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                1. 主題顏色

                  管道燃氣泄漏原因分析

                    一、前 言

                    隨著經濟的發展和人民生活水平的提高,城市和工業用燃氣日益廣泛。據統計,我國許多城市的氣化率已達到80%,基本接近于日本、美國、香港和臺灣等發達國家和地區的水平。管道輸送是燃氣輸配的主要方式,燃氣雖然是一種潔凈衛生、使用方便的能源。然而,它卻是一種極其危險的氣體。如果管理不善或使用不當,一旦泄漏,將會給人們帶來災難,使人中毒、甚至死亡。例如,山東濟南市95年“1.3”電纜溝爆炸事故,造成2.2公里的電纜溝被摧毀,7輛汽車被砸壞,49人受傷,13人死亡。事后專家鑒定事故的原因是由于地下燃氣管道破裂,導致燃氣竄入電纜溝,遇明火引起了爆炸。從這個案例我們可以看出,地下燃氣管道故障存在極大的火災危險性,我們對這些事故原因進行歸納、分析,對泄漏點的查找,火災原因的認定以及今后的防火工作將起到積極的作用。

                    二、燃氣的火災危險性

                    城市民用燃氣和工業用燃氣是由幾種氣體組成的混合氣體,其中含有可燃氣體和不可燃氣體。可燃氣體有碳氫化合物、氫和一氧化碳;不可燃氣體有二氧化碳、氮和氧等。

                    燃氣的種類很多,主要有天然氣、液化石油氣、人工煤氣。天然氣的主要成份是甲烷,液化石油氣的主要成份是丙烷、丁烷,均不含有毒的一氧化碳,泄漏后相對比較安全,但天然氣和液化石油氣熱值高,燃燒時注意提供足夠的空氣,否則燃燒后易產生一氧化碳,在密閉不通風的環境下容易導致人身中毒或缺氧窒息,人工煤氣的主要成份為一氧化碳與氫氣,泄漏后易導致人身中毒事故,所以要嚴防泄漏;純天然氣的爆炸極限為5%~15%,人工煤氣爆炸下限為5%左右,上限一般在40~70左右,最高可達70%,液化石油氣的爆炸極限為1.5%9.5%,三種燃氣的爆炸下限都很低,泄漏與空氣混合后濃度易達到爆炸下限形成爆炸性混合氣體。

                    通過分析管道燃氣的特性,我們可以看出它們存在下面一些火災危險性:

                    (一)易擴散性

                    擴散性是指物質在空氣中以及其它介質中的擴散能力,管道燃氣的擴散能力取決于密度和擴散系數兩個重要因素。從理論上講,管道燃氣的擴散能力越強,火勢蔓延就越快,火災燃燒面積相應擴大,火災波及的范圍也越大。表2—6—1列出了兩種燃氣的密度和擴散系數。

                    表2—6—1燃氣的密度和擴散系數

                    燃氣名稱天然氣煤氣

                    密度0.550.90

                    擴散系數0.1960.184

                    (二)易燃燒性

                    管道燃氣易于燃燒的主要原因:一是氣態,經過燃燒的歷程少;二是管道燃氣的最小點火能量低;三是它們的火焰傳播速度較快。表2—6—2列出了兩種燃氣的點火能與火焰傳播速度:

                    表2—6—2天然氣與煤氣的火焰傳播速度和最小點火能量

                    燃氣名稱天然氣煤氣

                    火焰傳播速度(m/s)0.670.7~3.1

                    最小點火能量(mj)0.280.20

                    (三)易爆炸性

                    在管道燃氣火災事故中,約有一半以上都是首先由爆炸引起燃燒的,實踐證明,爆炸極限越寬,火災危險性越大;例如,天然氣的爆炸極限為5%~15%,焦爐煤氣5%~36%,發生爐煤氣20%~74%,水煤氣6%~72%,因此,它們的火災危險性依次增加。

