， 对热、振动和摩擦极为敏感。 ( 1 ) 氧化物质危险特性： 。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第10 页 氧化性物质在一定环境下会直接或间接放出氧气，增加了与其接触的可 燃物质发生火灾的危险性和剧烈程度； 氧化剂与可燃物质的混合物易于点燃，有时因摩擦或碰撞而着火，混合 物能剧烈燃烧并导致爆炸； 大多氧化剂和液体酸类接触会发生剧烈反应，散发出有毒气体，有些氧 化剂遇火时亦可散发有毒气体。 ( 2 ) 有机过氧化物危险特性： 分解爆炸性。有机过氧化物对热、震动、冲击或摩擦都极为敏感，当受 到轻微的外力作用时即分解； 易燃性。有机过氧化物受热或与杂质( 如酸、重金属化合物、胺等) 接触 或摩擦、碰撞而发热分解，产生有害或易燃气体，当封闭受热时迅速由燃烧转 为爆炸； 人身伤害性。过氧化物容易伤害入的眼睛，其中某些过氧化物即使与眼 睛短暂地接触，也会对角膜造成严重地伤害。 6 小结 通过对各类易燃品危险特性的分析可以大致归纳出其共同的特点是化学 性质活跃，燃点低，极易发生氧化反应，对热、摩擦、撞击敏感，易发生燃烧、 爆炸事故。因而对易燃品的包装条件有较高要求，这样才能从包装件方面避免 危险事故的发生，保障易燃化学品运输的安全。 2 3 易燃品包装条件概述 2 3 1 易燃品包装种类 因在文献 3 9 1 所述的危险化学品中， 故危险品运输包装的分类适用子易燃品。 1 。按货物种类划分 多数危险品都可归入易燃品的范畴， 主要有以下几种分类方法： ( 1 ) 通用包装。适用于第3 、4 、5 、6 类危险货物和第8 类中的某些货物； ( 2 ) 爆炸品专用包装。这类包装，甚至在爆炸品之间都不能相互替用。为 保证爆炸品在储运中的安全，爆炸品的生产设计者根据各爆炸品本身所必须的 防火、防震、防磁等要求同时设计爆炸品的包装物： ( 3 ) 气瓶。这是第2 类危险货物的专用包装。其最显著的特点是能够承受 一定的内压，所以又称之为压力包装容器； ( 4 ) 特殊货物专用包装。些具有某种特殊性质的货物需要采用专门包装。 如黄磷专用包装、碱金属专用包装、电石专用包装等。 2 按包装材料划分。按制作包装的材料分类，可分为：木制包装、金属制 西南交通大学硕士研究生学位论文 第11 页 鼍i iiml i _ im - - - - 皇曼曼皇曼! 皇皇舅 包装、纸制包装、玻璃陶瓷类包装、棉麻制品包装、塑料包装、编制材料包装 等； 3 按包装类型划分。按包装容器类型主要可分为桶类、箱类、袋类3 类包 装。 4 按危险程度划分。根据国家标准危险货物运输包装通用技术条件 ( g b12 4 6 3 19 9 0 ) 规定，除爆炸品、气体、感染性物品和放射性物品外，其他 危险货物按其呈现的危险程度，按包装结构强度和防护性能，将危险品包装划 分为三个等级： i 级包装一货物具有较大危险性，包装强度要求高； i i 级包装一货物具有中等危险性，包装强度要求较高； i i i 级包装一货物具有较小危险性，包装强度要求一般。 危险品包装等级决定了包装物或接收容器的质量要求。i 级包装表示包装 物的最高标准；i i 级包装可以在材料坚固性稍差的装载系统中安全运输；而i 级包装可以在包装标准进一步降低的情况下安全运输。 2 3 2 易燃品运输包装的作用 包装条件作为引起危险品运输事故的一个重要影响因素，在货物运输过程 中有着极其重要的作用。