摘要：介紹一起氧氣管道低溫態爆破事故，分析其原因，并提出防范措施。

　　關鍵詞：氧氣管道　低溫態爆破

　　武漢某鑄鍛中心最近發生一起氧氣管道低溫態爆破事故，其具有共性的一些特征與原因可供同行借簽，特介紹如下。

　　1事故經過

　　武漢某鑄鍛中心，原配套小氧站裝有150m3/h、350m3/h小型制氧機各二臺，供電爐吹氧和其它切割焊接等用戶。由于這幾臺小設備年代已久，能耗高、出力不足、技術經濟指標落后，計劃淘汰，并新建液氧站取代，由附近鋼鐵公司的大型空分設備供給液氧。其供氧氣統見氧氣管道示意圖。

 

　　新建液氧站有1.6MPa、20m3粉未真空絕熱立式液氧罐兩座，1.6MPa、800m3/h空氣換熱汽化器一臺，相關閥門、管道及儀表等。為了向液氧罐充液氧時罐不卸壓，減少放氧損失和保證用戶氧壓穩定，還配了一臺充罐增壓用的離心式液氧泵。用氧流程為：液氧罐液氧→空氣換熱汽化器汽化→氧氣管道→電爐和其它氧氣用戶，是空氣換熱汽化器增壓的無泵流程。

　　該系統于2006年2月中旬新建完工，經過試壓、查漏和吹掃，質量檢查合格，通過工程驗收。2月22日至23日液氧罐泵入液氧50%以上。2月27日下午對有關人員進行了安全教育和操作培訓，再次對新建系統進行檢查與確認，于18時啟動液氧系統向氧氣管網補充供氧。氧氣管道示意圖中，A點以前為新建氧氣管道，其在空氣換熱汽化器前為不銹鋼管道(低溫部份)，汽化器后為碳鋼管(常溫部份)，其余老管道均為碳鋼管。啟動液氧系統補充供氧前小氧站150m3/h、350m3/h制氧機正常運行，啟動液氧系統后小氧站減量。

　　液氧站調試使用至第二天上午9時許，制氧站人員巡檢時發現，液氧汽化器后及φ133氧氣主管有100余米管道外壁掛霜結凍現象嚴重。當即關小汽化器液氧供給閥，減量運行。但已來不及阻止事故的發生，2月28日上午10時許，只聽轟然一聲，液氧站汽化器出口管與系統φ133氧氣主管交匯處至氧氣分氣缸進口處長約60余米氧氣管道爆破，多處斷開落地，事故范圍就在氧氣管道示意圖的A、B、C三點之間。事故造成電爐停產、用戶斷氧，幸未傷人，也未引起火災。

　　2原因分析

　　2.1氧氣管道低溫態超壓物理性爆破

　　根據事故現象與經過，通過現場情況分析，碳鋼氧氣主管表面掛霜結凍現象嚴重，說明未完全汽化的超低溫(-183℃)液氧已進入碳鋼氧氣主管，管壁溫度驟降，造成大氣中的水份在管壁附近遇低溫過飽和析出，管壁掛霜、結露、凍冰。超低溫造成碳鋼管機械強度大大下降，承壓能力驟減。氧氣主管多處斷開落地，大塊碎片四散，斷口承脆性斷裂，都是低溫所致。

　　超低溫液氧進入碳鋼管道，通過管壁與大氣進行熱交換而汽化增壓。在汽化器出口管與系統φ133氧氣主管交匯處，液氧遇小氧站送出的常溫氧氣，更是造成激烈汽化，液氧變氣氧體積膨脹800倍，管內壓力劇增，超過管材的強度極限就發生了爆破。這也是事故范圍在氧氣管道示意圖的A、B、C三點之間，而不A點之前的原因。A點之前管內有液氧，溫度雖低，但尚未劇烈汽化，承壓并不高。