                    三、管道燃氣泄漏原因分析

                    管道燃氣泄漏的原因很多,也很復雜,歸納起來主要有:生產制造、安裝施工、使用、安全管理等幾個方面的原因。

                    (一)生產制造方面的缺陷

                    燃氣管道在生產制造過程中,可能產生各種各樣的缺陷,尤其是鑄鐵管更為嚴重,所以,在這里著重介紹鑄鐵管在生產制造方面可能發生的缺陷。

                    1.氣孔

                    氣孔產生在鑄件表面或內部。形狀有圓的、長的及不規則的,有單個的,也有聚集成片的,氣孔的內部都很光滑,顏色為白色或一層暗色。

                    氣孔的存在會引起管道的局部應力集中,誘發裂紋,為今后的燃氣泄漏事故埋下隱患。

                    2.縮孔與縮松

                    縮孔與縮松是由于鑄件中液體金屬凝固時所產生的體積收縮,得不到足夠的金屬液補充而造成的缺陷。

                    縮孔產生在鑄件內部,形狀不規則,孔內粗糙不平,晶粒粗大。

                    縮松在鑄件內部呈細小、分散狀分布,它聚集在一處或多處,晶粒粗大,各晶粒間有很小的孔眼,水壓實驗時會滲水。

                    3.裂紋

                    按產生裂紋的溫度不同,可分為熱裂和冷裂、熱裂是在高溫下產生的,其裂開處的表面被嚴重氧化,裂紋沿晶界通過,呈彎曲形;冷裂是在較低的溫度下形成的,其裂縫表面未被氧化,裂紋穿過晶粒呈直線狀。裂紋產生的基本原因是由于鑄件在冷卻時收縮大,且不均勻,使鑄件產生很大的內應力,當這種內應力超過鑄件本身的強度極限時便會產生裂紋。由于裂紋導致事故的案例也有,如濟南“1.3”爆炸事故,其泄漏就是因為”脆性裂紋”所致,造成裂紋的原因是鑄造缺陷,管基有石塊以及受動靜載和溫度變化諸方面因素造成的。

                    (二)安裝施工缺陷

                    在燃氣管道的安裝施工過程中,可能產生一些缺陷,比如說,工人的安裝技術水平、焊接質量等等。目前我國燃氣管道按管材分主要有鑄鐵管、鋼管、塑料管,不同材質的管道在安裝施工的過程中連接的方式也不相同。其中鋼管一般采用焊接方式連接,根據對燃氣火災的統計,得知有很大一部分泄漏事故與管道的焊接質量有關。例如:1997年12月7日,濟南市南郊郎茂山地區正在使用的燃氣主管道發生泄漏(輸送50%液化石油氣與50%空氣的混合氣),焊縫中存在的焊接缺陷是造成燃氣泄漏的主要原因。該管道在施工中,執行焊接工藝不嚴格,未能準確的把握好焊口的組對間隙,造成焊縫根部整圈未焊透深約3mm,這一缺陷減小了焊縫的有效壁厚,又促成了應力集中源的存在,所以在經過一段時間的運行后,焊口斷裂造成泄漏。

                    管道焊接缺陷主要有以下幾種:

                    1.焊縫的外部缺陷

                    外部缺陷位于焊接接頭的表面,用肉眼或低倍放大鏡就可以看到。

                    (1)焊縫尺寸不符合要求

                    這類缺陷主要表現有以下幾種:

                    a.焊縫表面粗糙,魚鱗紋不整齊。

                    b.焊縫寬度太寬或太窄。

                    c.焊縫余高過高即焊縫上熔焊金屬堆得過高或焊縫未被熔焊金屬填滿。

                    (2)咬邊

                    咬邊是由于電弧將焊縫邊緣熔化后沒有得到熔敷金屬的補充而在焊縫和母材之間留下的缺口。過深的咬邊不但會減弱焊接接頭的強度,更重要的是,咬邊造成的應力集中有可能成為疲勞破壞的發源地。

