一、前 言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,城市和工業(yè)用燃?xì)馊找鎻V泛。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國許多城市的氣化率已達(dá)到80%,基本接近于日本、美國、香港和臺灣等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的水平。管道輸送是燃?xì)廨斉涞闹饕绞?,燃?xì)怆m然是一種潔凈衛(wèi)生、使用方便的能源。然而,它卻是一種極其危險(xiǎn)的氣體。如果管理不善或使用不當(dāng),一旦泄漏,將會給人們帶來災(zāi)難,使人中毒、甚至死亡。例如,山東濟(jì)南市95年“1.3”電纜溝爆炸事故,造成2.2公里的電纜溝被摧毀,7輛汽車被砸壞,49人受傷,13人死亡。事后專家鑒定事故的原因是由于地下燃?xì)夤艿榔屏?,?dǎo)致燃?xì)飧Z入電纜溝,遇明火引起了爆炸。從這個案例我們可以看出,地下燃?xì)夤艿拦收洗嬖跇O大的火災(zāi)危險(xiǎn)性,我們對這些事故原因進(jìn)行歸納、分析,對泄漏點(diǎn)的查找,火災(zāi)原因的認(rèn)定以及今后的防火工作將起到積極的作用。
二、燃?xì)獾幕馂?zāi)危險(xiǎn)性
城市民用燃?xì)夂凸I(yè)用燃?xì)馐怯蓭追N氣體組成的混合氣體,其中含有可燃?xì)怏w和不可燃?xì)怏w??扇?xì)怏w有碳?xì)浠衔?、氫和一氧化碳;不可燃?xì)怏w有二氧化碳、氮和氧等。
燃?xì)獾姆N類很多,主要有天然氣、液化石油氣、人工煤氣。天然氣的主要成份是甲烷,液化石油氣的主要成份是丙烷、丁烷,均不含有毒的一氧化碳,泄漏后相對比較安全,但天然氣和液化石油氣熱值高,燃燒時(shí)注意提供足夠的空氣,否則燃燒后易產(chǎn)生一氧化碳,在密閉不通風(fēng)的環(huán)境下容易導(dǎo)致人身中毒或缺氧窒息,人工煤氣的主要成份為一氧化碳與氫氣,泄漏后易導(dǎo)致人身中毒事故,所以要嚴(yán)防泄漏;純天然氣的爆炸極限為5%~15%,人工煤氣爆炸下限為5%左右,上限一般在40~70左右,最高可達(dá)70%,液化石油氣的爆炸極限為1.5%9.5%,三種燃?xì)獾谋ㄏ孪薅己艿?,泄漏與空氣混合后濃度易達(dá)到爆炸下限形成爆炸性混合氣體。
通過分析管道燃?xì)獾奶匦?,我們可以看出它們存在下面一些火?zāi)危險(xiǎn)性:
(一)易擴(kuò)散性
擴(kuò)散性是指物質(zhì)在空氣中以及其它介質(zhì)中的擴(kuò)散能力,管道燃?xì)獾臄U(kuò)散能力取決于密度和擴(kuò)散系數(shù)兩個重要因素。從理論上講,管道燃?xì)獾臄U(kuò)散能力越強(qiáng),火勢蔓延就越快,火災(zāi)燃燒面積相應(yīng)擴(kuò)大,火災(zāi)波及的范圍也越大。表2—6—1列出了兩種燃?xì)獾拿芏群蛿U(kuò)散系數(shù)。
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燃?xì)饷Q | 天然氣 | 煤氣 |
密度 | 0.55 | 0.90 |
擴(kuò)散系數(shù) | 0.196 | 0.184 |
(二)易燃燒性
管道燃?xì)庖子谌紵闹饕颍阂皇菤鈶B(tài),經(jīng)過燃燒的歷程少;二是管道燃?xì)獾淖钚↑c(diǎn)火能量低;三是它們的火焰?zhèn)鞑ニ俣容^快。表2—6—2列出了兩種燃?xì)獾狞c(diǎn)火能與火焰?zhèn)鞑ニ俣龋?br />
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燃?xì)饷Q | 天然氣 | 煤氣 |
火焰?zhèn)鞑ニ俣?m/s) | 0.67 | 0.7~3.1 |
最小點(diǎn)火能量(mj) | 0.28 | 0.20 |
(三)易爆炸性
在管道燃?xì)饣馂?zāi)事故中,約有一半以上都是首先由爆炸引起燃燒的,實(shí)踐證明,爆炸極限越寬,火災(zāi)危險(xiǎn)性越大;例如,天然氣的爆炸極限為5%~15%,焦?fàn)t煤氣5%~36%,發(fā)生爐煤氣20%~74%,水煤氣6%~72%,因此,它們的火災(zāi)危險(xiǎn)性依次增加。
三、管道燃?xì)庑孤┰蚍治?/strong>
管道燃?xì)庑孤┑脑蚝芏?,也很?fù)雜,歸納起來主要有:生產(chǎn)制造、安裝施工、使用、安全管理等幾個方面的原因。
