溶解乙炔氣瓶（以下簡稱乙炔瓶），由于具有節(jié)省能源、安全可靠、減少公害及使用方便等優(yōu)越性，故目前已在全國范圍內(nèi)推廣使用；乙炔瓶的制造、充裝、檢驗和使用單位，也都有了很大的發(fā)展。但由于乙炔瓶內(nèi)充裝乙炔，是穩(wěn)定性較差、反應(yīng)性很強(qiáng)的易燃?xì)怏w，所以在一定的條件下，極易發(fā)生燃燒、分解和爆炸事故，而且破壞力也較大。在實際的充裝和使用中，如果操作管理不當(dāng)，乙炔瓶的燃燒爆炸事故還是難以完全避免的。迄今為止，我國已發(fā)生過多起乙炔瓶的燃燒爆炸事故。因此，如何從這些事故中總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，加強(qiáng)對乙炔瓶安全技術(shù)的分析研究，制訂預(yù)事故發(fā)生的對策和措施，是確保乙炔瓶安全的一項重要課題。本文就是從這一點出發(fā)，從國內(nèi)已發(fā)生的乙炔瓶燃燒爆炸事故入手，從安全技術(shù)角度對乙炔瓶的安全性能進(jìn)行了初步分析，希望能夠“對癥下藥”，促進(jìn)乙炔瓶的安全管理。

我國自1982年有組織、有計劃地推廣使用乙炔瓶以來，曾發(fā)生了多起乙炔瓶燃燒爆炸事故。由于有關(guān)乙炔瓶事故的報告統(tǒng)計工作不夠健全，故目前尚缺乏完整的統(tǒng)計資料，現(xiàn)僅將通過各種渠道搜集到的有關(guān)乙炔瓶燃燒爆炸事故的資料，作一個不完全統(tǒng)計，我國自1993——2002年的8年間，共發(fā)生乙炔瓶燃燒爆炸事故21起，造成1人死亡、8人受傷，燒毀乙炔瓶約2300只。通過對這些事故進(jìn)行調(diào)查分析，可以發(fā)現(xiàn)乙炔瓶本身的問題是導(dǎo)致燃燒爆炸事故頻發(fā)的主要原因。因此，要想減少事故的發(fā)生就必須從乙炔瓶本身的安全技術(shù)角度入手進(jìn)行深入細(xì)致地分析研究，才能進(jìn)行有效地預(yù)防。

一、 乙炔瓶填料的質(zhì)量，是影響乙炔瓶安全性能的首要因素，也是造成乙炔瓶爆炸事故的主要原因。

溶解乙炔所以較氣態(tài)乙炔安全，不僅是因為它溶解于溶劑中，而且還在于溶劑及其溶解的乙炔氣體，被均勻地分布在多孔填料的毛細(xì)孔中，填料毛細(xì)孔的阻火能力是非常有效的。目前國內(nèi)制造和大量使用的乙炔瓶，基本都是整體硅酸鈣填料，但仍有少部分活性炭和澆注混合物填料的乙炔瓶在使用。在以上幾種填料中，活性炭填料的安全性能較差，而整體硅酸鈣填料的安全性能較好。我國近八年間發(fā)生的21起乙炔瓶爆炸事故中有十起，其乙炔瓶的填料全都是自己充裝的活性炭，這除了說明活性炭填料的安全性能交差外，還說明了活動炭填料的乙炔瓶安全性能和活性炭本身的質(zhì)量及其充裝工藝有著密切關(guān)系。這是因為，在我國尚有一部分從國外進(jìn)口的活性炭填料乙炔瓶，已使用了很長時間，有的已經(jīng)幾十年了，都沒有發(fā)生事故；而自己改制的活性炭填料乙炔瓶，有的僅使用了10個月，只充了10次氣，就發(fā)生了爆炸事故。因此，對活性炭填料乙炔瓶，采取“一刀切”而一概否定，是不符合實際的。同樣，對整體硅酸鈣填料乙炔瓶，認(rèn)為在安全性能上已“萬無一失”，也是很不全面的。國內(nèi)近八年來發(fā)生的多起乙炔瓶燃燒爆炸事故中也有11起是整體硅酸鈣填料乙炔瓶。因此，乙炔瓶填料質(zhì)量對安全性能的影響，不僅取決于填料的種類，也取決于填料本身的質(zhì)量，及其充裝、反應(yīng)、成型等工藝的好壞。

