液氨泄漏事故原因技术分析与警示

液氨泄漏事故原因技术分析与警示
作者：辛耀武
来源：《中国质量技术监督》 2017年第12期
现场勘验情况一、事故现场经现场勘验，发生泄漏的液氨钢瓶与另两只钢瓶一起原存放于
仓库内西墙玻璃窗下，窗户矮墙为12墙，高1.45米，发生爆裂后其向东北方向位移约7.47米（见简图）
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二、泄漏液氨钢瓶
经勘验泄漏的液氨钢瓶筒体胀粗，变形，在筒体的纵焊缝热影响区紧沿焊缝有一长条形裂口,尺寸为 873mm（长）×62mm(最宽)，裂口中心距钢瓶下端环焊缝532mm, 裂口中心周长
2630mm(原周长2574 mm),裂口边沿筒体最小壁厚9. 9mm,筒体其它区域测厚9.9mm,未发现筒体
壁厚减薄，整个裂口没有碎片产生，具有明显45o剪切唇的塑性断口特征，裂口断面未发现金
属缺陷，易熔合金塞完好。

另两只液氨钢瓶与事故液氨钢瓶属于规格型号、生产厂家、制造批
号相同，且同时充装。

经宏观检测液氨钢瓶的瓶体，未发现有塑性变形和泄漏。

三、充装、储存情况
2014年3月5日，山西大同栋梁实业发展有限公司购置4只液氨钢瓶后，由田文到大同市
森凯鑫化工有限公司购买液氨。

当天下午16时，田文将已充装液氨的4只液氨钢瓶送回到山西大同栋梁实业发展有限公司。

财务结算时，4只液氨钢瓶共充装的液氨总重量为2060Kg。

3月5日16时，大同栋梁实业发展有限公司附近大气温度为2.8℃。

因生产工艺需要，山西大同栋梁实业发展有限公司将4只液氨钢瓶中的1只投入生产中使用，其余3只一直储存本单位的仓库内，直至事故发生。

通过对山西大同栋梁实业发展有限公司相关人员的调查了解，确定事故发生前3只钢瓶在
库房中的存放位置。

经技术组调查人员现场还原3只钢瓶在库房中的存放位置，发现中午12点以后，太阳光可照射到3只液氨钢瓶的部分筒体。

3月23日16时，大同栋梁实业发展有限公
司附近大气温度19.5℃。

原因分析
一、瓶体内部压力增高产生的物理破裂
“整个裂口没有碎片产生，具有明显的4 5 o剪切唇的塑性断口特征，裂口断面未发现金
属缺陷。

”可以确定液氨钢瓶是由于瓶体内部压力增高产生的物理破裂。

“易熔合金塞完好”，可以判定液氨钢瓶破裂时，并非由于瓶内液氨温度超过易熔合金塞动作温度（70℃），而造成
瓶体内部压力增高导致的物理破裂。

二、充装量近似满液高于平均值
液氨2 . 8℃时密度0 . 6 3 47 2 6 4 Kg/ L,液氨钢瓶公称容积8 0 0 L ,实际容积8 2
7 L 。

就此数据推算，液氨钢瓶满液充装量应在0. 63 4726 4×827＝524.919Kg，由于非法充装，不能单独称重，总充装液氨重量为20 6 0Kg，4只液氨钢瓶平均充装量为515Kg。

其他3
只液氨钢瓶在同等条件下未发生瓶体爆裂，由此推断爆裂的液氨钢瓶充装量高于平均值515Kg，处于近似满液状态。

三、满液状态下液氨钢瓶内压力增加值
采用《小合成氨工艺技术设计手册（下册）》（梅安华主编，北京化学工业出版社1994年）中的计算方法。

盛装液氨的容器应有一定的安全空间，不可充满液氨，因为液氨的饱和蒸汽气压随温度升
高而升高，液氨宜随温度升高而膨胀，虽然液体膨胀系数小，但液体具有不可压缩性，气隙太小，温度升高致使压力急剧升高。

导致容器发生失效。

装满液氨的容器，当温度升高时，压力增加的计算式：
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四、爆裂时液氨钢瓶内压力
液氨在19.5℃时饱和蒸汽压力PV＝0.846MPa（查表）加上压力增加值，即为充装过量的气瓶在温度为19.5℃时液氨钢瓶内压力。

P＝△P＋PV＝29.62＋0.846＝30.466MPa
五、泄漏液氨钢瓶可承受的爆破压力
根据GB5100—1994《钢质焊接气瓶》第5.23.6条b,爆破压力实测值Pb不小于按（4）式
计算的结果：
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爆破时液氨钢瓶内压力：
P＝30.466MPa
液氨钢瓶可承受的内压力：
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在充装过量后，遇环境气温升高，液氨钢瓶内的压力高于液氨钢瓶可承受的内压力，发生
爆破。

因此，过量充装是导致液氨钢瓶爆裂，发生液氨泄漏事故的直接原因。

防范此类事故的措施
这起事故对特种设备充装单位、使用单位，特种设备监管部门都是一个警示，应从以下几
方面予以预防：
一是特种设备监管部门加强对液氨等危化品充装的监督管理，取缔无资质的充装单位。

二是液氨等危化品充装单位应加强人员培训，严禁无证上岗，严格按照操作规程的要求充装。

三是使用单位应制定液氨等危化品的操作规程，把好液氨等危化品的进货关、验货关、存放关，作业人员应取得特种设备作业人员证，严禁违规使用。