鄒石橋，王華明，王曙

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410117）

引言

隨著節(jié)能環(huán)保的要求，在各種慶典場(chǎng)所，鞭炮機(jī)被廣泛使用。某六管鞭炮機(jī)在使用過(guò)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查、壁厚測(cè)定、化學(xué)成分分析、金相組織分析、力學(xué)性能試驗(yàn)和殘留物能譜檢測(cè)對(duì)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(cè)定

對(duì)爆炸氣瓶殘樣進(jìn)行壁厚測(cè)定，測(cè)量值在2.3mm-2.8mm之間，由于爆炸引起的材料伸縮，與設(shè)計(jì)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(duì)爆炸氣瓶殘樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見(jiàn)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(shí)間試驗(yàn)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(wú)碳貝氏體由晶界向晶內(nèi)生長(zhǎng)，晶內(nèi)為針狀鐵素體及少量珠光體，見(jiàn)圖3。過(guò)熱區(qū)金相組織見(jiàn)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(píng)定》評(píng)級(jí)為5級(jí)。

圖3 焊縫金相組織 50X

圖4 過(guò)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(yàn)

對(duì)爆炸氣瓶殘樣母材進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3?？芍撈勘ê?，母材拉伸試驗(yàn)中伸長(zhǎng)率大大降低。

表3 母材拉伸試驗(yàn)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(wú)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(duì)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(yàn)證性試驗(yàn)

2.6.1 電磁閥通氣驗(yàn)證性試驗(yàn)

電磁閥型號(hào)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(yàn)證

根據(jù)廠家提供圖紙和程序動(dòng)作時(shí)序分析，分別現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行功能驗(yàn)證。此鞭炮機(jī)采用型號(hào)為EM8P758的單片機(jī)控制，控制過(guò)程單片機(jī)CPU先發(fā)出充氣指令，2個(gè)電磁閥同時(shí)得電30毫秒，待2個(gè)進(jìn)氣閥完成充氣后，關(guān)閉2個(gè)電磁閥供電線圈。再延時(shí)30毫秒后打開(kāi)第一點(diǎn)火裝置，點(diǎn)火時(shí)間為10毫秒，然后按順序完成1-6點(diǎn)火裝置，點(diǎn)火裝置循環(huán)完成后，再延時(shí)30毫秒執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)動(dòng)作。

3 結(jié)論

通過(guò)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(guò)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(shí)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(wú)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?jī)?nèi)進(jìn)入氧氣，其所有者存在違規(guī)操作行為。