                    (3)弧坑

                    弧坑是指焊縫收尾處的下陷現象弧坑的存在往往使該處強度減弱。

                    (4)燒穿

                    燒穿是熔化焊中的一種常見的缺陷。其產生的主要原因是對焊件的加熱過甚。

                    2.焊縫的內部缺陷

                    (1)未焊透

                    母材與熔敷金屬之間或母材之間局部未熔合的現象稱為未焊透,邊緣未焊透和層間未焊透等。未焊透不僅使焊縫強度削弱,更重要的是,它有一個如矩形的缺口,會引起嚴重的應力集中,容易誘發裂紋使構件破壞。因此在構件中發現未焊透缺陷,必須鏟除,重新補焊。

                    (2)氣孔

                    在焊接過程中,由于焊縫金屬中的氣體未充分逸出,而在焊縫金屬內部或表面形成的孔穴稱為氣孔。

                    (3)夾渣

                    在焊縫金屬內部或熔合線上存在的非金屬夾雜物稱為夾渣

                    氣孔和夾渣的存在,減少了焊縫的截面,削弱了焊縫的靜拉伸強度。

                    (三)使用過程的缺陷

                    燃氣管道在運行過程中會受到外界因素的破壞,主要包括人為方面的破壞和自然環境的腐蝕作用。

                    1.人力方面的因素

                    (1)外界交叉施工造成燃氣管道破壞。

                    據有關人士介紹,由違章施工造成燃氣管道破損引起的事故約占事故總數的50%左右。另據調查,上海市近十年發生20起由于燃氣管道泄漏爆炸造成的人員傷亡事故,除一起屬腐蝕外,其余19起均是由于外界施工破壞引起的。有資料報道:由其它工程施工對燃氣管道的損壞和破壞引起的管道爆炸事故,占燃氣管道事故總數的60%以上。

                    我國城建系統內大約有城市燃氣管道3萬公里,由于地下管線沒有統一規劃,各自為政,管理涉及的部門較多,難于協調,所以在外界施工的同時,有損壞燃氣管道的現象。例如,1994年11月22日,湖北武漢市漢口威格大廈工地因基礎開挖,引起地面局部裂陷,造成地下煤氣管道開裂,外泄煤氣10萬立方米,幸虧當地有關部門采取有效措施,才避免了一起爆炸事故的發生。這類事故國外也有,例如:。1995年4月28日上午7時30分,韓國的大邱市地鐵工地發生煤氣爆炸事故,死亡受傷180人。據調查原因是一位工人不慎將埋設地下1.7m深的煤氣管道鉆出直徑為80mm的洞,高壓煤氣竄入相鄰的雨水排放管道遇汽車火花導致爆炸。

                    (2)違章建筑占壓燃氣管道日趨嚴重。

                    一些單位和個人受經濟利益驅使,常常忽視安全管理,看見街道兩旁有空地,就審批搞“三產”、擺攤點、建市場,尤其是一些新興的專業市場和新建小區,這種現象有增無減。

                    據調查,沈陽市目前有52528米的燃氣管道被違章建筑覆蓋,其中有一部分是永久性建筑。沈陽九路市兩條2500米長的煤氣管線和設施長期被門市房壓在下面無法檢修,且到處是火種和火源,如同一顆中磅炸彈放在人海當中,時刻威脅著每天20萬流動人口和洞街居民的生命財產安全。由于受外界壓力作用改變了管道應力條件,增加了管道破壞的危險性,因此導致燃氣管道破裂事故時有發生。例如:1996年2月18日,江蘇省揚州市南門街居民樓樓側地下過路煤氣管道由于敷設過淺,管道連接件三通管受壓破裂后煤氣泄漏形成爆炸氣體,遇明火爆燃,造成房屋倒塌,死亡9人,傷5人的事故。

