金屬容器在火災(zāi)中爆炸的危險(xiǎn)性分析

1、金屬容器在火災(zāi)中爆炸的危險(xiǎn)性分析 今年以來(lái)，在我國(guó)各地的化工企業(yè)中，金屬容器在火災(zāi)爆炸現(xiàn)場(chǎng)中出現(xiàn)破裂、爆炸的事故頻發(fā)，甚至還造成重大人員傷亡事故。因此，對(duì)火災(zāi)中金屬容器的爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行安全評(píng)價(jià)是十分必要的。 金屬容器在石油、化工及日用化學(xué)品的包裝、儲(chǔ)運(yùn)和銷售中應(yīng)用非常廣泛，如各類鋼桶、鋼罐、鋼瓶、噴霧罐等等。無(wú)論哪一類金屬容器都按照一定的壓力、溫度要求和所盛介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)的，其設(shè)計(jì)參數(shù)有一個(gè)確定的范圍，在正常情況下不會(huì)有什么危險(xiǎn)，但遇到火災(zāi)等異常情況，不僅金屬容器自身的安全受到威脅，而且一旦爆炸便可能會(huì)對(duì)處于現(xiàn)場(chǎng)的人員造成傷害，同時(shí)還會(huì)使建筑物受到不同程度的破壞。即使不發(fā)生爆炸，也會(huì)增

2、大施救人員在火場(chǎng)上的思想壓力。今年以來(lái)，在我國(guó)各地的化工企業(yè)中，金屬容器在火災(zāi)爆炸現(xiàn)場(chǎng)中出現(xiàn)破裂、爆炸的事故頻發(fā)，甚至還造成重大人員傷亡事故。因此，對(duì)火災(zāi)中金屬容器的爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行安全評(píng)價(jià)是十分必要的。一、內(nèi)裝氣態(tài)物質(zhì)金屬容器的爆炸危險(xiǎn) 內(nèi)裝介質(zhì)為氣態(tài)的容器一般均為耐壓容器，金屬耐壓容器的選擇、制造與檢驗(yàn)都有很高的要求，盡管如此，壓力容器的爆炸事故也從未被終止，據(jù)國(guó)外一家統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)的調(diào)查，每萬(wàn)只工作狀態(tài)的壓力容器每年發(fā)生事故約為133起?；馂?zāi)中金屬容器的爆炸危險(xiǎn)性更大，主要源于兩個(gè)方面：一是外部環(huán)境，由于處在火場(chǎng)強(qiáng)烈的輻射熱下，加上本身具有較強(qiáng)的導(dǎo)熱性，容器溫度會(huì)迅速上升，致使內(nèi)部氣體壓力不斷增

3、大，容器可能因超壓而爆炸；二是金屬容器材料因高溫影響強(qiáng)度有很大下降，失去原有的耐壓功能而發(fā)生爆炸。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，壓力容器在火災(zāi)條件下單位時(shí)間內(nèi)的吸熱量為 q=225a0.82 式中，q-容器吸人熱量(kjh)； a-容器受熱面積(m2) 一般金屬壓力容器材料的最高使用溫度為400-500c。高于這個(gè)溫度，材料的強(qiáng)度指標(biāo)將會(huì)大幅度下降，如碳鋼在溫度達(dá)到500c時(shí)，其屈服強(qiáng)度將下降12。由此可見(jiàn)，火災(zāi)中直接承受著火焰烘烤的金屬壓力容器的爆炸危險(xiǎn)性是時(shí)刻存在的。 金屬壓力容器的超壓破壞一般為韌性破壞，是容器壁上產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)金屬材料強(qiáng)度極限而發(fā)生斷裂的破壞形式，它是由塑性變形導(dǎo)致的，塑性變形會(huì)使金屬

4、容器直徑增大、器壁變薄，容器破裂是變形過(guò)大的結(jié)果，韌性破裂的壓力容器其最大圓周長(zhǎng)增大率可達(dá)10以上。壓力容器破裂時(shí)，氣體膨脹釋放的能力大小與氣體壓力、容器容積以及氣體在容器內(nèi)的形態(tài)等因素有關(guān)。 二、內(nèi)裝液態(tài)介質(zhì)金屬容器的爆炸危險(xiǎn)性 如果金屬容器內(nèi)介質(zhì)為液態(tài)或液化氣體，往往在火災(zāi)狀況下會(huì)因?yàn)闇囟取毫Φ忍囟l件的變化而使介質(zhì)發(fā)生相變引起爆炸，主要包括介質(zhì)升溫被汽化、失去蒸氣壓平衡或接觸高溫物質(zhì)3種情況。 (1)液態(tài)介質(zhì)受熱超過(guò)臨界溫度發(fā)生爆炸 在密閉的金屬容器中，液態(tài)介質(zhì)都處于其臨界溫度之下，因?yàn)槌^(guò)這一溫度，任何壓力都不能將氣體液化。同樣，如果液態(tài)介質(zhì)在火災(zāi)中受熱輻射作用溫度逐漸上升超過(guò)了其固

