一起配制特种混合气时发生的气瓶爆炸

摘要：介绍一起在配制混合气时的气瓶爆炸事故，造成1个死亡，3人受伤，对爆炸事故进行了全面分析，确定为化学爆炸。
关键词：特种混合气；配制；化学爆炸

1 事故发生简况
    上海市一个研究机构所属的特种混合气体配制充装站于2001年8月28日下午6时38分，正在配制特种混合气体终了时，一只铝合金气瓶突然发生猛烈的爆炸，当场将一名正在配气的工作人员炸死，另外炸伤三人。
    当时在配制气站内(室内)共有三人，一人为男性当场被炸死；另外两人在离爆炸点约3m左右的工作台旁，均被爆炸产生的巨大气浪将耳膜震破，身上多处被爆炸的气瓶及玻璃碎片击伤。而另一位伤者是从大门进入(离爆炸点约12m左右)送配制任务单来的女同志，也被爆炸时所形成的高压气浪将耳膜震破，身上也被附近门窗的玻璃碎片击伤。三位伤者均立刻被送往医院救治。
2 事故现场状况
    (1)配气室现场设在气体室大楼底层，进大门第三间，约20m²，三面是墙，室内为夹层顶，用水泥灰制成天花板。爆炸后配气室内的配气装置被扭曲破坏，天花板被震碎掉下，门及窗上的玻璃均被气浪击碎，室内堆放的数十只原料气瓶及成品气瓶均被震倒在地，配气室、仓库的门窗玻璃均被震碎。
    (2)爆炸的气瓶颈部被炸成三段。在爆炸现场收集到的气瓶碎片共160多片，其中气瓶瓶底碎片比较完整，从气瓶底部发现该气瓶材料批号为96—07。另外，从气瓶瓶口部位两片较大的碎片上发现该气瓶编号为958866，是上海高压容器厂洋泾分厂1996年11月制造出厂的产品。从出厂的产品技术资料中查到的爆炸气瓶为铝合金气瓶，材料为6351，气瓶的容积为8．4L，气瓶的直径为140mm，壁厚为7mm，瓶重为7．4kg。气瓶阀是上海气体阀门厂生产的QF-2lA气瓶阀，爆炸后瓶阀仍连接在瓶口的碎片上。充装连接管被炸断，瓶阀上的铜接头已裂动。
    (3)据爆炸点的目击者反映，气瓶爆炸时有明 火出现，故消防人员接报警后赶到现场进行灭火。 但亦使台上的原始记录损坏，无法从现场收集到被 爆炸的气瓶真实的充装混合气体原始记录。但从地 下残留物中收集到的碎纸片拼凑后发现有CH₄、C₂H6、C₃H₈、C₂H₄、C₃H₆、C₂H₂、H₂S、H₂、0₂、C0₂、 CO、N₂、Ar等标准混合气组分配气计划单。
3 对爆炸气瓶进行的检测
3．1 对爆炸气瓶的碎片进行化学分析
    从爆炸气瓶碎片材料分析结果与上海高压容器 厂提供的原始数据，确认本次爆炸气瓶为6351铝 合金，是Mg、Mn、Si系列的铝合金材料。
3．2 材料的力学性能
    经测试爆炸气瓶材料的力学性能和硬度，证明 符合相应的标准要求，气瓶材料选用是正确的。
3．3 气瓶碎片的断口分析
    (1)断口宏观形貌分析：断口是45°剪切方向 断开，断口由内向外扩展，局部凸凹不平，断口内 部无明显的制造缺陷。整个气瓶内壁没有被腐蚀的 情况。
    (2)断口微观形貌分析：将断口进行电子扫描 电镜观察，可以看到其断口特征为明显的韧窝状断 口，且韧窝呈岛状，说明材料具有很大的韧性。
3．4 对气瓶阀的解体分析
    经检查，发现瓶阀的膜片已破裂，在阀的膜片 外弹簧中顶杆及阀体内部局部有严重氧化被烧痕 迹，颜色是灰黑的，这说明在瓶内部发生过燃烧现 象。通过对烧损部位残留物能谱分析发现，硫含量 为6．35％，碳含量为26．73％，说明燃烧气体中有 含硫成分的气体存在。从8月23日被烧焦的混合 气组分配气计划单中也发现有H2S气体。
4 综合分析及结论
4. 1 物理爆炸可能性分析
    本次爆炸发生后，配气间几乎所有的设备均被 破坏，天花板、玻璃窗都被震碎。另外，爆炸气瓶 瓶底和瓶颈处尚有较大的坑状碎片，气瓶的筒体均 为小碎片，走廓内和隔壁及对面居室的玻璃均被震 碎，如此大的爆炸能量是一般物理爆炸不能达到 的。
    通过爆破压力的计算，气瓶材料在没有较大的 缺陷存在时，该气瓶的爆破压力应为39．9MPa。而 通过现场了解，本次充装气瓶时，背景气的气源压 力按国家标准规定氧、氮、氩在20℃时不得超过 15MPa(实际上一般值为13．5～14MPa的压力)；又 按国家标准物质的规定混合气体的充装压力最高为 10MPa，因此气瓶中的压力不可能达到气瓶的爆破 压力值，气瓶爆破后会存在一个爆破口，爆破口具 有塑性变形，因此爆破后不会发生这么多的碎片。 故这次气瓶爆炸并非物理爆炸。
4．2 化学爆炸的可能性分析
    化学爆炸是由化学变化造成的，其特征是爆破 前后物质的化学组成及化学性质都发生了变化。
    (1)根据爆炸现场的调查，爆炸配置混合气体 的场地上有原料气的品种如下：0₂、H₂、N₂、He、C0₂、CO、Ar、CH₄、 C₂H₂、 C₂H₄、NGG、 C₂H₆。 上述原料气归类可分为可燃气、易燃气、惰性气三 大类，这些气体在配置过程中含量超过一定值，即 达到爆炸极限时，就有可能发生爆炸事故。
    (2)通过对爆炸气瓶瓶阀的解体以及从瓶阀内 部提取燃烧残留物的能谱分析，证明燃烧物质中有 碳和硫元素存在，说明本次参与爆炸的物质是碳氢 及硫的化合物。
    综上所述，根据现场气体种类的分析、爆炸能 量的分析以及燃烧物质的分析，可以确认本次气瓶 爆炸事故定性为化学爆炸事故。