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液氮容器安全防护措施
发布时间:  2011-1-7 9:57:46

        一、事发经过

  当日7:30时左右,2名当班工人象往常一样进入该公司车间做生产前的准备工作,7: 45时左右,车间内100升的液氮罐突然发生爆炸,2名工人当场被炸成重伤,经送医院抢救无效死亡。事发后,安监、质监、公安等部门组成的事故技术调查组对事故现场进行了勘查,确认该起事故是由车间内的一台100升液氮容器罐爆炸所致。受事故调查组委托,省特种设备安全监督检验研究院及时组织有关专家对该容器残骸进行了现场检验和分析。

  二、原因分析

  省特检院及专家对该容器残骸进行现场检测检验发现,内筒体表面纵向焊缝上存在一条长15毫米穿透性缺陷,增压管底部脱落口处有约5毫米长的未焊透,并认定:该液氮容器外筒体爆炸原因是因内筒体液氮泄漏到夹层中,液氮在短时间内迅速汽化,导致夹层空间压力升高,当压力升高至夹套材料强度极限时,致使容器外筒体发生爆炸。

  1、爆炸现场情况:外筒上封头爆炸后飞出,外筒筒体炸为平板,断口基本沿焊缝和热影响区撕裂,压力表脱落,爆破片堵塞,未见排气阀和安全阀。内筒体基本完好,仅上下封头局部变形,内筒体顶部中心接管断裂,增压盘管拉直,出液管和增压管管口拉断。爆炸后的容器残骸上已无任何产品标识。

  2、容器基本情况:使用单位未能提供出厂资料,现场也未见任何产品标识。经对某低温液体材料公司销售单位的询问,该容器于2004年底从外省某公司购买, 2005年初使用。在生产相同产品(灯泡)的其他厂家收集到同类型产品(液氮容器)的使用说明书,说明书上的容器规格、性能表中表明,YDZ-100型液氮容器的相关参数为:容量100升,工作压力<0.1MPa,静态日蒸发率<1.4%,直径×高度为Φ550mm×1250mm。通过对操作工的询问,也证实了该容器操作压力<0.1MPa。同时据反映,公司曾于2007年夏天对该容器抽过一次真空,年底或2008年初,该容器外壳距下环缝200mm处有结霜现象,面积大致为Φ50mm的圆。事故发生前,该容器曾于5月16日9:00时左右充装过100L液氮,使用至5 月16 日16: 30时下班,估计容器内尚存液氮量应在30L左右。

  3、对该容器进行了以下项目的检验: ①宏观检查:该容器对接焊缝高度普遍低于母材约0.1-0.2mm,内筒体顶部中心接管焊脚高度偏低,增压管底部接管有约5mm长的未焊透。 ②外观几何尺寸测量:外筒体直径约550mm,总高约1250mm;内筒体直径约490mm,总高约650mm。 ③壁厚测定:内筒筒体壁厚1.5mm,内筒封头壁厚2.5mm;外筒筒体壁厚1.9mm,外筒封头壁厚3.0mm。 ④渗透检测:内筒体外表面距上环缝210mm处纵缝有一长15mm的条形缺陷显示,后用内视镜观察内表面相应部位,也有缺陷痕迹显示,说明缺陷为穿透性。

  4、容器外筒体爆炸原因分析:该液氮容器因内筒体液氮泄漏到夹层中,液氮在短时间内迅速汽化,导致夹层空间压力升高,当压力升高到一定程度时,致使容器外筒体发生爆炸。

  分析认为内筒体液氮泄漏到夹层中可能的原因有以下几种:

   ①、由于纵缝存在15mm长的穿透性缺陷,内筒氮气(气相)渗入夹层中,使夹套真空度受损,绝热效果降低,导致内筒压力升高,由于无安全保护装置,使其压力在升高过程中,无法得到控制,当压力升高到一定值时,使增压管底部接管原有缺陷处开裂,液氮渗漏到夹层空间后汽化,夹层压力迅速升高导致外筒体爆炸。

  ②增压管底部接管原有缺陷处由于长期使用导致开裂,液氮渗漏到夹层空间后汽化,夹层压力迅速升高导致外筒体爆炸。

  ③16日下班后,工人未将排气阀打开或开度不够,使液氮经过十几个小时的自然蒸发后,内筒压力升高,由于无安全保护装置,压力继续升高,增压管底部接管原有缺陷处开裂,液氮渗漏到夹层空间后汽化,夹层压力迅速升高导致外筒体爆炸。

  ④设备未按规定定期维护保养。车间长期使用液氮罐,几乎每天有人操作,但在使用操作过程中没有能按照《使用说明》定期维修检查和保养,设备存在不安全的隐患,本质安全性不高,容器周边安全环境差。

  ⑤职工操作素质技能差。液氮罐操作工人未能经过必要的针对性的安全教育上岗,仅凭师傅口头传授操作技能。工人操作素质和技能较差,无安全操作规程,现场作业没有明确规定,导致班组工人安全操作存在漏洞。

