二氧化碳气瓶瓶阀爆破片爆破浅析

1　发生爆破片爆破经过
　　2001年2月份天津某医院向天津某气体公司购买了两瓶液体二氧化碳。有一天接近中午，该院将两瓶液体二氧化碳从院内搬入五楼手术室进行手术前的仪器调试，习惯的进行气瓶测压（按规定应磅称法），一瓶压力为4.0MPa，而另一瓶为15.0MPa，但没有引起该院的注意和产生疑问（当时手术室温度为28℃）。两瓶液体二氧化碳在手术室大约放置半小时后，其中压力高的一瓶二氧化碳瓶阀上的爆破片突然发生爆破，且发生巨大的响声，瓶内的二氧化碳随之喷出，使在场的手术人员惊慌失措，手术室雾气腾腾，并使在场人员感到头晕。此时院长下令，将爆破片爆破了的那只液体二氧化碳钢瓶搬到楼下，并通知生产气体公司进行事故分析。大约4小时后，该瓶尚存有1/2以上的瓶身有挂霜现象。

2　事故的分析
　　该气体公司生产二氧化碳的工艺，系采用液体二氧化碳从贮槽由泵充装入钢瓶。经查找没有原始记录，出厂的产品没有按产品出厂复检制度严格把关。据操作工讲，上述两瓶液体二氧化碳充装时的环境温度在5℃，充装量为24公斤/瓶。
　　如当时充装液体二氧化碳环境温度在5℃，查液体二氧化碳的饱和蒸汽压力39.17kg/cm2（近似3.917MPa），与在手术室现场测压为4.0MPa的一瓶相接近。但当环境温度为28℃时，查液体二氧化碳的饱和蒸汽压则为68kg/cm2（近似6.8MPa），因而可能确认该瓶内液体二氧化碳充装量不会高于24kg。
　　对另一瓶测压在15.0MPa则不符，这显然是充装液体过多，使瓶上方容积过小，当温度升高后，导致爆破片爆破现象发生。
　　据知，上海劳动阀门厂生产的“齐威牌”QF-6氧气瓶阀所带安全片的技术条件是爆破压力为21±1.5MPa。该气体公司曾以10个瓶阀做试验，其安全片均在22.0MPa左右爆破。
　　以真实气体方程式计算气瓶上方容积和充装量，根据公式：
　　PV=ZRT R1=R2
　　P1V1/Z1T1=P2V2/Z2T2
　　得：V2=P1V1×Z2T2/Z1T1P2
其中：
　　P1=39.1kg/cm2(5℃时液体二氧化碳的饱和蒸汽压39.1+1=40.1[绝压])
　　V1=40-(40×0.67)=13.21L(气瓶上方容积，在5℃时，40L钢瓶中充装24公斤液体二氧化碳，充装系数为67%)
　　T1=275+5=278K
　　Z1=A1×T0/T（压缩系数与压缩度关系）
　　A1=0.143（查表只能取50kg/cm2，用试插法求得5℃的数据）
　　T2=273+5=278K（将测压150kg/cm2液体二氧化碳钢瓶搬上五楼测压时按5℃计算）
　　Z1=0.140
　　P2=150+1=151[绝压]
　　Z2=0.3028×273/278=0.2974（A2查表取150kg/cm2用试插法求得5℃的数据）
　　T1=T2
　　代入公式：
　　V2=40.1×13.2×0.2974/0.140×151=7.45L
　　故液体二氧化碳所占的容积为：
　　40-7.45=32.55L
　　查得在5℃时，液体二氧化碳密度为0.895kg/L
　　充装量=32.55×0.895=29.1kg
　　充装系数=32.55/40=0.813≈82%
　　说明充装系数由67%到82%，钢瓶上方容积仅有7.45L。
　　以上按真实气体方程式计算了测压为150kg/cm2的钢瓶所装液体二氧化碳量和充装系数。放置半小时后爆破片爆破，是由于手术室温度为28℃，气温的升高使得瓶内压力升高并达到爆破片爆破压力。可想而知，充装量过多是非常危险的，对于充装高压液化气体设置爆破片是很重要的安全措施。

3　结论
　　（1）最近国家质量监督局颁发的“质技监局签发[2000]25号”文件明确规定：工作温度60℃，充液量0.6kg/L，采用15.0MPa级气瓶。充液量0.6kg/L相当于30℃的液体密度0.596kg/L。充装系数60%，要比5℃充装系数67%更安全。
　　（2）这是一起因充装量过多而引起的事故。由于爆破片爆破，才免于更大事故的发生。购买带有安全爆破片的瓶阀，必须有合格证，否则不宜购买。
　　（3）充装液化气体必须遵守充装重量逐瓶复验制度，严禁过量充装，充装过量的气瓶不准出厂。
　　（4）称重衡器应保持准确，其最大称重应为常用称量的1.5～3.0倍。称重衡器应按有关规定定期进行校验。
　　（5）充装前的检查记录、充装操作记录、充装后复验和检查记录等应完整，一旦出现事故，能有原始记录提供分析。