主要可归纳为以下几点： 1 防止内装易燃品变质 良好的易燃品包装条件能防止被包装货物接触外界环境的雨雪、阳光、潮 湿空气及杂质等而发生变质，或者发生剧烈化学反应引起事故发生； 2 保持易燃品状态稳定 易燃品运输包装系统能保护产品在运输过程中不会因受到碰撞、振动、摩 擦和挤压等因素的影响而使其状态发生变化，从而保证了运输的安全； 3 保护运输设备及其他货物 一旦某个包装件内装货物因受到外界因素影响发生撤漏、挥发等事故，包 装系统可有效防止其直接污染运输设备及其他货物； 4 便于提高工作效率 包装条件还有利于货物储运过程中的堆垛、搬运、保管，可有效提高运载 效率及工作效率。 2 3 3 危险品包装基本要求 1 包装所用材质应与所装危险品性质相适应。危险品的性质决定其包装容 器必须与之相适应。危险品的包装容器与所装物品直接接触的部分，不应受该 物品的化学或其他作用影响。包装与内装物直接接触部分，必要时应有内涂层 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 或进行相应处理，以保证包装材质能适应内装物的物理、化学性质，不会与之 发生化学反应而减弱包装强度。 2 包装应具有抗冲撞、振动、挤压及摩擦的作用。危险品的包装强度与货 物性质密切相关。一般情况下，货物性质比较危险的，发生事故危害性较大的， 其包装强度要高一些；同种危险品，单件包装重量越大，包装强度相应越高； 同类包装运距越长、倒载次数越多，包装强度应越高。 3 包装封口应与所装货物性质相适应。危险化学品安全管理条例第4 2 条第2 款规定：“运输危险化学品的槽罐及其他容器必须封口严密，能够承受 正常运输条件下产生的内部压力和外部压力，保证危险化学品在运输中不因温 度、湿度或者压力的变化而发生任何渗漏。”危险品包装封口一般应严密不漏， 特别是挥发性强或腐蚀性强的危险品，封口更应严密。但有些危险品要求封口 不严密，甚至设有通气孔。 4 内、外包装间应适当衬垫。很多运输包装属组合包装，由外包装和内包 装两部分组成。危险品的组合包装应在内、外包装之间设置衬垫材料，以起到 缓冲、吸附及解缓作用。常用的衬垫材料有瓦楞纸、细刨花、纸屑等有机物及 气泡塑料、发泡塑料、陶土、黄沙等惰性材料。 5 包装应适应温度、湿度变化。因同一时间各地温度相差很大，决定了铁 路危险品的长距离运输包装材料必须适应温度的变化；同样，同一时间各地相 对湿度相差也很大，因而包装的防潮措施应按相对湿度最大的地区考虑，以免 危险品吸潮变质或起化学反应发生事故。 6 包装件的规格、重量、型式应适应运输要求。铁路危规对各种危险 品单件件重作了规定，一般危险性大的货物单件货物较小，危险性小的货物， 可以允许采用较大一些的包装；货物件重还与运输方式的货仓大小、形式及装 卸手段有关，如铁路运输规定，铁桶的件容积不得超过2 2 0 l ，最大净重2 5 0 k g ； 另外，包装件的外形尺寸也应与相应运输工具的容积、装载量、装卸机具相匹 配。 7 包装外表应有规定的包装标志。为保证危险品运输安全，使危险品装卸、 运输相关人员作业时提高警惕，防止危险发生，且能在事故发生时及时采取正 确施救措施，危险品运输包装必须具备国家或政府间组织规定的“危险货物 包装标志 ，包装标志应正确、明显、牢固、清晰。 2 3 4 易燃品包装技术研究 1 易燃液体的包装 易燃液体均属有机化合物，常温下呈液体状，它们分子量小，沸点低，极 易挥发，遇明火即燃烧，若在空气中的浓度达到一定限度时，遇火星即爆炸。 另外，它们粘度小，渗透力强，容易沿小缝隙泄漏。属于此类的有：汽油、乙 西南交通大学硕士研究生学位论文 第13 页 i_ i。