                    (3)用戶使用不當或誤操作造成泄漏事故

                    a.不懂得或不熟悉燃具的使用方法,不了解燃氣閥的旋轉方向或所控制的燃燒器,

                    例如:欲開啟烤箱的燃氣閥,而誤把上部炊事用的燃氣閥打開,又未經仔細檢查就匆忙離去,就會造成大量的燃氣泄漏。

                    b.使用燃具時不夠專心,點著火后就去做別的工作,而水壺、粥鍋、奶鍋等器具內的水、粥、乳之類的物品燒開后溢出器具外。把火焰澆滅,而使大量的燃氣放散到房間內。在點燃灶具時,燃氣閥已開起而燃燒器未點著火,就誤以為點著火而離去。

                    c.燃氣灶質量不合格或用戶只注重使用燃具,不注意保養和維修,造成燃氣閥缺油、無油或鎖緊螺母松動,引起漏氣。

                    d.用戶已發現漏氣事故,由于處理不及時或處理方法不當,而引起爆炸或火災。

                    2.腐蝕缺陷

                    腐蝕是管道使用過程中常見的一種缺陷,其原因是金屬材料與介質接觸產生化學或電化學變化而引起的。管道腐蝕的部位可以是內壁也可以是外壁。由于管道壁受腐蝕而導致泄漏的事故也有。如:1997年8月5日凌晨3時零5分,四川省石油管理局川東開發公司由大竹經渠縣,南充輸往成都直徑為426mm的天然氣集輸管道由于內壁受腐蝕造成泄漏,在位于大竹縣北鄉云臺村茍家坡210和318國道交匯的公路旁發生爆炸,致使3個農業合作社15戶63人受災,10人受傷,兩條國道線和渝達光纜中斷,經濟損失達250萬元。

                    (1)外壁腐蝕

                    外壁腐蝕同樣可以在架空或埋地管道上發生。架空鋼管的外壁用油漆覆蓋層防腐,埋地鋼管的化學腐蝕是全面性的腐蝕,在化學腐蝕作用下,管壁厚度減薄是均勻的,所以從鋼管受到穿孔破壞的觀點來看,化學腐蝕的危害性不大,故通常埋地鋼管的腐蝕以電化學腐蝕為主。

                    (2)內壁腐蝕

                    水在內壁生成一層親水膜,形成了電池腐蝕的條件,產生電化學腐蝕。還由于輸送的燃氣中可能含有硫化氫、二氧化碳、氧、硫化物或其它腐蝕性化合物直接和金屬起作用,引起化學腐蝕。因此,在架空或埋地鋼管的內壁一般同時存在化學腐蝕和電化學腐蝕。內壁防腐根本措施是將燃氣凈化,使其雜質達到允許值以下。還可以在管道內壁用合成樹脂或環氧樹脂等作內涂層,可防止管道內壁的腐蝕,并能降低管壁的粗糙度,相應的提高管道的輸氣能力。

                    (四)安全管理方面的缺陷

                    1.燃氣管道原始資料不全,技術狀況不明。

                    在現實情況下,由于種種原因,例如,燃氣管理部門出現人員調動情況,使得燃氣管道原始資料遺失,致使新上任的人員無法了解管線的具體情況。為了最大限度的發揮管線的輸氣能力,盡可能延長管線的使用期限,減小輸耗,安全可靠的供氣,管線管理人員必須對管線走向,管道埋深,管線規格及管道腐蝕情況十分清楚,并熟悉管線經過地帶的地形、地物、地貌,密切監視有無滑坡、威巖塌陷、洪水沖刷、河流改道情況,以便預先采取措施,防止管線斷裂和破壞,還應注意周圍交通情況,一旦需要搶修管線時,就可以合理地準備施工機具,及時到達現場進行快速搶修。

                    2.對燃氣管道管理認識不足。

                    燃氣管理部門對制度落實不完善,落實不到位,缺乏成套的巡線、檢測、查漏制度和機制。

                    燃氣管理單位平時應加強管理,制度要堅持落實到位,不能走形式應制定切實可行的成套檢測、查漏制度和機制。

                    日常維護管理的要求功夫下在平時,比如,燃氣管道沿線必須安裝里程樁,因為它是管線位置和走向的標志;還有露置外面用來保護管線和保證線路穩固的護坡保坎等設施,如發現損壞,應及時修復,平時要加強檢查維修。

                    3.檢驗欠帳現象嚴重。

                    有的企業從開始到使用,多年一直未進行定期檢驗。管內積水是造成管線內腐蝕和管線堵塞,輸氣能力下降的主要原因。搞好脫水、分離、清管工作是長輸管線日常管理工作的重要內容。有的企業在思想上存在重使用輕管理的弊病,對檢驗與檢修,生產間的矛盾難以兼顧,不能按時檢驗維修。