　　這次事故沒有起火燃燒，斷口無熔化、炭黑痕跡，沒有化學反應。

　　綜上所述，這次事故是超低溫液氧進入了不耐低溫的碳鋼管道，管道低溫冷脆，降低了機械強度，又在液氧激烈汽化增壓的雙重作用下，造成的一起典型的氧氣管道低溫態超壓物理性爆破事故。

　　2.2系統汽化緩沖能力不足

　　新建液氧站從2月27日18時開始調試使用，到2月28日上午10時發生事故前，15個小時送出氧氣約7000m3，平均負荷為470m3/h左右，并未超過汽化器800m3/h的設計能力。但是，主要用氧大戶的電爐不是一個連續穩定的用戶，高峰與低谷負荷相差甚懸，由流量表可看出，高峰用氧已達2000m3/h，超過小氧站供氧(機組未全開)和液氧站汽化能力之和，再加上系統緩沖能力不足，造成液氧未經完全復熱就進入碳鋼管道，釀成事故。管道掛霜結凍嚴重就是明證。對于不均衡的用氧大戶，系統汽化緩沖能力必須滿足高峰負荷的需求，這樣才能確保安全運行。

　　2.3自動調節安全保護手段缺失

　　該系統汽化器后氧氣管道上未設置測溫點，沒有汽化能力自動調節控制手段，更無汽化器出口氧氣溫度過低報警，自動切斷液氧來源的安全保護裝置。當用戶用量加大，氧壓偏低，液氧罐與汽化器后氧氣壓力差加大時，液氧自動增量，汽化器能力變得不足，復熱不完善的液氧就進入碳鋼管道，引發上述事故就不足為怪了。設計上的安全保護手段先天不足。

　　2.4操作不熟練

　　新建液氧站初次調試投用，操作工對液氧低溫特性、隱性危害認識不足，也不曾到其它使用單位操作實習過，對管道掛霜結凍等異常現象反應不靈敏，處置不得力。對液氧汽化補充與原小氧站聯合供氧操作不熟練，這也是故事原因之一。

　　2.5天氣惡劣氣溫低

　　時值冬末春初，事故當日，寒潮來臨，氣溫驟降0℃以下。環境溫度低，造成空氣換熱的液氧汽化器汽化能力下降，達不到設計出力800m3/h，這是客觀原因。

　　2.6老管道焊接質量低下

　　這次發生事故的管道主要為上世紀七十年代安裝的老管道，許多斷口發生在焊縫處，可以看到這些焊縫未焊透，本應是單面焊接雙面成型的焊縫，實際只焊透1/3至1/2，焊縫強度大大降低，這是老施工隱患的暴露。

　　3防范建議

　　3.1思想須重視

　　隨著科技進步、社會發展，年代已久、技術經濟指標落后的小型制氧機面臨淘汰，取而代之的將是：發揮大型、特大型空氣設備優勢，推行集中供氧的先進供氧方式，液氧汽化使用裝置越來越多，廣泛應用。由于有一些小單位，專業技術人員欠缺，認為液氧汽化裝置條統簡單，滿不在乎，草率設計，匆忙施工，緊急上馬，人員未經培訓就上崗，有的根本無專人值導，僅為兼管，安全得不到保障，事故頻繁。上述氧氣管道低溫態超壓爆破事故已聞多起。嚴峻的安全形勢應引起重視，只有牢固樹立“安全第一”的指導思想，加強設計、施工與操作，增加必須的安全投入，才能避免上述事故。

　　3.2設計應完善

　　液氧站的設計，必須由具有專業資質的設計單位和設計人員進行，決不可隨意代理。

　　供氧系統的設計，應對用戶特點、用氧制度，連續與非連續使用，高峰負荷與平均負荷、用氧最高與最低壓力、氧氣純度高低等進行認真全面分析，以確定液氧罐容積、汽化器能力與型式、氧氣管道直徑、緩沖罐大小等重要參數。對于不均衡用氧的大用戶，特別要注意，液氧汽化器能力與緩沖罐大小要互相匹配，能力足夠，滿足高峰用氧時氧氣壓力下降不大、汽化器負荷不超載、沒有低溫液氧進入汽化器后碳鋼管道的要求，一般汽化器能力要有相當富裕。

