船运液态二氧化碳储罐爆炸事故的原因分析李文炜狄剐王瑞欣杭州市质量技术监督局杭州摘要在分析船运液态二氧化碳储罐爆炸事故的基础上近似计算了其物理爆炸的能量并采用当量计算方法分别估算了事故的人员死亡区域、重伤区域、轻伤区域的半径和建筑物毁灭性破坏区域的半径同时根据事故容器设计参数的验算指出由于对事故容器归属“低温压力容器”和“低温低应力压力容器”的错误划分造成制造材料选用的错误以及违规使用从而导致了事故的发生并针对事故的原因提出了应引起的反思。关键词液态二氧化碳储罐爆炸事故分析中图分类号文献标识码文章编号引言二氧化碳作为一种重要的工业产品不仅用途广泛、需求量日益增大而且开发应用前景广阔。作为工业用品的二氧化碳通常经过冷却后存于专用运输储罐内运输过程中储罐内的二氧化碳属于液化气体在容器内以气液两态存在通常充装系数。船舶运输液化气体是液化气体运输的一种主要手段根据气体液化方式通常分为三种形式一是采用常温压力方法也称为全压式液化气船二是采用低温常压方式也称为全冷式液化气船三是采用低温压力法也称为半冷半压式液化气船。但船舶运输液化气体易造成液态气体储罐发生爆炸事故并且事故船以全压式液化气船居多一般采用独立式液货舱即二氧化碳储罐完全由自身支持并不构成船体的一部分也不分担船体强度液货舱的结构为形独立液舱采用压力容器型结构为圆柱型无次屏壁。

这是因为全压式液化气运输船的液货装在储罐内储罐容积为负荷全部落在船只的货舱区因此船只集中负荷较大全部重量落在储槽与船只相连的鞍座上极易造成液化气储罐发生爆炸。因此对般运液化气储罐爆炸事故进行全面分析具有重要意义。收稿日期——修回日期——作者简介李文炜一男硕士主要从事锅炉、压力容器等特种设备安全监察与检测工作。万方数据安全与环境工程第卷船运液态二氧化碳储罐物理爆炸能量的近似计算船运液态二氧化碳事故储存容器发生爆炸时除了二氧化碳气体本身的急剧膨胀做功外还包括低温液体的瞬间急剧蒸发过程。根据事故调查储槽内的饱和液体占有容器介质重量的绝大部分处于满饱和充装状态因此饱和液体二氧化碳的爆破能量比饱和气体要大得多。相对于饱和液体瞬间蒸发做功饱和气体的做功可以忽略不计因此本研究仅近似计算容器内低温液体蒸发到标准状况温度时的气化释放的能量即近似爆炸能量。事故。储罐体积按照充装系数计算罐内储存最高液位的体积为罐内工作压力液温为一为液体在标准状况温度下的饱和蒸气压为为储罐物理爆炸能量。为储罐爆炸时的压力取值为标准大气压力取为储罐体积取为的绝热指数取。将式代人数值则有一号磐『一黑帮。船运液态二氧化碳储罐爆炸冲击波超压及伤亡半径的计算‰爆炸冲击波超压的计算采用为距爆炸中心的距离。

炸药爆炸试验数据表明空气冲击波峰值超压的函数只要河相等则超压相等即面。为目标与基准爆炸中心的相当距离菸南住刑峁冲击波超压对人体和建筑物的伤害作用可计算爆炸事故的伤亡半径。事故死亡区域以事故储罐起爆点为爆炸中心半径为死亡半径半径如内无防护人员因爆炸冲击波作用导致死亡的概率为则有事故重伤区域事故重伤区域起点死亡区域外径区域外径记为该区域内人员因冲击波作用耳膜破裂重伤的概率为冲击波超出峰值为暑其中为爆炸能量其值为。将数值代入式有。事故造成建筑物毁灭性破环区域半径由式材料选用以优代劣事故储罐爆炸的冲击波在一定范围内造成建筑物破坏性损坏该区域半径计算公式为式中为常数对应大型钢架结构破坏响应等级取常数为。将式代人数据计算得设计压力设为容积为筒体直径为钢材的机械性能验算。在标准常温屈服点钢板厚度在则钢材标准常温屈那点的六分之一为—钢材的许用应力。根据《钢制低温压力容器技术规定》—该台容器不符合“低温低应力工况”条件。根据上述验算可知由于设备的设计条件存在缺陷导致设备材料选用这一先决条件发生错误。一十掣驴万方数据安全与环境工程第卷图双鞍座卧式容器力学模型部应力增加体现不出多支座优点所以通常大型卧式压力容器都采用个支座。

事故容器采用个马鞍座支座且固定于运输船舶之上主要存在以下三种情况易造成容器塌陷失效支座上部的圆筒因周向弯矩的作用而发生变形犹如“扁塌”一旦出现“扁塌”这一部分筒体不能起到承载作用成为无效区域筒体在承受轴向弯矩作用时因弯曲压应力引起局部轴向失稳导致部分塌陷筒体由于刚度不足并在运输过程中受装载液体波动的影响在自身重力或操作介质重力的作用下无法保持其圆形沿整个轴线筒体的上顶部与下底部塌陷。使用单位违法改装以及违规使用使用单位为了能够多装多拉减少运输成本擅自改装了液位计造成液位计无法真实显示实际充装量和压力状况同时擅自将储罐安全阀锁死导致安全阀无法起跳。事故的反思压力容器材料选材应注意的问题压力容器材料的代用应根据代用钢板的强度、塑性、韧性、化学成分和耐蚀性对设计条件温度、压力、介质、结构的适应性进行