i i _i i 曼曼量曼曼曼曼鼍曼曼曼曼皇曼曼曼! 蔓曼舅曼 醇、丙酮、香蕉水、松节油等。对易燃液体的包装，应当采用气密性好的包 装材料制成坚固的包装容器，并严密封装，严防挥发和泄漏。此外，还要有可 靠的缓冲措施，保证在流通中不致破损： 2 自燃物品的包装 自燃物品是指在常温下能与空气中的氧化合而引起燃烧的一类物品，如黄 磷、三硝基甲硝胺等。它们化学性质活泼，极易与氧化合，并放出大量热量， 由于燃点一般较低，在热量使其温升至燃点时，便发生自燃。自燃物品主要 靠与氧化合产生大量热量而自燃，因此，隔氧包装是其主要方法。如包装黄磷， 可将其浸入水中，置于厚铁桶内，内壁涂耐酸涂料，再加严密封装；包装硝化 纤维胶片，它自燃虽较黄磷高，但极易爆炸，可将其用坚固金属盒严密封装， 再用金属容器或坚固木箱作外包装； 3 易燃固体的包装 易燃固体系指常温下呈固体状，燃点较低，受热、碰撞、摩擦时能燃烧或 爆炸的一类物晶，如发令纸、火柴、赤磷、硫磺、金属镁粉等。这类物品受 环境因素影响较大，密封、防振、隔热是包装时主要考虑的因素，一般要进行 多层包装。如赤磷先用金属容器包装，再装入有缓冲衬垫的坚固木箱；发令纸、 火柴等先用纸盒包装，再装入衬垫缓冲材料的纸箱和木箱；硫磺、硝化棉等先 用金属容器密封，再装入坚固木箱等，注意每一包装件都不宜过重； 4 遇水燃烧物品的包装 遇水燃烧物品系指遇水或在潮湿空气中能分解产生可燃气体，放出热量而 导致燃烧的一类物品，如钾、钠等活泼金属；氢化钠、氢化钙等金属氢化物； 碳化铝、碳化钙等金属碳化物等。水和水蒸气是引起这类物品燃烧的主因， 因此，在包装时要特别注意密封、防潮、隔氧等。如金属钾、钠等须装入不含 水的矿物油或石蜡的玻璃瓶或金属容器内，严密封装后再用牢固的铁箱或木箱 包装；氢化钠、氢化钙等可用玻璃瓶、塑料瓶、金属容器严密封装后，再装入 有缓冲衬垫的坚固木箱，再用捆扎材料加固；碳化钙( 电石) 常用坚固铁桶包装， 严格密封，桶顶有安全阀等。 2 4 包装动力学理论 包装动力学是分析研究在流动过程中产生的机械冲击及振动在所运输的 物品上产生的响应，并采取相应包装措施的门科学，其主要研究对象为流通 产品的缓冲防振包装。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 2 4 1 脆值及破损边界理论 1 脆值的定义和含义 脆值可定义如下：“脆值是指产品不产生物理损伤或功能失效所能承受的 冲击极限”。在这定义中包括了如下几个含义： a 脆值是产品的固有特性； b 该特性是产品承受冲击时的加速度峰值、速度增量和波形的综合反映； c 目前脆值的定量描述方式有：g 值；冲击速度变化与脉冲峰值加速 度组成的破损边界曲线； d 产品最初破损往往发生在其最薄弱的环节，并且也有方向性。因此，定 义中的脆值指的是脆弱零部件在损坏时，在特定方向上的，产品上测定部位的 值。 2 影响脆值的主要因素 ( 1 ) 产品特性 a 材质，即组成产品的材料特性，主要指材料的物理机械性能； b 结构特性，各零部件的结构特征，如结构形状及其安装定位方式，如悬 吊安装，刚性安装等； c 脆弱零部件的力学性能，如脆弱零部件的固有频率、强度等。 ( 2 ) 脉冲形式 冲击过程中的速度增量，随其波形的变化而变化。因此，在相同的最大加 速度和脉冲持续时间条件下，冲击波形对冲击谱起着显著的影响。在实际流通 中，包装件承受加速度脉冲形式是多样的，按加速度变化的时间历程，常见的 典型脉冲形状主要为矩形波、半正弦波和锯齿形波。 b 半正弦波 图2 一l 几种常见的冲击波形