四川連續6起壓縮天然氣鋼瓶爆炸事故分析
(一)事故概況
從1994年9月至1996年9月兩年間在四川省內連續發生6起7只CNG鋼瓶焊炸事故,其中1起(1只)為車用CNG鋼瓶,其余5起(6只)為站用CNG鋼瓶。事故情況見表2—1。
表2-1
自貢市富順CNG站用鋼瓶爆炸事故是鋼瓶先泄漏后爆炸。先聽見嘶嘶漏氣聲,瓶身部位有少量白霧出現,幾秒鐘后瓶架被一團白霧包圍,迅即氣瓶爆炸。
遂寧CNG站用鋼瓶爆炸事故,造成站內氣瓶互相撞擊產生火花,將爆炸氣瓶泄漏在庫內的天然氣點燃并引起火災。
自貢市公交公司一輛經改裝采用CNG做燃料的客車,在大山鋪加氣站加氣后,車行至約600m遠大山鋪鎮時,1只車用鋼瓶爆炸,因尚未載客,幸無人員傷亡。安裝氣瓶的車身尾部已全部掀開,車身嚴重損壞。7只氣瓶均為物理性爆炸。
(二)事故原因分析
1. CNG鋼瓶的基本參數和使用狀況
公稱工作壓力:25MPa(站用瓶)、20MPa(車用瓶);瓶體材料:35CrMo~熱處理狀態:調質;水壓試驗壓力;27. 5MPa(站用瓶)、30MPa(車用瓶);工作狀況:交變載荷的頻率為5~6次/天;盛裝介質:壓縮天然氣(H2S含量≤20rag/m3,露點≤-40℃);使用溫度:-50~60℃。
2. 對事故氣瓶的檢測分析
綿陽市CNG站發生站用鋼瓶爆炸事故后,從站上剩余的氣瓶中發現瓶內積水,水成黑色,并有強烈的刺鼻氣味,逐只測量站內118只鋼瓶中積水情況,發現每只均有2. 5~Skg的積水,對瓶內積水H2S含量測定為8. 083mg/L。
1995年8月31日綿陽市CNG站又發生站用鋼瓶爆炸事故,鋼瓶內積水情況同前。
1996年9月10日重慶公交二公司所屬的重慶柏樹堡CNG站一只站用瓶爆炸,事故后在爆炸瓶內發現殘積有少量難聞的H2s氣味的黑水。采樣送化驗室進行成分分析,結果表明,殘積水的H2S含量為793. 7mg/L。爆破瓶斷口經清洗后作x射線能譜分析。分析結果表明,綿陽瓶斷口硫含量為L88%~2. 94%;重慶瓶和自貢公交用瓶斷口含較高的硫和鐵,內壁粉末成分為FeS。
自貢市公交公司車用瓶爆炸事故經分析發現,斷口呈現沿晶和混合斷口的脆性特征,斷口內壁可見一些大小不等,形狀各異的圓形蝕坑,蝕坑底部有淺灰色物質,經能譜瀾試該物質為硫化物。
氣瓶在含H2S介質中發生如下腐蝕反應:Fe+HzS→FeS+H2。
取爆破瓶瓶體材料進行力學性能試驗,其結果表明材料的抗拉強度值均偏高,多數實測值超過1000MPa,材料的屈強比偏大,達到o. 91~o. 94,而材料的塑性指標J5雖基本達到標準要求,但數值均偏低。鋼瓶力學性能試驗結果見表2—2。
表2-2
3. CNG氣瓶發生物理性爆炸破壞的原因
(1)材料的抗拉強度值偏高,超出安全限定值。
(2)天然氣中H2s和水的含量超過規定允許范圍。
(3)使用過程中沒有定期排放積水。(風險管理世界-www.RiskMW.com)
(三)預防同類事故的措施
I. CNG車用瓶和站用瓶,特別是站用瓶的制造標準要嚴格限定材料的強度上限指標,制造企業應嚴格遵守。標準中還應明確規定對CNG車用瓶和站用瓶裝備排放積液的裝置。
2. CNG車用瓶和站用瓶的產品標準應對氣瓶材料的選用作出明確規定,35CrMo材料不適合于制造CNG車用瓶和站用瓶,特別是我國CNG氣體除水除HzS不充分的情況下,更不適合。
3. 制定壓縮天然氣標準,嚴格規定控制水分和H2S的含量指標,氣體供應企業應嚴格遵守。
4. CNG車用瓶和站用瓶的使用單位,應制定安全使用規范,特別要根據CNG氣體除水除H2s不充分的情況,定期排水,檢查異常情況,防止事故發生。