二、 乙炔瓶內(nèi)存在空隙，是影響乙炔瓶安全性能的一個重要因素。

活性炭填料乙炔瓶安全性能差的一個主要原因，就是因為顆粒狀活性炭易下沉而形成空隙。在對我國發(fā)生的活性碳填料乙炔瓶爆炸事故分析中，大部分都提到了活性炭下沉面形成空隙的原因。在1980年上海發(fā)生的活性炭填料乙炔瓶爆炸事故后，曾抽查了與該爆炸瓶同批改制瓶的活性炭填料，發(fā)現(xiàn)所有被抽查的瓶，都存在程度不同的活性炭下沉現(xiàn)象。因此，活性炭填料下沉、整體硅酸鈣填料肩部軸向間隙過大、填料內(nèi)部及表面的孔洞容積過大等，都是造成乙炔瓶內(nèi)空隙的直接原因。

乙炔瓶內(nèi)空隙對安全性能的影響是很明顯的，因為在瓶中空隙內(nèi)的乙炔均為氣態(tài)，從而失去了溶解乙炔的安全性能。當(dāng)瓶中有大量高壓氣態(tài)乙炔積聚時，易分解而引起爆炸，并且其分解爆炸時動壓高、能量大又易擴(kuò)散，這已被國內(nèi)的多次安全性能試驗結(jié)果所證實。如在一次作驗證性回火試驗時，當(dāng)乙炔瓶的肩部軸向間隙為3mm，測得回火試驗用引爆管內(nèi)乙炔分解時的入射波壓力為8MPa，反射波壓力為33.6MPa；而乙炔瓶的肩部軸向間隙為5－6MM時，測得入射波壓力為19.1MPa。反射波壓力為48.2MPa，乙炔分解時放出的熱量為2.26×10⁵J/M01。因此，乙炔分解爆炸時釋放的能量，隨著瓶內(nèi)氣態(tài)乙炔量的增加而增加。

乙炔瓶內(nèi)因填料與瓶壁的間隙而形成的空隙，從目前我國實際生產(chǎn)水平看，還很難完全消除，而且也沒有必要這樣要求。至于認(rèn)為瓶內(nèi)存在空隙可以減少充填丙酮和充放氣體時的阻力的說法也不夠全面。當(dāng)前的主要問題是如何在安全可靠的基礎(chǔ)上，從生產(chǎn)實際出發(fā)，制訂一個乙炔瓶內(nèi)空隙容積的極限值。在確定這一數(shù)值時，還應(yīng)考慮檢測方便和留有余地，對此目前還缺少理論研究和實驗數(shù)據(jù)。對活性炭乙炔瓶，國外曾有肩部空隙容積不超過150cm³的數(shù)據(jù)報導(dǎo)，而對整體硅酸鈣填料乙炔瓶，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，填料與瓶壁的總間隙為：徑向不超過1mm，軸向不應(yīng)超過3mm，表面孔洞總?cè)莘e不應(yīng)超過20cm³。按公稱容積40L的瓶計算，當(dāng)徑向總間隙為1mm時，空隙容積約為300cm³；而軸向總間隙為3mm時，空隙容積也約為300cm³（包括肩部和底部），再加上表面孔洞總?cè)莘e為20cm³，則40L瓶的總空隙容積不應(yīng)超過620cm³，而安全性能回火試驗用引爆管空隙容積僅為150cm³。顯然，這個620cm³的允許極限空隙容積是較大的，而在實際回火試驗中，卻又往往被通過。這是和試驗用瓶的實際間隙，特別是和允許間隙造成的空隙容積是否貫通有關(guān)。如果間隙造成的間隙容積全部貫通，則安全性能的回火試驗是很難通過的，這在驗證性試驗中已被證實。從國內(nèi)某廠做的547只乙炔瓶回火局部加熱試驗結(jié)果來看，其中15只不合格瓶內(nèi)有14只肩部間隙大于等于2mm，占93.3%；而在合格的39只中，只有25只肩部間隙大于等于2mm，占64.1%。在驗證性試驗中曾發(fā)生有一只瓶（日本產(chǎn)），實測肩部有徑向間隙為1mm，底部間隙為10mm，在裝立式回火管做回火試驗時不合格，而實測徑向間隙為零。肩部間隙小于等于0.5mm的瓶（國產(chǎn)），做同樣的立式回火管回火試驗時通過了。以上的這些實驗數(shù)據(jù)，都充分說明了乙炔瓶內(nèi)由于間隙造成的空隙容積，與其安全性能有著非常密切的關(guān)系，是引起乙炔瓶發(fā)生燃燒爆炸的一個重要原因。