5、有的臨界溫度，必然要吸收蒸發(fā)潛熱向氣態(tài)轉(zhuǎn)變，這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程會(huì)使其內(nèi)部壓力急劇升高。待液體完全汽化后，其壓力一般將上升至幾百個(gè)大氣壓以上，從而使容器因超壓而爆破。一些盛低沸點(diǎn)液體與液化氣體的金屬容器在火災(zāi)中發(fā)生爆炸都是因此所致。 (2)液態(tài)介質(zhì)失去蒸氣壓平衡發(fā)生爆炸 這種情況又叫平衡破壞型蒸氣爆炸，一般是容器內(nèi)溫度高于液態(tài)沸點(diǎn)時(shí)，由于受該溫度下蒸氣壓的作用，氣液兩相保持平衡。如果容器受沖擊或因其他原因出現(xiàn)裂縫，就會(huì)破壞這種平衡，高壓蒸氣會(huì)大量噴出，過(guò)熱液體也會(huì)因?yàn)槭フ魵鈮浩胶舛尸F(xiàn)不穩(wěn)定的暴沸狀態(tài)，伴有大量氣泡生成，液氣體積急劇膨脹，對(duì)容器壁產(chǎn)生的液擊現(xiàn)象，使之受到的壓力不斷增大(一般可達(dá)初始蒸

6、氣壓力的2-4倍)，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫擴(kuò)大、容器爆裂，蒸氣和暴沸的液體隨之大量噴出。高溫、高壓液體及氣體儲(chǔ)罐在火場(chǎng)中可能先破裂，既而介質(zhì)發(fā)生蒸氣爆炸。 (3)液態(tài)介質(zhì)接觸高溫物質(zhì)發(fā)生爆炸 部分液態(tài)介質(zhì)如低沸點(diǎn)液體(少量)接觸相對(duì)較多的高溫物質(zhì)后，會(huì)急劇升溫至沸點(diǎn)以上而迅速汽化，這時(shí)會(huì)發(fā)生另一類型的爆炸，為接觸型蒸氣爆炸，如將水噴人熱油中就會(huì)發(fā)生此類爆炸。著火的原油罐發(fā)生沸溢與噴濺現(xiàn)象也是這個(gè)道理，含有水分、黏度大、沸點(diǎn)在。100以上的原油或重油發(fā)生噴濺后，燃燒狀態(tài)急劇變化，巨大的火柱會(huì)從油罐中沖出，與準(zhǔn)溫態(tài)燃燒相比，火焰高度會(huì)增大數(shù)倍甚至幾十倍。所以在火災(zāi)撲救中，冷卻水進(jìn)入高溫介質(zhì)容器或燃燒時(shí)間較長(zhǎng)

7、的原油罐內(nèi)同樣有發(fā)生蒸氣爆炸的危險(xiǎn)。低沸點(diǎn)液體與高溫物質(zhì)之間互溶性越強(qiáng)、溫度相差越大，爆炸就越猛烈。 在火災(zāi)的特定環(huán)境中，無(wú)論金屬容器內(nèi)盛的氣態(tài)還是液態(tài)介質(zhì)都可能因方強(qiáng)熱輻射的作用而產(chǎn)生異常變化，這些變化最可能直接導(dǎo)致物理性爆炸，致使容器破裂、碎片飛散以及介質(zhì)噴濺，如果介質(zhì)是易燃、可燃物質(zhì)，還會(huì)因?yàn)闅怏w噴出產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象或由于金屬碎片撞擊作用而導(dǎo)致釋放能量更大的化學(xué)性爆炸與燃燒。據(jù)介紹，鋼桶、鋼罐的一般抗燒能力約在8分鐘左右，因此，在火場(chǎng)上處置火災(zāi)事故時(shí)一定要抓住有利時(shí)機(jī)，果斷采取降溫、轉(zhuǎn)移、遮蓋和在冷卻的前提下保持穩(wěn)定燃燒等措施，防止容器破裂與蒸氣爆炸的發(fā)生，。并注意觀察金屬容器出現(xiàn)的各類征兆，如變形、密封失效、發(fā)