　　液氧站的設計，對于上述空氣換熱汽化器增壓的無泵流程，為了不讓低溫液氧進入汽化器后碳鋼管道而引發事故，其安全的關鍵是汽化器能力要按高峰用氧負荷考慮和控制液氧進汽化器的數量。而對于水浴換熱汽化器液氧泵增壓流程，其安全的關鍵除上述要求外，還應確保水浴的水量、水位和足夠的蒸汽溫度與加入量，以保證水浴溫度正常，完善換熱。

　　設計必需的自動調節與安全保護系統。壓力表、液位計、溫度計、流量計、安全閥等安全測量裝置齊全。在液氧汽化器后氧氣管道上設溫度測量點，當溫度過低時報警，并聯鎖停止液氧供應(對空氣換熱汽化器增壓的無泵流程，可通過快速切斷閥切斷液氧;對水浴換熱汽化器液氧泵增壓流程，可自動停泵斷液氧)。對于水浴換熱汽化器，還應設水溫調節控制系統，確保水溫，完善換熱。防止低溫液氧進入汽化器后碳鋼管道，釀成事故。

　　3.3施工需嚴格

　　液氧站的施工，必須由具有專業資質的施工單位和施工人員進行，決不可濫竽充數。

　　液氧罐和汽化器的質量由制造廠保證，運抵現場經檢查運輸過程無損壞，就可按技術標準安裝，一般不會出大問題。現場施工的關鍵在氧氣管道，必須按照GB50235《工業金屬管道工程施工及驗收規范》、GB5023《6現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范》和GB16912《氧氣及相關氣體安全技術規程》的有關要求嚴格執行，把好除銹、脫脂、焊接、安裝、強度試驗、氣密試驗、吹掃、驗收等關口。尤其是焊接質量要保證。液氧管道的焊縫必須100%，X射線探傷，焊縫質量不低于Ⅱ級。碳鋼氧氣管道焊接時，應采用氬弧焊打底，焊縫按設計規定的比例進行x射線探傷抽查，焊縫質量不低于Ⅱ級。只有這樣，才能保證生產中的安全運行。

　　3.4操作要熟練

　　操作人員要經過技術培訓、安全教育，考試合格后持證上崗。

　　液氧站應建立完善的《技術操作規程》《、安全技術規程》等規章制度和《事故予案》，進行崗位培訓，操作工要掌握設備性能，熟悉工藝流程，了解系統特點，熟練技術操作，明了安全隱患，增強應變能力，提高綜全素質，防止各類事故，確保安全運行。

　　空氣換熱汽化器，應嚴格按汽化器能力控制液氧汽化量，一般要保證汽化器出口氧氣溫度高于0℃，管道不能明顯掛霜，避免低溫氧氣甚至液氧進入碳鋼管道造成事故。

　　水浴換熱汽化器，應保持規定水位，且水溫一般控制在60℃左右，保證汽化器出口氧氣溫度高于0℃。當水浴換熱汽化器是用奧氏體不銹鋼材料制作時，因其對氯離子的腐蝕很敏感，故水浴用水的氯離子濃度應嚴格控制小于20×10-6，以避免應力腐蝕破壞。水浴汽化器還應采取全浸式操作，氧氣出口集合管全埋入水中，處于同一介質中良好換熱工作。若不全浸，部份露出水面，由于大氣與水的傳熱特性存在較大差異，氧氣出口集合管的水面上、下會有較大溫差，產生溫度應力破壞。

　　崗位人員不能完全依賴安全保護裝置，應堅持點檢與巡檢，發現異常情況，隨時予以處理，防患于未然。