三、 乙炔瓶的環(huán)境溫度和靜置壓力，也是影響其安全性能的主要外界因素。

因為溫度高時，不僅能使乙炔瓶的靜置壓力升高，而同時又降低了乙炔分解爆炸的初始壓力，從而使乙炔易發(fā)生分解和爆炸。某廠試驗的54只瓶，在15只不合格瓶中，除有3只是經(jīng)35±2℃水浴加熱外，有11只試驗時氣溫在20℃以上，其中有7只是在25℃以上，靜置壓力均在1.5MPa以上，其中在20MPa以上的有4只；而在試驗合格的39只瓶內(nèi)，除有8只是經(jīng)水浴加熱外，有13只氣溫在20℃以上，其中有2只是在25℃以上，靜置壓力在1.5MPa以上的有13只，其中最高的一只壓力為1.75MPa。從以上的數(shù)據(jù)不難看出，在不同的溫度和壓力下，經(jīng)回火試驗合格和不合格的比率，顯然有著很大的差異。國內(nèi)自1991——1993年上半年，曾對3家乙炔瓶制造廠進(jìn)行了技術(shù)鑒定，其中有2家首次鑒定均未通過，而這兩家的鑒定時間都選在6——8月份，做安全性能試驗時的氣溫都較高。因此時的試行規(guī)程，對鑒定的環(huán)境溫度未作規(guī)定，故1993年下半年7家乙炔瓶制造廠的技術(shù)鑒定都安排在11~12月份，因為此時的環(huán)境溫度較低，故此7家都是一次鑒定通過。當(dāng)然按現(xiàn)行國標(biāo)就不存在這個問題了，因為國標(biāo)規(guī)定在回火試驗前，需經(jīng)35±2℃水浴3小時，不論環(huán)境溫度如何，都將在相同的條件下進(jìn)行試驗。

因此，在乙炔瓶的實際工作中，應(yīng)嚴(yán)格控制環(huán)境溫度，特別是要嚴(yán)格控制乙炔瓶的靜置壓力。那些認(rèn)為提高靜置壓力，可以增加乙炔瓶的氣體充裝量，從而提高乙炔瓶的經(jīng)濟(jì)性的認(rèn)識是不全面的，因為它恰恰忽略了乙炔瓶的安全性，而乙炔瓶的安全性與經(jīng)濟(jì)性是不能相提并論的。

四、 乙炔瓶中的丙酮和乙炔氣體的充裝量，以及瓶內(nèi)留有的“安全空間”容積，對乙炔瓶的安全性能也有很大的影響，特別是丙酮和乙炔氣體充裝量決定的乙炔濃度（炔酮比），對乙炔瓶安全性能的影響是很明顯的。

我國多次安全性能試驗的結(jié)果，也都證實了這一點。如某廠試驗的54只乙炔瓶，在試驗不合格的15只瓶中，有13只炔酮比在0.5以上：而在試驗合格的39只瓶中，僅有21只炔酮比在0.5以上。1996年3月發(fā)生的一起活性炭乙炔瓶爆炸事故，其炔酮比為0.55（資料記載的數(shù)據(jù)）。此外，乙炔瓶充裝氣體后的靜置時間不足，也會造成瓶內(nèi)的乙炔濃度不均勻，即在瓶內(nèi)存在局部濃度較高，也會發(fā)生與乙炔濃度高時的相同結(jié)果。在國外，也有這方面的數(shù)據(jù)報導(dǎo)。因此，在溶解乙炔的充裝操作中，應(yīng)特別注意加強(qiáng)對丙酮和乙炔氣體充裝量的嚴(yán)格控制。