  三、液氮的安全使用

  液氮(Liquid nitrogen)是一种特殊的工业制成品,广泛应用于精密仪表制造和医药、食品等工农业生产、日常生活,主要是冷冻贮存媒介。液氮来源于空气,空气中所含主要气体成分为氧气和氮气,其中,氮气约占空气的78.09%。液氮即为液化的氮气。

  1、液氮特性:液氮由于是由氮气压缩冷却的液体,其理化性质比较特殊。主要特性如下:

  ①超低温性:液氮的沸点为-195.8,液氮气化时每公斤可吸热48大卡。

  ②液氮是无色、无臭、无毒的液体。

   ③液氮的渗透性很弱,但当人体皮肤接触液氮时会受到严重冻伤。

   ④膨胀性:液氮是由空气压缩冷却制成,其气化时能恢复为氮气。据测每一立升液氮气化,温度上升15℃,体积膨胀约为180倍。

  ⑤窒息性:氮气本身不能致使人窒息,但在一定空间内,如果氮气过多而隔绝氧气,操作者也会引起窒息。据测定,10公斤液氮在10立方米的室内瞬间蒸发,可使空间氧气突然降到13%,造成空间缺氧。在此条件下,就能引起人的窒息乃至死亡。

  2、液氮贮存:液氮贮存种类一般可分为贮存罐、运输罐两种。贮存罐主要用于室内液氮的静置贮存,不宜在工作状态下作远距离运输使用;为了满足运输条件,运输罐主要有专项防震设计,除静置贮存外,还可在充装液氮状态下,作运输使用,但应避免剧烈的碰撞和震动;另外,在短时间、短距离内使用少量液氮时,也可以临时使用保温瓶(杯)等器具存放,但在用保温瓶(杯)等物贮存时,必须在瓶塞边缘切开一条牙签样大小的小沟,以便氮气的安全排出。

  3、液氮的安全使用:正常情况下,液氮贮存在密封式罐体时,要注意将液氮罐口保留一定缝隙,否则液氮气化时气体无法及时排出,极易造成爆炸事故。一般液氮罐的盖塞都留有一定的缝隙,在使用时千万不要人为将其堵塞。

   ⑴液氮使用注意事项: ①液氮是低温制品,在使用过程中要防止冻伤。 ②在液氮中操作及存取冷冻物品时速度要快,注意轻拿轻放,以免物品解冻,造成不必要的损失。 ③在使用和贮存液氮的房间内,要保持通风良好,以避免空间缺氧,造成人员窒息。 ④由于液氮不具有杀菌性,故接触液氮的用具要注意消毒。 ⑤液氮罐在运输过程中一定要固定好,以防震动和倒翻。 ⑥液氮罐长期贮存物品时,要注意及时补充液氮。

  ⑵容器的使用维护: ①在使用过程中,每天都应随时检查罐体的使用情况,发现罐体瓶盖上或上部有水珠和结霜情况,说明罐体质量有问题,应立即停止使用;在罐体无水珠或结霜现象时,可以用手触摸外壳 ,若感觉上部冷,下部热,这也说明罐体质量有一定的问题,即液氮日增损较大,应注意观察,防止液氮耗损,最好停止使用;同时在日常使用过程中,还要参照相关压力容器安全技术监察规程要求,定期对液氮罐及安全设施仪表附件进行检测校验,确保其安全完好。 ②使用前要认真检查容器相关安全仪表和附件,当仪表、附件处于完好的正常状态下,才能正确掌握和调整其所需压力和容量; 若发现外表挂霜,应立即停止使用,及时检验检测和维修。 ③液氮罐在充填液氮之前,首先要检查外壳有无凹陷,真空排气口是否完好;若被碰坏,真空度则会降低,严重时进气不能保温,这样罐体上部就会结霜,液氮损耗大,会失去继续使用的价值;充填液氮时更不能将液氮倒在真空排气口,以免造成真空度下降;同时,充填液氮前罐内要有少量液氮保持预冷状态。 ④液氮罐要存放在通风良好的阴凉处,不要在太阳光下暴晒。由于其制造精密及固有的特性,无论在使用或存放时,严禁液氮罐倾斜、横放、倒置、堆压、相互撞击或与其他物件碰撞,要始终保持罐体直立。 ⑤用于长期贮存时,则需要定期补充液氮,补充时一般应在液氮剩余量为总容量的三分之一为宜。 ⑥放进或取出冷冻物品时,要尽量使罐口打开时间短,以减少液氮消耗,也不要把提筒完全提出来。 ⑦严禁在容器盖上放置物体和密封颈口。 ⑧严禁用硬物清除颈管内的冻霜,以免损伤颈管。 ⑨液氮罐只用于盛装液氮,不允许盛装其他液体或混存。

  ⑶运输: ①运输时应使用海棉或其它软垫物品对液氮罐加以固定,预防翻倒。 ②正确选用运输罐(YDS-XB),禁止使用贮存罐作运输罐用。 



 
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