【關鍵詞】氧氣管道,燃燒,爆炸,膨脹節,施工,設計

【論文摘要】介紹了漣鋼一起氧氣管道燃爆事故的經過及原因，提出了在氧氣管道安裝和設計方面的安全防護措施。

    近幾年，隨著鋼鐵工業的高速發展及高爐富氧等強化冶煉措施的采用，鋼鐵企業需氧量大幅度增加，尤其是管氧輸送量的增多更為明顯。管氧大多數采用純氧、中壓輸送，因此氧氣管道的安全運行尤為重要。防止氧氣管道燃爆事故的發生，應引起廣大同行的高度重視。本文就我廠新安裝兩個月后的一根氧氣管道燃爆事故進行分析，供同行在管氧管理工作中借鑒。
1 事故經過
    2003年7月17日0：30，因管網壓力高，調度 指令停兩臺1500m3／h氧壓機。0：40操作工發現 “一萬”制氧機恒壓裝置壓力偏高，管網壓力上漲較快，此時管網壓力為2．4MPa，申請停5000m3／h 氧壓機。0：56正當操作工準備停5000m3／h氧壓機時，聽見一聲巨響，隨后只見1500m3／h氧壓機房后天空一片火紅，并持續了幾秒鐘。事后發現，一條新增的連接新建16000m3／h制氧機與老空分系統的膨脹節被炸裂，被炸裂的膨脹節后面的20多米的氧氣管道被燒黑并部分燒熔，同時周圍的樹及草被燒燃。操作人員趕緊關閉相應的閥門，組織撲火，才末使事態進一步擴大。
2 事故原因分析
    事故發生后，公司立即組織國內制氧專家對現場進行查看和對事故管道、焊接處取樣分析。
    現場查看及取樣分析情況：①管內存在氧化鐵 皮、焊渣及閥門加工的殘渣等雜質；②管內有銹 渣、水漬；③管道附件彎頭、變徑不符合規范要 求；④管托、管座設計不合理，使膨脹節產生徑向 振動而損壞；⑤施工單位無施工資質。
    引起氧氣管道燃爆的原因有如下幾個方面：
    (1)施工質量問題是造成氧氣管道燃爆的基本 原因。
    ①管內有氧化鐵存在，熔融物剝落層內有鐵 銹，說明管道酸洗不徹底；②管道有銹渣、水漬， 說明管道酸洗后沒有進行鈍化處理及安裝完后較長 時間內未投運時沒有進行充氮保護；③焊渣及閥門 加工的殘渣存在，說明管道施工完后吹掃不干凈。進行吹掃時閥門末拆除，閥門存在的死角吹掃不到。閥門不應參與吹掃，閥門應在拆除后單獨處理，管道應用短管連接進行吹掃。
    施工質量問題造成新安裝的氧氣管道內存在氧 化鐵、銹渣、焊渣等殘留異物，在氧氣流動中成為 引火物。這些引火物的存在為本次氧氣管道燃爆事 故提供了基本條件。
    (2)管托、管座及管路走向設計不合理，使膨 脹節產生徑向振動而損壞。
    由于管托、管座及管路走向設計時沒有充分考慮管道運行中徑向振動或位移，當管內壓力變化時，管道產生徑向振動或位移，使膨脹節也產生徑向振動而損壞。壓力升高以后膨脹節就被壓破，氧氣外泄，形成高速氣流。
    當管網壓力升到2．4MPa時膨脹節被沖破，氧 氣外泄瞬時流速達到亞音速(約300m／s)，管內的 雜物在高速氣流帶動下與管道內壁發生強烈摩擦、 碰撞，使管道局部過熱達到燃點而燃燒。有關資料 顯示：氧氣中混有氧化鐵皮或焊渣，在彎管中的氧 氣流速達到44m／s時，產生的高溫能將管壁燒紅； 雜質為焦炭顆粒、氧氣流速為30m／s，雜質為無煙 煤、氧氣流速為13m／s時，產生的高溫能將管壁燒 紅。因此當膨脹節破裂時，管道內的氧氣流速大大 提高，致使施工中留在管道中的氧化鐵、焊渣在高 純氧中燃燒起來，鋼管在純氧中也燃熔。
    (3)氧氣管道設計缺少安全保證措施。
    管路設計時未考慮在恒壓調節閥前增加過濾器， 造成焊渣等雜物將調節閥卡死，不能及時調節恒壓 閥后管網壓力，使管網壓力超過正常工作壓力。
3 安全防護措施
3．1 氧氣管道安裝方面
    (1)在確定氧氣管道施工單位時應選擇具有相 應資質和有氧氣管道施工經驗的施工隊伍。
    (2)氧氣管道在安裝之前應按GB 16912—1997 《氧氣及相關氣體安全技術規程》進行嚴格的酸洗、 脫脂處理。酸洗、脫脂后管道用不含油的干燥空氣 或氮氣吹凈。
    (3)氧氣管道安裝施工后較長時間未投運時應 充干燥氮氣進行保護，以防潮濕空氣進入，使管道 生銹。
    (4)氧氣管道施工完畢后應進行嚴密的吹掃、 試壓及氣密性試驗。吹掃應不留死角，吹掃氣體應 選用干燥無油空氣或氮氣，且流速不小于20m／s。 嚴禁采用氧氣吹掃。
    (5)氧氣管路焊接時應采用氬弧焊打底，并按 GBJ 235、GBJ 236標準的有關規定上升一級處理。
3. 2 氧氣管道設計方面
    (1)在選用膨脹節作管道伸縮補償時，管道走 向設計時應充分考慮減少管道運行過程中的徑向振 動或位移的措施。
    (2)在恒壓調節閥前應設計相應的過濾器，防 止鐵銹、雜物卡住調節閥。閥門后均應連接一段其 長度不短于5倍管徑、且不小于1．5m的銅基合金 或不銹鋼管道，防止著火。
    (3)氧氣管道應盡量少設彎頭和分岔，工作壓 力大于0．1MPa的氧氣管道彎頭、變徑應采用沖壓 成型法蘭制作。分岔頭的氣流方向應與主管氣流方 向成45°~60°角。
    (4)法蘭密封圈宜采用紫銅或聚四氟乙烯材料 的O型密封圈。
    (5)氧氣管道應設有良好的消除靜電裝置，接 地電阻應小于10Ω，法蘭間電阻應小于0．1Ω。