金属容器在火灾中爆炸的危险性分析

金属容器在火灾中爆炸的危险性分金属容器在火灾中爆炸的危险性分 析析 今年以来 在我国各地的化工企业中 金属容器在火灾爆 炸现场中出现破裂 爆炸的事故频发 甚至还造成重大人员伤 亡事故 因此 对火灾中金属容器的爆炸危险性进行安全评价 是十分必要的 金属容器在石油 化工及日用化学品的包装 储运和销售 中应用非常广泛 如各类钢桶 钢罐 钢瓶 喷雾罐等等 无 论哪一类金属容器都按照一定的压力 温度要求和所盛介质的 物理化学性质设计的 其设计参数有一个确定的范围 在正常 情况下不会有什么危险 但遇到火灾等异常情况 不仅金属容 器自身的安全受到威胁 而且一旦爆炸便可能会对处于现场的 人员造成伤害 同时还会使建筑物受到不同程度的破坏 即使 不发生爆炸 也会增大施救人员在火场上的思想压力 今年以 来 在我国各地的化工企业中 金属容器在火灾爆炸现场中出 现破裂 爆炸的事故频发 甚至还造成重大人员伤亡事故 因 此 对火灾中金属容器的爆炸危险性进行安全评价是十分必要 的 一 内装气态物质金属容器的爆炸危险一 内装气态物质金属容器的爆炸危险 内装介质为气态的容器一般均为耐压容器 金属耐压容器 的选择 制造与检验都有很高的要求 尽管如此 压力容器的 爆炸事故也从未被终止 据国外一家统计机构的调查 每万只 工作状态的压力容器每年发生事故约为 13 3 起 火灾中金属 容器的爆炸危险性更大 主要源于两个方面 一是外部环境 由于处在火场强烈的辐射热下 加上本身具有较强的导热性 容器温度会迅速上升 致使内部气体压力不断增大 容器可能 因超压而爆炸 二是金属容器材料因高温影响强度有很大下降 失去原有的耐压功能而发生爆炸 实验数据表明 压力容器在 火灾条件下单位时间内的吸热量为 q 225a0 82 式中 q 容器吸人热量 kj h a 容器受热面积 m2 一般金属压力容器材料的最高使用温度为 400 500 c 高 于这个温度 材料的强度指标将会大幅度下降 如碳钢在温度 达到 500 c 时 其屈服强度将下降 1 2 由此可见 火灾中直 接承受着火焰烘烤的金属压力容器的爆炸危险性是时刻存在的 金属压力容器的超压破坏一般为韧性破坏 是容器壁上产 生的应力超过金属材料强度极限而发生断裂的破坏形式 它是 由塑性变形导致的 塑性变形会使金属容器直径增大 器壁变 薄 容器破裂是变形过大的结果 韧性破裂的压力容器其最大 圆周长增大率可达 10 以上 压力容器破裂时 气体膨胀释放 的能力大小与气体压力 容器容积以及气体在容器内的形态等 因素有关 二 内装液态介质金属容器的爆炸危险性二 内装液态介质金属容器的爆炸危险性 如果金属容器内介质为液态或液化气体 往往在火灾状况 下会因为温度 压力等特定条件的变化而使介质发生相变引起 爆炸 主要包括介质升温被汽化 失去蒸气压平衡或接触高温 物质 3 种情况 1 液态介质受热超过临界温度发生爆炸 在密闭的金属容器中 液态介质都处于其临界温度之下 因为超过这一温度 任何压力都不能将气体液化 同样 如果 液态介质在火灾中受热辐射作用温度逐渐上升超过了其固有的 临界温度 必然要吸收蒸发潜热向气态转变 这个转变过程会 使其内部压力急剧升高 待液体完全汽化后 其压力一般将上 升至几百个大气压以上 从而使容器因超压而爆破 一些盛低 沸点液体与液化气体的金属容器在火灾中发生爆炸都是因此所 致 2 液态介质失去蒸气压平衡发生爆炸 这种情况又叫平衡破坏型蒸气爆炸 一般是容器内温度高 于液态沸点时 由于受该温度下蒸气压的作用 气液两相保持 平衡 如果容器受冲击或因其他原因出现裂缝 就会破坏这种 平衡 高压蒸气会大量喷出 过热液体也会因为失去蒸气压平 衡而呈现不稳定的暴沸状态 伴有大量气泡生成 液气体积急 剧膨胀 对容器壁产生的液击现象 使之受到的压力不断增大 一般可达初始蒸气压力的 2 4 倍 进而导致裂缝扩大 容器爆 裂 蒸气和暴沸的液体随之大量喷出 高温 高压液体及气体 储罐在火场中可能先破裂 既而介质发生蒸气爆炸 3 液态介质接触高温物质发生爆炸 部分液态介质如低沸点液体 少量 接触相对较多的高温物 质后 会急剧升温至沸点以上而迅速汽化 这时会发生另一类 型的爆炸 为接触型蒸气爆炸 如将水喷人热油中就会发生此 类爆炸 着火的原油罐发生沸溢与喷溅现象也是这个道理 含 有水分 黏度大 沸点在 100 以上的原油或重油发生喷溅后 燃烧状态急剧变化 巨大的火柱会从油罐中冲出 与准温态燃 烧相比 火焰高度会增大数倍甚至几十倍 所以在火灾扑救中 冷却水进入高温介质容器或燃烧时间较长的原油罐内同样有发 生蒸气爆炸的危险 低沸点液体与高温物质之间互溶性越强 温度相差越大 爆炸就越猛烈 在火灾的特定环境中 无论金属容器内盛的气态还是液态 介质都可能因方强热辐射的作用而产生异常变化 这些变化最 可能直接导致物理性爆炸 致使容器破裂 碎片飞散以及介质 喷溅 如果介质是易燃 可燃物质 还会因为气体喷出产生静 电放电现象或由于金属碎片撞击作用而导致释放能量更大的化 学性爆炸与燃烧 据介绍 钢桶 钢罐的一般抗烧能力约在 8 分钟左右 因此 在火场上处置火灾事故时一定要抓住有利时 机 果断采取降温 转移 遮盖和在冷却的前提下保持稳定燃 烧等措施 防止容器破裂与蒸气爆炸的发生 并注意观察金 属容器出现的各类征兆 如变形