1. 氣態(tài)介質容器的爆炸危險性

內(nèi)盛介質為氣態(tài)的容器一般均為壓力容器,金屬壓力容器的選擇、制造與檢驗都有很高的要求,盡管如此,壓力容器的爆炸事故也從未被終止,據(jù)國外一家統(tǒng)計機構的調查,每萬臺工作狀態(tài)的壓力容器每年發(fā)生事故約為13.3起。火災中金屬容器的爆炸危險性更大,主要源于兩個方面：一是外部環(huán)境,由于處在火場強烈的輻射熱下,加上本身具有較強的導熱性,容器溫度會迅速上升,致使內(nèi)部氣體壓力不斷增大,容器可能因超壓而爆炸；二是金屬容器材料因高溫影響強度有很大下降,失去原有的耐壓功能而發(fā)生爆炸。實驗數(shù)據(jù)表明,壓力容器在火災條件下單位時間內(nèi)的吸熱量為：

Q=225A^0.82

式中,Q——容器吸入熱量(kJ/h);

A——容器受熱面積(m²)

一般金屬壓力容器材料的最高使用溫度為400~500℃。高于這個溫度,材料的強度指標將會大幅度下降,如碳鋼在溫度達到500℃時,其屈服強度將下降1/2.由此可見,火災中直接承受著火焰烘烤的金屬壓力容器的爆炸危險性是時刻存在的。

金屬壓力容器的超壓破壞一般為韌性破壞,是器壁上產(chǎn)生的應力超過金屬材料強度極限而發(fā)生斷裂的破壞形式,它是由塑性變形導致的,塑性變形會使金屬容器直徑增大、器壁變薄,容器破裂是變形過大的結果,韌性破裂的壓力容器其最大圓周長增大率可達10%以上。壓力容器破裂時,氣體膨脹釋放的能力大小與氣體壓力、容器容積以及氣體在容器內(nèi)的形態(tài)等因素有關。

2. 液態(tài)介質容器的爆炸危險性

如果金屬容器內(nèi)介質為液態(tài)或液化氣體,往往在火災狀況下會因為溫度、壓力等特定條件的變化而使介質發(fā)生相變引起爆炸,主要包括介質升溫被汽化、失去蒸氣壓平衡或接觸高溫物質3種情況。

(1) 液態(tài)介質受熱超過臨界溫度發(fā)生爆炸

在密閉的金屬容器中,液態(tài)介質都處于其臨界溫度之下,因為超過這一溫度,任何壓力都不能將氣體液化。同樣,如果液態(tài)介質在火災中受熱輻射作用溫度逐漸上升超過了其固有的臨界溫度,必然要吸收蒸發(fā)潛熱向氣態(tài)轉變,這個相變過程會使其內(nèi)部壓力急劇升高。待液體完全汽化后,其壓力一般將上升至幾百個大氣壓以上,從而使容器因超壓而爆破。一些盛低沸點液體與液化氣體的金屬容器在火災中發(fā)生爆炸都是因此所致。

(2) 液態(tài)介質失去蒸氣壓平衡發(fā)生爆炸

這種情況又叫平衡破壞型蒸氣爆炸,一般是容器內(nèi)溫度高于液態(tài)沸點時,由于受該溫度下蒸氣壓的作用,氣液兩相保持平衡。如果容器受沖擊或因其他原因出現(xiàn)裂縫,就會破壞這種平衡,高壓蒸氣會大量噴出,過熱液體也會因為失去蒸氣壓平衡而呈現(xiàn)不穩(wěn)定的暴沸狀態(tài),伴有大量氣泡生成,液氣體積急劇膨脹,對容器器壁產(chǎn)生的液擊現(xiàn)象,使之受到的壓力不斷增大(一般可達初始蒸氣壓力的2~4倍),進而導致裂縫擴大、容器爆裂,蒸氣和暴沸的液體隨之大量噴出。高溫、高壓液體及氣體儲罐在火場中可能先破裂,既而介質發(fā)生蒸氣爆炸。

(3) 液態(tài)介質接觸高溫物質發(fā)生爆炸

部分液態(tài)介質如低沸點液體(少量)接觸相對較多的高溫物質后,會急劇升溫其沸點以上而迅速汽化,這時會發(fā)生另一類型的爆炸,為接觸型蒸氣爆炸,如將水噴入熱油中就會發(fā)生此類爆炸。著炎的原油罐發(fā)生沸溢與噴濺現(xiàn)象也是這個道理,含有水分、黏度大、沸點在100℃以上的原油或重油發(fā)生噴濺后,燃燒狀態(tài)急劇變化,巨大的火柱會從油罐中沖出,與準溫態(tài)燃燒相比,火焰高度會增大數(shù)倍甚至幾十倍。所以在火災撲救中,冷卻水進入高溫介質容器或燃燒時間較長的原油罐內(nèi)同樣有發(fā)生蒸氣爆炸的危險.低沸點液體與高溫物質之間互溶性越強、溫度相差越大,爆炸就越猛烈。 （段志陽 劉永宏 強海宏）