中小型船厂安全管理改进措施的研究(2)
P1/T1=P2/T2
式中:P1、P2为压缩前后的压力;T1、T2为压缩前后的温度。
事故中气体体积不变,从常温加压至25 MPa时,压缩初始温度T1为常温298 K(25 ℃),常压P1为1.013×105Pa(标准大气压下);压缩终了状态压力P2为2.5×107Pa,温度为T2。按照式(2)可以计算出理想状态下,压缩终了时气体的温度T2。
T2=P2T1/P1=73 543.9 K
由此可知,压缩终了状态的温度对压力变化非常敏感。然而实际的过程是复杂多变的,各种耗散效应、放热、散热特性都会影响到多变指数;实际生产过程中的气体多变过程线多是分布于定温线和绝热线之间,即多变指数n常在(1,k)区间内[3]。
由此可见,压缩气体至25 MPa很容易就能达到可燃物闪点温度。
2.3 气体压缩过程实例
本次事故中将气体加压过程类似于柴油机(压燃式内燃机)压缩冲程。柴油机燃烧曲线见图1。
柴油机燃烧过程分:滞燃期(A-B),缓燃期(B-C),急燃期(C-D),后燃期(D-E)。从图1中可以看出,压缩至B点时,缸内温度已经达到柴油闪点;从B点到C点气体继续被压缩,压力升高率急剧上升,温度就会急剧攀升,柴油混合物急速燃烧。
图1 柴油机燃烧曲线
由某柴油机台架试验数据表明,No.1气缸燃烧始点缸内压力为19.62 MPa,温度为350~450 ℃;压缩终了时缸内压力显示为20.34 MPa,温度将近650 ℃,此时进入急燃期。因此B点到C点发展迅速,温度急剧攀升,且温度均高于液压油闪点。
综上,事故中将混有大量油分的氧气加压至25 MPa,温度会轻易达到油分的闪点。发生燃烧三要素均已满足,发生燃烧不可避免。
3 相关规定
3.1 现场管理要求
现场气源瓶身油漆老化严重,使得施工人员误认为瓶身颜色是黑色,且气瓶标签污损严重难以辨认,导致误将氧气当作氮气作为试验介质,进而加速事故的发生。国家对气瓶警示与正确使用已有明确要求:气瓶标签和胶合剂所用的材料应在运输、储存和使用条件下经久耐用[4];作为识别瓶装气体的标志,充装氮气瓶体体色为黑色,氧气为淡(酞)蓝色[5];使用单位应做到专瓶专用,不得擅自更改气瓶钢印和颜色标志,气瓶使用时应立放,尤其是氧气瓶操作时机具等不应沾有油脂[6]。
3.2 现场安全防护要求
加压过程中人员正对管路进行查漏,造成重伤悲剧。在船舶生产过程中,对需在存在压力意外释放风险场所内的检验和试验活动,验船师或是检验人员可以参考IACS REC.140有关建议[7]进行, 中国船级社《检验安全客户指南》(2017)中也有相关要求。
IACS REC.140中F5.5条以及《检验安全客户指南》(2017)第3.7.1.9条都明确了加压过程禁止进行以查漏为目的工作。
IACS REC.140中F5.8条以及《检验安全客户指南》(2017)第3.7.1.11条都说明对特殊高压试验可以接受远距离见证方式。
IACS REC.140及《检验安全客户指南》对船舶领域生产活动中存在压力意外释放场合的检验活动分别从管理体系、技术层面、试验程序、人员防护,资质培训等方面给出了全面细致的建议。
4 改进措施
为避免此类事故的重复发生,有以下几点建议供参考:
(1)针对压力容器制定进场检查、定期排查、随时检查的制度。不符合标准的“带病”设备应坚决淘汰。
(2)当涉及高压试验时,图纸设计者应在图纸上明确试验介质,应遵循审慎原则处理以气体为介质的任何加压测试。
(3)针对存在压力意外释放风险的试验应纳入企业安全管理体系,制定施工许可程序以及安全检验核查表。涉及到的各方人员均应强制参加安全培训,做到参与各方应知应会的管理要求,试验前按照核查表逐项确认后方可进行。
(4)加强安全知识培训,抓好试验前安全须知通报。试验前,操作者要求熟悉操作流程,安全员了解风险源,防护措施功能完善。加压前全面检查试验管线,尤其是薄弱处(如接头、法兰、盲板、压力表等),无关人员清场,隔离装置布置合理;加压过程尽量缓慢,切不可一边加压一边作业;达到要求后尽量采用远距离见证,压力释放后方可进入现场检查试验结果。
高风险试验应实行如下准则:事前审批、事中谨慎、事后总结。
5 结语
安全生产事关人命安全,当面对国内船舶制造业基础薄弱,从业人员素质参差不齐,安全管理机制不健全的现状,加大安全管理的投入实际意义重大。本文从事故原因分析着手,针对在压力意外释放场合作业时,提出了识别与控制危险源、制定安全工作流程卡、人员培训与告知,安全防护配备与监督4条有针对性的安全管理改进措施,以期能为海事界不断提高人员安全管理水平施加积极的影响。
文章来源:《爆炸与冲击》 网址: http://www.bzycjzz.cn/qikandaodu/2021/0222/471.html