                    四、加強管理確保安全使用的具體措施

                    (一)嚴密規劃、協調工作

                    城鎮燃氣管理工程是一項全社會的基礎工程,客觀上要求規劃、城建、市政、公用、勞動技術、電力電信、消防等部門密切配合,協調工作。我們建議這些部門進行聯合辦公,或固定專人定期或定時互通情況,并形成一種制度固定下來。規劃建設部門在編制市區發展規劃時,要充分聽取和論證市政、電信、電力部門的發展計劃,必要時邀請各部門專家”會診”,以便制定合乎客觀實際的,科學的規劃,使城鎮燃氣管道的建設盡可能在確保安全第一的情況下正常發展。

                    (二)嚴格選材,嚴把工程質量關。

                    施工前,公用、勞動、技術等部門要聯合對所選用的管材設備進行的檢查和檢測,特別是對將要作高壓管線的材料,更要嚴格篩選.在目前市場經濟條件下,要教育質檢人員提高認識,增加責任感、使命感,并制定相應的責任制,采取填寫責任狀、檢測簽名等形式,切實把好選材和施工質量關。在施工中,如發現有不按原計劃圖紙設計施工的現象,要立即堅決制止,并處罰有關責任人。工程驗收時,公用、規劃、建設、城建、勞動、技術、消防部門進行竣工驗收,對不符合要求的工段,要堅決返工,并嚴肅處理責任人。唯如此,才能把燃氣管道的先天性隱患消滅在萌芽之中。

                    (三)建立健全各項制度,加強后期管理。

                    1.加強有關法規、技術標準的學習,提高認識,克服重使用、輕管理的思想,增強安全意識。

                    2.組織落實:建立嚴格可行的管理體系和工作程序,落實崗位責任制。

                    3.制度落實:制定、完善有關燃氣管道的設計、安裝、使用、檢驗、修理、改造等各項管理制度。

                    4.具體工作中抓好制度的實施:對于新建燃氣管道,必須要求有設計和安裝資格的單位進行設計和安裝;燃氣管道技術檔案要求的設計資料、安裝竣工圖,管材管件質證書,管道施工記錄,閥門試驗記錄、系統試驗記錄等資料的搜集,整理建檔;竣工驗收和役前檢驗重點是設計安裝資料審查,外觀質量檢查,內在質量和可疑部位的抽查,發現問題及時解決。

                    (四)做好安全宣傳教育工作

                    近幾年,在這方面的宣傳力度還很不夠,有很多群眾甚至不知道燃氣管道的危險性,還有一些單位認識不足,對燃氣管線保護不力。出現這樣的現象主要是宣傳教育更不上,宣傳力度更不上,宣傳力度不夠大,不夠深,不夠廣。因此,要大力做好安全教育工作,采取印制宣傳片,播放電視新聞,舉辦安全知識競賽等形式,在全社會造成一種人人講燃氣管理安全的氣氛。

                    五、燃氣泄漏后的補救措施

                    首先,迅速報告就近消防部門,消防部門接警后應及時通知醫院和供氣等部門配合,立即奔赴現場弄清情況,制訂出撲救計劃。

                    其次,要在事故現場和周圍劃出危險區域并布置崗哨,防止非搶救人員帶入或引起中毒。進入燃氣(煤氣)危險區的消防人員必須配戴氧氣呼吸器,不能采用口罩或其它不能防止一氧化碳中毒的器具。

                    再次,在事故處理中所有人員必須服從統一的領導和指揮,迅速將殘余煤氣處理干凈,同時還要嚴防各種點火源,以防止發生爆炸事故。

                    最后,在事故原因未查明前,不得向燃氣設施恢復供氣,對在撲救中中毒的人員要及時送醫院進行救護,特別嚴重的要現場進行救護,即做人工呼吸并使用蘇生器,待恢復知覺后送高壓氧倉進行治療。

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