液化石油钢瓶超装的危险性

液化石油钢瓶超装的危险性液化石油钢瓶超装的危险性 一 钢瓶超装的危害一 钢瓶超装的危害 民用液化石油钢瓶发生爆破事故的原因 常见的有以下几 种情况 钢瓶制造质量低劣 焊缝存在超标缺陷 出厂未经严格 检验或检验流于形式 采用了非钢瓶用钢材制造钢瓶 如个别制造厂为减少成 本 用 q235 等一般钢材替代 15mnhp 等钢瓶材料 使用环境潮湿 与煤球炉在一间房屋内长期使用 钢瓶 被严重腐蚀 壁厚减薄 而又未按规定对钢瓶进行定期检验 充装时瓶内液体的实际充装量超过了允许的充装重量 这种现象往往在灌装秤失准或遇到熟人时发生 上述 4 种情况在已发生的钢瓶爆炸事故中 属于第 4 种情 况的占大多数 液化石油气的体积膨胀系数比水大几十倍 而且随温度的 升高而增大 当钢瓶的实际充装量超过了限定的充装质量时 若环境温度一旦升高 瓶内气相空间就会减小 并随温度的增 加而发生满液现象 钢瓶达到满液时的温度由超装的数量所决 定 超装的愈多 达到满液时的温度就愈低 如水容积为 35 5l 的 ysp 15 型钢瓶 其允许的充装质量为 15kg 若在 20 的温度 充装了 16kg 丙烷后 瓶内气相容积为 3 5l 当环境温度达到 50 就被膨胀至满液 若在同为 20 时充装到 17 8kg 后 钢瓶 当时就会满液 钢瓶满液后 若温度继续上升 瓶内液体的膨 胀就会受到钢瓶容积的限制而处于受压状态 由于液化石油气 的体积膨胀系数与体积压缩系数的比值平均在 1 9 以上 其膨 胀量大大高于可压缩量 一旦温度上升 将导致满液钢瓶内的 压力骤然升高 在温度升高到某一值时 瓶内压力就会超过瓶 体的承压能力而使钢瓶发生爆破 因此 国家有关安全法规规 定 钢瓶充装前要核定空瓶质量 充装后要进行二次检斤 严 格控制在规定的充装质量之内 杜绝超装现象的发生 二 钢瓶超装爆破的特征二 钢瓶超装爆破的特征 液化石油气钢瓶因超装而发生爆破后 其特征主要表现如 下 爆炸为物理性爆炸 而且在爆破前钢瓶一般都是处于静 止状态 爆炸发生时的环境温度一般都不高 未超过 60 的允许 环境温度 质量合格的钢瓶爆破后 都有比较明显的塑性破坏特征 质量不合格的钢瓶瓶体塑性差 钢瓶容积膨胀率小于 10 其 塑性变形不明显 由上述特征可以看出 这种爆破事故的发生是因瓶内产生 了很高的压力所致 gb5842 1996 液化石油气钢瓶 规定 民用液化石油气钢瓶的气密性试验压力为 2 1mpa 这是根据丙烯 在 60 时的饱和蒸气压来确定的 由于液化石油气是一种由丙 烷 丙烯 正丁烷 异丁烷等成分组成的混合烃类物质 与丙 烯相比其混合组分的饱和蒸气压相对要低 因此液化石油气在 60 时 其混合组分的饱和蒸气压是达不到 2 1mpa 的 可见造 成钢瓶内压力升高而爆破的原因还是过量充装了液化石油气 而各种规格钢瓶的允许充装重量值是由钢瓶水容积和液化石油 气的充装系数来确定的 不超过此充装重量就能保证钢瓶内有 足够的气相空间 液化石油气在瓶内处于饱和状态 只要瓶内 有足够的气相区域 在 60 的环境温度下其内压力就不会超过 公称压力值 2 1mpa 而我们实际使用的环境温度是不到 60 的 所以说只要钢瓶不超装 除发生火灾或特殊情况外 就不 会发生超压爆破事故 三 钢瓶满液时内压力变化的分析计算三 钢瓶满液时内压力变化的分析计算 设温度为 t1时 钢瓶被充满液体 所对应的内压力为 t1温 度时的饱和蒸气压 p1 当温 度由 t1升到 t2时 瓶内压力为 p2 钢瓶容积由 v1膨胀到 v2 其容积增量为 v2 v1 3 0 t2 t1 fv p2 p1 v v2 v1 1 3 0 t fv p2 p1 2 2 1 若不考虑钢瓶容积的限制 则液体体积将由 v1膨胀至 3 液体体积增量为 v3 v1 t2 t1 v v3 v1 1 t 2 2 2 由于液体的膨胀实际上受到钢瓶容积的限制 只能由 v1增 到 v2 膨胀的体积受到压缩 则有 式中 瓶内介质在 t1至 t2时的平均体积膨胀系数 1 见表 2 2 10 0 钢瓶材料的线膨胀系数 可取 1 2 10 5 1 介质在 t1和 t2时的平均压缩系数 mpa 1 见表 2 2 5 fv 钢瓶的容积增大系数 mpa 1 在压力不超过材料的 屈服极限时 fv由气瓶的外 内径之比值 k 来确定 其数据见 表 2 2 6 表表 2 2 52 2 5 液化石油气各组分的平均压缩系数 液化石油气各组分的平均压缩系数 mpalmpal 组分 液态 丙烷丙烯丁烷丁烯 10 423 325 426 531 0 表表 2 2 6 钢瓶的容积增大系数 钢瓶的容积增大系数 mpa 1 k d外 d内1 02 1 03 1 04 1 05 1 06 1 07 1 08 1 091 11 151 21 5 fv 10 44 74 3 06 2 37 1 91 1 61 1 38 1 21 1 09 0 99 0 72 0 55 0 28 计算举例 以充装了 17 8kg 丙烷满液的 ysp 15 型钢瓶为例 求 当环 境温度升到 28 时 钢瓶的内压力值 解根据条件 已知 t1 20 t2 28 气瓶的 k d外 d内 1 02 故 fv 4 74 10 4mpa 1 由资料查得 p1 0 817mpa 352 10 5 1 23 3 10 4mpa 1代入式 2 2 4 已知钢瓶材料为 15mnhp 其抗拉强度 b 450mpa k 1 02 得其理论爆炸压力为 液化石油气钢瓶在水压爆破试验时 实际爆破压力最低为 9 8m