當(dāng)前，在乙炔瓶充裝中存在的問題，還是比較嚴(yán)重的，主要表現(xiàn)為充裝前不按規(guī)定補加丙酮，嚴(yán)重的瓶內(nèi)丙酮不足量意達(dá)5kg，那充裝的還是什么“溶解乙炔”？甚至更有嚴(yán)重的，據(jù)說有個別生產(chǎn)廠，為了瓶子夠重量，向瓶中補加水作溶劑，簡直是到了不擇手段的地步，其危險性是十分明顯的，主要表現(xiàn)為：

1． 由于丙酮補加量不足，如仍按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的靜置壓力充裝，瓶內(nèi)的乙炔氣充裝量就不足，很難符合GB 6819的溶解乙炔凈重應(yīng)在5——7kg，以及GB13591規(guī)定的乙炔瓶單位容積充裝量若低于0.12kg/L，不準(zhǔn)出廠。

2． 丙酮補加量不足，不僅使乙炔充裝量減少，而且還會使乙炔瓶內(nèi)“安全空間”容積（自由容積）增大，從而會使瓶內(nèi)的氣態(tài)乙炔量過大。由于氣態(tài)乙炔的穩(wěn)定性差，易分解擴(kuò)散，這對乙炔瓶的安全性能影響是很大的。

3． 丙酮補充量不足，而又以提高充裝壓力來達(dá)到規(guī)定的乙炔充裝量，這不僅會使靜置壓力超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而且將會使瓶內(nèi)的乙炔濃度（炔酮比）大大提高，降低乙炔瓶的阻火能力，從而影響乙炔瓶的安全性能。按現(xiàn)行國標(biāo)的規(guī)定，目前乙炔瓶的最大炔酮比為0.526（0.2δV/0.38δV）當(dāng)40瓶少補加丙酮1Kg時（這在目前的生產(chǎn)實際中是較普遍存在的），相當(dāng)于少加0.028δV的丙酮，則此時瓶內(nèi)的炔酮比為0.568（0.2δV/（0.38δV－0.028δV）。如此高的炔酮比，就目前國產(chǎn)乙炔瓶的現(xiàn)狀，是很難阻止瓶內(nèi)乙炔分解的，這已被國內(nèi)多次安全性能試驗所證實。

五、 乙炔瓶內(nèi)氣體純度及其雜質(zhì)含量也影響乙炔瓶的安全性能。

當(dāng)乙炔瓶內(nèi)充裝的氣體純度不高時，不是乙炔充裝量不足，就是靜置壓力過高，因為此時的乙炔瓶靜置壓力，除乙炔氣體本身的壓力外，還要加上雜質(zhì)氣體的分壓力。國外資料中曾有報導(dǎo)，當(dāng)乙炔氣體中空氣成份增加0.1%，即會使充裝后瓶內(nèi)壓力增加0.05MPa。此外，當(dāng)雜質(zhì)氣體中的空氣含量高，即含氧量高時，則在乙炔瓶內(nèi)有可能發(fā)生氧化爆炸，或由局部氧化爆炸釋放的能量，作為引爆源而引起的分解爆炸，即“階梯爆炸”。因此，乙炔――空氣混合氣體引起乙炔瓶爆炸的危險性是很大的，國內(nèi)的多次試驗都證實了這一點。在國外，也同樣有這方面的試驗數(shù)據(jù)報導(dǎo)。此外乙炔氣體中的主要雜質(zhì)磷化氫、硫化氫含量過高，也會影響乙炔瓶的安全性能。因為這些雜質(zhì)氣體的自燃溫度低，在瓶內(nèi)受外界影響容易自燃，從而引起乙炔的分解爆炸。因此，溶解乙炔的質(zhì)量必須符合GB6819的技術(shù)要求。

六、 乙炔瓶的安全性能，除了受瓶的本身質(zhì)量等內(nèi)因、以及充裝及管理等外因的影響外，還與引爆源有著密切的關(guān)系。