某铝材厂一宗重大爆炸事故的分析

苏智泰 钟汉通
[1]广州市荔湾钢管制品厂 [2]华南理工大学

文章主题:铝材厂 爆炸 事故分析 铝合金 熔铸

文章内容：1998年第4期某铝材厂一宗重大爆炸啊嵴牙.广州市荔湾钢管制品厂蒸堑查号怂研『丁.华南理工大学窿【编者按一本文报导的情况表明,生产的安全问题与生产人员的技术水平及一安全意识密切相关.必须引起各生产厂家及其主管部门的充分重视.本编辑部曾对南海,顺德等地多家铜铝型材厂家有过接触,有所了解.广东的各厂家生产工人几乎全是外来打工者,为此,我们也曾开办过铝型材生产技术培训班.报名要求学习者很多,但开班时报到学习的人却很少,据说是因为生产任务紧,离不开.据了解,他们不仅文化程度低,铜铝型材生产技术更是一无所知,只是培训了几天操作知识,根本谈不上技术水平.因此,大部份厂家的产品质量都存在着这样那样的问题,安全隐患很多.无法保证.我们曾给有关厂家提及过此问题,但并未引起重视.我们认为必须抓紧予以培训.建议其主管部门对各厂家的生产工人进行一次技术和安全考核,要求厂家订出培训计划和安全措施.抓紧培训,以保证我省铜铝型材产品的质量和生产安全.】摘要本文主要针对广末省南海市某铝材厂的一宗重大.暴炸事故中-产生这么大威力的破坏力进行理论计算与分析,探讨其产生.暴炸源的因索.结果表明.焙铝与冷却承接触瞬间产生大量高压蒸气,而妻尉膨胀,产生相当于当柏14具有的爆炸能量一造成人员7死5伤的重大事故.1现场生产设备情况铝材厂的铸铝车间,是熔铸铝台金捧材的车间.其主要设备如图所示.生产时,将熔炉内熔烁好的铝棱通过熔炉出口流进铝槽后,在铸模盘内分流到各个铸模腔(共32孔腔),经过模腔内夹套冷却水冷却成型,成型后的铝捧(180)莲渐下降由接捧平台托起.而接悻平台由卷扬机通过钢丝绳支吊同时按一定速度下降,以铸出长6米的铝捧材平台沉浸在冷却水井内,水井的溢水口距离操作地面低约0.1米.2爆炸事故发生时的简况爆炸事故发生时,据现场调查分析,约在开铸3分钟后,当铝捧已成型到0,38米长度时,铸造开始不稳定.其后约一分钟产生爆炸,据估计,当时,可能有数支铝棒由于"铸穿"丽失败,致使炉内约200公斤熔化铝液通过铸慎空腔流入水井上方的接棒平台的水面上.高温(约720℃)铝液与水?钟汉通华南理工大学教授(事故调查组成员)1998年第4期广东有色金属接触,使水急剧汽化,产生大量水蒸汽.蒸汽在水井平台与铸横底座之间狭窄空问内瞬问形成高压,高压蒸汽急剧彩胀产生爆炸.这就是产生爆蚱的直接原因.据爆蚱现场调查:①整个铸模平台(约重500公斤)爆炸时被掀起,撞到8米上方的厂房支承工字钢梁(约重1200公斤)上,把工字钢粱连同铸模平台冲飞到80多米远处落下.②在远离爆炸源400多米处找到一段未铸完的铝棒.长35米,直径180毫米.③距离爆炸源24米外的西北角砖墙全部倒塌(墙高约3米).④以爆蚱源为中心,冷却水井深度5米处炸成扇形大洼坑.@承接棒平台的四根钢丝拉断后,掀翻在爆炸大洼坑边绿的8米远处.⑥珊场操作人员8人,在爆炸后发现6人当场死亡,1人重伤送医院后不治,1人重伤,远离现场30米处有4人轻伤..3爆炸能量的来源及估算3,1爆炸能量来源据前人的试验研究结果表明,在760℃熔融铝和水接触时,尽管水和铝几乎没有化学反应进行,也会发生强烈的蒸汽爆炸.同时,熔融铝液在大气环境下的含氢量很少,约为0.9毫升/公斤,而空气中含氢量约0.(悼积百分比),远离空气与氢气混合气体的爆炸浓度范围(8.3～59,0),因此,在熔融铝表面与氢不会发生化学反应,而且熔铝表面层在空气中很快产生一层氧化膜,该膜阻止熔铝与大气中的氢进行化学反应.更不可能发生熔铝与大气中的微量氢发生爆炸.爆炸现场也未发现有燃烧的痕迹.综上所述.爆炸能量的来源唯有来自高压水蒸汽的急剧生成及剧烈搿胀形成爆炸.3.2爆炸能量估算①熔铝与水接触的热量衡算,计算条件及依据流入井内承棒平台上的熔铝按2计,铝液温度按720℃,铝液平均比热取.216千卡/公斤℃,熔化潜热取94.6千卡/公斤,井水的汽化潜热取539千卡/公斤,井内水温取5_..熔铝放热产生的水蒸汽量计算:气=/(术+)=<>2.<>0—0.<>(.<>7<>2.—0——--.<>1.—0——0———)—<>...<>0—<>——2———1——6——+—.<>2.<>0.—0—————9——4.<><>——6一(100—50)+539酉45704=77<>6水蒸汽的体积#^一77.61.6738=129②产生的水蒸汽压力的估算:由于是瞬时流入井内200熔铝,在很短时间内产生129的蒸汽,而当时井内水面与铸模平台底部距离估计约0.30米(实际铝棒长度平均约0.35米,铸模长度约0.05米),水井截面尺寸为1.6.6.承棒平台上有32根180的铝棒占去一部分蒸汽空间,按上述条件计算得到蒸汽净空间为;?=一目-=(1-61.60.3)一(32×0.3×3.1416×0.065)0.64按瞬时定容升压过程计算,水蒸汽压力升高可视为蒸汽体积量急剧增加而蒸汽空间不变,则蒸汽压力与蒸汽量成正比而提高,瞬时蒸汽压力按下式估算(温度变化不计)=2,则×._=20.12.实际上,由于井面与铸模平台底部有一距离,约有0.54侧截面可供蒸汽流出,因此,井内蒸汽不是完全密封的,蒸汽产生及升压也要少量时间,水蒸汽也有可压缩性等因素,不可能达到这么高的蒸汽压力,为此.按保守的估计,水蒸气压力在1998年第4期爆炸前瞬间最小可达估算压力的%,即取;20.12/2;10.06,@水蒸汽爆炸能量估算按干饱和蒸汽的爆炸能量计算公式:;?.式中:一水蒸汽体积..一千蒸气爆炸能量系数.?/.由表2—38查得.在≥3.1时.≥7.7×0.,今取=3.1.;7.7×10.的保守估算方法.6—7.7×0.×129=9.933×10'?;790..按此爆炸能量换算为当量:=/4230=231.4.由以上估算可知,此次爆炸的能量相当于231.4炸药量的爆炸威力.是否符合爆破现场的破坏情况,下面再作进一步分析计算,其结果将证明这个估算是合理的.4爆炸后现场破坏威力的分析与爆炸能量的比较4.1爆炸时现场冲击波压力()及其效应