鞭炮機(jī)系統(tǒng)液化石油氣瓶爆炸事故原因分析

鄒石橋，王華明，王曙

（湖南省特種設(shè)備檢驗檢測研究院，湖南 長沙 410117）

引言

隨著節(jié)能環(huán)保的要求，在各種慶典場所，鞭炮機(jī)被廣泛使用。某六管鞭炮機(jī)在使用過程中，其系統(tǒng)內(nèi)液化石油氣瓶發(fā)生爆炸，造成嚴(yán)重后果和經(jīng)濟(jì)損失。

通過現(xiàn)場勘查、壁厚測定、化學(xué)成分分析、金相組織分析、力學(xué)性能試驗和殘留物能譜檢測對事故原因進(jìn)行分析。

圖1 鞭炮機(jī)系統(tǒng)示意圖

1 鞭炮機(jī)系統(tǒng)基本情況

鞭炮機(jī)系統(tǒng)由鞭炮機(jī)主機(jī)（含控制系統(tǒng)及其連接管線）、氣瓶、連接管線及其附件等三部分組成。

1.1 液化石油氣鋼瓶技術(shù)參數(shù)

表1 主要技術(shù)參數(shù)（YSP35.5通用）

2 技術(shù)鑒定

2.1 壁厚測定

對爆炸氣瓶殘樣進(jìn)行壁厚測定，測量值在2.3mm-2.8mm之間，由于爆炸引起的材料伸縮，與設(shè)計壁厚2.5mm有一定的偏差，但滿足氣瓶使用狀況下的強(qiáng)度要求。

2.2 化學(xué)成分分析

對爆炸氣瓶殘樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表2。分析結(jié)果表明，所使用的材料HP295的化學(xué)成分符合 GB5842-2006《液化石油氣鋼瓶》6.2的規(guī)定。

表2 DIOR-B調(diào)凝劑稠化時間試驗數(shù)據(jù)

圖2 液化石油氣瓶示意圖

2.3 金相顯微組織分析

2.3.1 焊縫金相組織

焊縫組織為白色鐵素體沿柱狀晶界分布，少量無碳貝氏體由晶界向晶內(nèi)生長，晶內(nèi)為針狀鐵素體及少量珠光體，見圖3。過熱區(qū)金相組織見圖4，組織為塊狀、針狀鐵素體+珠光體，晶粒較粗大，按CJ/T 31-1999《液化石油氣鋼瓶金相組織評定》評級為5級。

圖3 焊縫金相組織 50X

圖4 過熱區(qū)金相組織 200X

2.3.2 母材金相組織

金相組織如圖5、6所示，為塊狀鐵素體+珠光體。內(nèi)、外表面存在部分脫碳現(xiàn)象。內(nèi)表面脫碳深度約0.19mm，外表面脫碳深度約0.15mm。

圖5 母材內(nèi)表面金相組織 100X

圖6 母材外表面金相組織 100X

2.4 力學(xué)性能試驗

對爆炸氣瓶殘樣母材進(jìn)行拉伸試驗，試驗結(jié)果見表3?？芍撈勘ê螅覆睦煸囼炛猩扉L率大大降低。

表3 母材拉伸試驗結(jié)果

2.5 能譜分析

2.5.1 爆炸氣瓶殘片內(nèi)表面殘留物能譜分析

圖7 內(nèi)表面殘留物能譜分析結(jié)果

結(jié)果表明：殘片內(nèi)表面并無其他可疑介質(zhì)成分，內(nèi)表面碳與氧元素含量較高。

2.5.2 鞭炮機(jī)連接管內(nèi)表面殘留物能譜分析

圖8 連接管內(nèi)表面殘留物能譜分析結(jié)果

對鞭炮機(jī)系統(tǒng)連接管內(nèi)表面殘留物進(jìn)行能譜分析，內(nèi)表面碳與氧元素含量較高。

綜合分析氣瓶殘片內(nèi)表面及鞭炮機(jī)系統(tǒng)連接管內(nèi)表面殘留物能譜分析結(jié)果，內(nèi)表面碳與氧元素含量較高，應(yīng)為燃燒不完全產(chǎn)生的碳及氧化物。

2.6 控制系統(tǒng)驗證性試驗

2.6.1 電磁閥通氣驗證性試驗

電磁閥型號V2-2、電壓DC12、壓力為0-0.6MPa普通的電磁閥。采用12V直流電源裝置進(jìn)行電磁閥持續(xù)通電狀態(tài)，模擬在電磁閥輸入和輸出兩端分別通入氣體，確認(rèn)兩端口都有氣體輸出，此鞭炮機(jī)未采用方向控制電磁閥，可雙向通氣。

2.6.2 控制程序驗證

根據(jù)廠家提供圖紙和程序動作時序分析，分別現(xiàn)場進(jìn)行功能驗證。此鞭炮機(jī)采用型號為EM8P758的單片機(jī)控制，控制過程單片機(jī)CPU先發(fā)出充氣指令，2個電磁閥同時得電30毫秒，待2個進(jìn)氣閥完成充氣后，關(guān)閉2個電磁閥供電線圈。再延時30毫秒后打開第一點火裝置，點火時間為10毫秒，然后按順序完成1-6點火裝置，點火裝置循環(huán)完成后，再延時30毫秒執(zhí)行下一個循環(huán)動作。

3 結(jié)論

通過調(diào)查和技術(shù)鑒定，就該鞭炮機(jī)系統(tǒng)液化石油氣瓶爆炸的原因，得出如下結(jié)論：

（一）直接原因

鞭炮機(jī)在使用過程中，液化石油氣鋼瓶進(jìn)入了氧氣形成混合氣體，并達(dá)到爆炸極限，操作時產(chǎn)生回火發(fā)生化學(xué)性爆炸，導(dǎo)致事故的發(fā)生；

（二）間接原因

（1）事故鞭炮機(jī)主機(jī)上無回火防止裝置，電磁閥可雙向通氣，導(dǎo)致回火現(xiàn)象發(fā)生；

（2）事故鞭炮機(jī)液化石油氣鋼瓶內(nèi)進(jìn)入氧氣，其所有者存在違規(guī)操作行為。