一起液化石油气钢瓶爆炸事故原因分析

一起液化石油气钢瓶爆炸事故原因分析

【摘要】采用宏观观察、材质分析、金相分析、壁厚测量、强度校核等手段对一起液化石油气钢瓶爆炸事故的发生原因进行了全面分析，并对液化石油气钢瓶的安全使用、管理提出了建议。

【关键词】液化石油气钢瓶；爆炸事故；原因分析

引言

案例：江阴市某液化气供应站发生一起液化石油气钢瓶爆炸事故。事发时，该液化气供应站钢瓶存放间有一名作业人员（该作业人员在爆炸中身亡）。本文从宏观特征、材质分析、强度校核、材料金相分析等方面对事故进行了分析。

1、事故钢瓶基本参数

事故钢瓶无任何产品出厂资料，无定期检验报告，护罩及瓶身上无任何印记。从钢瓶的外观几何尺寸判断，该液化石油气钢瓶的规格应为：YSP-15，按照GB/T5842-1996《液化石油气钢瓶》[1]标准的要求，该规格的合格钢瓶，瓶身内直径应为314mm，公称容积35.5L，最大充装量15Kg。

2、事故原因分析

2.1事故钢瓶宏观分析

爆炸中，钢瓶断裂成上下两部分，钢瓶爆破口位于下封头与底座连接处，下封头沿底座内侧圆周方向整圈脱落，脱落部位周长约为718mm。经对钢瓶爆破口宏观检查，断口与材料表面约呈45°剪切唇，瓶底较厚部位的断口呈暗灰色金属色泽。钢瓶下封头表面防腐油漆已脱落，表面有大面积密集斑点腐蚀坑，钢瓶下封头沿底座一圈较大范围内，有非常明显的腐蚀减薄现象，如图1所示。爆炸后的钢瓶内部除发现有轻度浅表锈蚀外无其它残留物，未见因液化石油气燃烧产生的黑色积碳。

2.2事故钢瓶厚度测量及几何尺寸检查

用超声波测厚仪及游标卡尺对事故钢瓶的瓶身、下封头中部及爆破部位的材料厚度进行了测量。

钢瓶筒体中部选择了多个测点，测得的瓶身材料厚度范围为：3.1～3.9mm 之间；下封头选择中部较厚部位测量三处，测得壁厚分别为：2.5mm、2.3mm、2.2mm；下封头与底座连接的爆破口部位最小厚度为0.6mm。

用卷尺在事故钢瓶中部环缝两侧三处测得筒体周长为：1017mm、1018mm、

1020mm，瓶体有轻微鼓胀现象。

2.3事故钢瓶材质光谱分析

在事故钢瓶的瓶身上取样，采用光谱仪对所取试样进行了定量分析，测得的数据和按标准要求（GB/T5842-1996《液化石油气钢瓶》）的化学成分对比如表1所示。

根据光谱分析，事故钢瓶的制造材料各元素含量符合标准要求。

2.4事故钢瓶材质力学性能测试

从钢瓶本体上取3根拉伸试样进行金属力学性能（拉伸）试验，试验结果如表2所示。

从以上3个试样的拉伸结果看，材料抗拉强度指标与GB6653-2008《焊接气瓶用钢板和钢带》[2]中牌号为HP265的材料的强度指标一致，但有1个试样的断后伸长率与标准要求稍差。

2.5设计壁厚及强度校核

根据GB/T5842-1996《液化石油气钢瓶》，封头设计壁厚S2按照下式计算，保留一位小数并向上圆整：

计算出钢瓶封头设计壁厚为1.86mm，该钢瓶下封头最薄处厚度仅为0.6mm，不符合设计标准对强度的要求。

2.6钢瓶材料金相分析

从该钢瓶下封头爆破边缘处取一处金属进行材料的金相分析，金相分析面取材料的厚度方向。金相分析显示该材料组织为细而均匀的铁素体和珠光体组织。

3、综合结果分析

综合以上技术检验与试验情况，汇总结果如下：

（1）事故发生时，事故钢瓶直接放置在地上，而不是放在电子秤上，且爆炸现场未有大量液化石油气溢出和液化石油气燃烧的痕迹。可以确定事故发生时，工作人员正在进行倒灌（残液回收）作业。

（2）该事故钢瓶无出厂钢印，无定期检验标志，钢瓶下封头存在严重的腐蚀减薄现象，底座内侧最薄处为0.6mm，应属于不合格钢瓶。

（3）根据光谱及材料力学性能试验，该钢瓶使用的材料基本符合相关标准

要求。材料金相分析显示，该钢瓶材料金相组织正常。

（4）爆炸后的钢瓶内部发现有轻度浅表锈蚀无其它残留物，未见因液化石油气燃烧产生的黑色积碳，现场亦未发现火烧痕迹，可排除化学爆炸可能。

（5）根据断裂钢瓶的破口分析，该钢瓶失效形式属韧性断裂。

所以得出该事故的直接原因为：

（1）该供气站作业人员违反《气瓶安全监察规程》[3]第六十五条第三款的规定，直接把高压氮气瓶中的高压氮气用于液化石油气倒灌（残液回收）作业，使得事故钢瓶存在超压隐患；

（2）事故钢瓶下封头存在严重腐蚀减薄，在底座圈内侧区域，腐蚀后剩余厚度为0.6mm，造成该区域材料强度严重不足。该起液化石油气钢瓶爆炸事故是由于超压和钢瓶腐蚀材料严重减薄导致的韧性断裂事故。

4、建议

（1）加强对钢瓶技术技术资料的完善和管理；（2）加强对钢瓶、安全附件的定期安全技术检验的管理和监督；（3）加强对气瓶作业人员的培训，严格执行安全技术法规及气站安全管理规定。

参考文献

[1] GB/T5842-1996，《液化石油气钢瓶》[S].

[2] GB6653-2008《焊接气瓶用钢板和钢带》[S].

[3]《气瓶安全监察规程》[S].