(一)生產(chǎn)制造方面的缺陷
燃?xì)夤艿涝谏a(chǎn)制造過程中,可能產(chǎn)生各種各樣的缺陷,尤其是鑄鐵管更為嚴(yán)重,所以,在這里著重介紹鑄鐵管在生產(chǎn)制造方面可能發(fā)生的缺陷。
1.氣孔
氣孔產(chǎn)生在鑄件表面或內(nèi)部。形狀有圓的、長的及不規(guī)則的,有單個的,也有聚集成片的,氣孔的內(nèi)部都很光滑,顏色為白色或一層暗色。
氣孔的存在會引起管道的局部應(yīng)力集中,誘發(fā)裂紋,為今后的燃?xì)庑孤┦鹿事裣码[患。
2.縮孔與縮松
縮孔與縮松是由于鑄件中液體金屬凝固時(shí)所產(chǎn)生的體積收縮,得不到足夠的金屬液補(bǔ)充而造成的缺陷。
縮孔產(chǎn)生在鑄件內(nèi)部,形狀不規(guī)則,孔內(nèi)粗糙不平,晶粒粗大。
縮松在鑄件內(nèi)部呈細(xì)小、分散狀分布,它聚集在一處或多處,晶粒粗大,各晶粒間有很小的孔眼,水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)會滲水。
3.裂紋
按產(chǎn)生裂紋的溫度不同,可分為熱裂和冷裂、熱裂是在高溫下產(chǎn)生的,其裂開處的表面被嚴(yán)重氧化,裂紋沿晶界通過,呈彎曲形;冷裂是在較低的溫度下形成的,其裂縫表面未被氧化,裂紋穿過晶粒呈直線狀。裂紋產(chǎn)生的基本原因是由于鑄件在冷卻時(shí)收縮大,且不均勻,使鑄件產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力,當(dāng)這種內(nèi)應(yīng)力超過鑄件本身的強(qiáng)度極限時(shí)便會產(chǎn)生裂紋。由于裂紋導(dǎo)致事故的案例也有,如濟(jì)南“1.3”爆炸事故,其泄漏就是因?yàn)椤贝嘈粤鸭y”所致,造成裂紋的原因是鑄造缺陷,管基有石塊以及受動靜載和溫度變化諸方面因素造成的。
(二)安裝施工缺陷
在燃?xì)夤艿赖陌惭b施工過程中,可能產(chǎn)生一些缺陷,比如說,工人的安裝技術(shù)水平、焊接質(zhì)量等等。目前我國燃?xì)夤艿腊垂懿姆种饕需T鐵管、鋼管、塑料管,不同材質(zhì)的管道在安裝施工的過程中連接的方式也不相同。其中鋼管一般采用焊接方式連接,根據(jù)對燃?xì)饣馂?zāi)的統(tǒng)計(jì),得知有很大一部分泄漏事故與管道的焊接質(zhì)量有關(guān)。例如:1997年12月7日,濟(jì)南市南郊郎茂山地區(qū)正在使用的燃?xì)庵鞴艿腊l(fā)生泄漏(輸送50%液化石油氣與50%空氣的混合氣),焊縫中存在的焊接缺陷是造成燃?xì)庑孤┑闹饕颉T摴艿涝谑┕ぶ?,?zhí)行焊接工藝不嚴(yán)格,未能準(zhǔn)確的把握好焊口的組對間隙,造成焊縫根部整圈未焊透深約3mm,這一缺陷減小了焊縫的有效壁厚,又促成了應(yīng)力集中源的存在,所以在經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后,焊口斷裂造成泄漏。
管道焊接缺陷主要有以下幾種:
1.焊縫的外部缺陷
外部缺陷位于焊接接頭的表面,用肉眼或低倍放大鏡就可以看到。
(1)焊縫尺寸不符合要求
這類缺陷主要表現(xiàn)有以下幾種:
a.焊縫表面粗糙,魚鱗紋不整齊。
b.焊縫寬度太寬或太窄。
c.焊縫余高過高即焊縫上熔焊金屬堆得過高或焊縫未被熔焊金屬填滿。
(2)咬邊
咬邊是由于電弧將焊縫邊緣熔化后沒有得到熔敷金屬的補(bǔ)充而在焊縫和母材之間留下的缺口。過深的咬邊不但會減弱焊接接頭的強(qiáng)度,更重要的是,咬邊造成的應(yīng)力集中有可能成為疲勞破壞的發(fā)源地。
(3)弧坑
弧坑是指焊縫收尾處的下陷現(xiàn)象弧坑的存在往往使該處強(qiáng)度減弱。
(4)燒穿
燒穿是熔化焊中的一種常見的缺陷。其產(chǎn)生的主要原因是對焊件的加熱過甚。
2.焊縫的內(nèi)部缺陷
(1)未焊透
母材與熔敷金屬之間或母材之間局部未熔合的現(xiàn)象稱為未焊透,邊緣未焊透和層間未焊透等。未焊透不僅使焊縫強(qiáng)度削弱,更重要的是,它有一個如矩形的缺口,會引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中,容易誘發(fā)裂紋使構(gòu)件破壞。因此在構(gòu)件中發(fā)現(xiàn)未焊透缺陷,必須鏟除,重新補(bǔ)焊。
(2)氣孔
在焊接過程中,由于焊縫金屬中的氣體未充分逸出,而在焊縫金屬內(nèi)部或表面形成的孔穴稱為氣孔。
(3)夾渣