一、钢瓶超装的危害
　　民用液化石油钢瓶发生爆破事故的原因，常见的有以下几种情况：
　　①钢瓶制造质量低劣，焊缝存在超标缺陷，出厂未经严格检验或检验流于形式。
　　②采用了非钢瓶用钢材制造钢瓶。如个别制造厂为减少成本，用Q235等一般钢材替代15MnHP等钢瓶材料。
　　③使用环境潮湿，与煤球炉在一间房屋内长期使用，钢瓶被严重腐蚀，壁厚减薄，而又未按规定对钢瓶进行定期检验。
　　④充装时瓶内液体的实际充装量超过了允许的充装重量。这种现象往往在灌装秤失准或遇到熟人时发生。
　　上述4种情况在已发生的钢瓶爆炸事故中，属于第4种情况的占大多数。
　　液化石油气的体积膨胀系数比水大几十倍，而且随温度的升高而增大。当钢瓶的实际充装量超过了限定的充装质量时，若环境温度一旦升高，瓶内气相空间就会减小，并随温度的增加而发生满液现象。钢瓶达到满液时的温度由超装的数量所决定，超装的愈多，达到满液时的温度就愈低。如水容积为35.5L的YSP-15型钢瓶，其允许的充装质量为15kg，若在20℃的温度充装了16kg丙烷后，瓶内气相容积为3.5L，当环境温度达到50℃就被膨胀至满液。若在同为20℃时充装到17.8kg后，钢瓶当时就会满液。钢瓶满液后，若温度继续上升，瓶内液体的膨胀就会受到钢瓶容积的限制而处于受压状态。由于液化石油气的体积膨胀系数与体积压缩系数的比值平均在1.9以上，其膨胀量大大高于可压缩量，一旦温度上升，将导致满液钢瓶内的压力骤然升高，在温度升高到某一值时，瓶内压力就会超过瓶体的承压能力而使钢瓶发生爆破。因此，国家有关安全法规规定：钢瓶充装前要核定空瓶质量，充装后要进行二次检斤，严格控制在规定的充装质量之内，杜绝超装现象的发生。

　　二、钢瓶超装爆破的特征
　　液化石油气钢瓶因超装而发生爆破后，其特征主要表现如下。
　　①爆炸为物理性爆炸，而且在爆破前钢瓶一般都是处于静止状态。
　　②爆炸发生时的环境温度一般都不高，未超过60℃的允许环境温度。
　　③质量合格的钢瓶爆破后，都有比较明显的塑性破坏特征。质量不合格的钢瓶瓶体塑性差(钢瓶容积膨胀率小于10％)，其塑性变形不明显。
　　由上述特征可以看出，这种爆破事故的发生是因瓶内产生了很高的压力所致。GB5842—1996《液化石油气钢瓶》规定：民用液化石油气钢瓶的气密性试验压力为2.1MPa这是根据丙烯在60℃时的饱和蒸气压来确定的。由于液化石油气是一种由丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷等成分组成的混合烃类物质，与丙烯相比其混合组分的饱和蒸气压相对要低，因此液化石油气在60℃时，其混合组分的饱和蒸气压是达不到2.1MPa的。可见造成钢瓶内压力升高而爆破的原因还是过量充装了液化石油气。而各种规格钢瓶的允许充装重量值是由钢瓶水容积和液化石油气的充装系数来确定的，不超过此充装重量就能保证钢瓶内有足够的气相空间。液化石油气在瓶内处于饱和状态，只要瓶内有足够的气相区域，在60℃的环境温度下其内压力就不会超过公称压力值(2.1MPa)，而我们实际使用的环境温度是不到60℃的。所以说只要钢瓶不超装，除发生火灾或特殊情况外， 就不会发生超压爆破事故。

　　三、钢瓶满液时内压力变化的分析计算
　　设温度为t₁时，钢瓶被充满液体，所对应的内压力为t₁温度时的饱和蒸气压P₁。当温
　　度由t₁升到t₂时，瓶内压力为P₂，钢瓶容积由V₁膨胀到V₂，其容积增量为
 

V
₂-V
₁=3β0(t
₂-t
₁)=F
_v(P
₂-P
₁)V

V
₂=V
₁[1+3β0Δt+F
_v(P
₂-P
₁)] (2-2-1)

　　若不考虑钢瓶容积的限制，则液体体积将由V₁膨胀至3，液体体积增量为：
 

V3-V₁=β(t₂-t₁)V
V3-V₁(1+βΔt) (2-2-2)

　　由于液体的膨胀实际上受到钢瓶容积的限制，只能由V₁增到V₂，膨胀的体积受到压缩，则有
　　

式中β——瓶内介质在t₁至t₂时的平均体积膨胀系数，℃^-1，见表2-2-10；
　　β₀——钢瓶材料的线膨胀系数，可取β=1.2×10^-5，℃^-1；
　　α——介质在t₁和t₂时的平均压缩系数，MPa^-1，见表2-2-5；
　　F_v——钢瓶的容积增大系数，MPa^-1。在压力不超过材料的屈服极限时，F_v由气瓶的外、内径之比值K来确定，其数据见表2-2-6。
 

表2-2-5 液化石油气各组分的平均压缩系数／MPal

表2-2-6 钢瓶的容积增大系数／MPa-1

　　计算举例：
　　以充装了17.8kg丙烷满液的YSP-15型钢瓶为例，求：当环境温度升到28℃时， 钢瓶的内压力值。
　　解根据条件，已知：t₁=20℃，t₂=28℃，气瓶的K=D_外／D_内=1.02，
　　故F_v=4.74×10^-4MPa^-1。
　　由资料查得：P₁=0.817MPa，β=352×10^-5℃^-1
 

α=23.3×10
^-4MPa
^-1代入式(2-2-4)， 

　　已知钢瓶材料为15MnHP，其抗拉强度σb=450MPa，K=1.02，得其理论爆炸压力为：
 

　　液化石油气钢瓶在水压爆破试验时，实际爆破压力最低为9.8MPa，可见此时钢瓶内压力P₂已远高于理论爆炸压力Pb和水压爆破时的最低爆破压力，钢瓶可能已发生了爆破。
　　以上是对钢瓶超装的危害分析，液化石油气储罐的过量储装同样也存在这种危险。实际操作中对钢瓶控制充装重量，对储罐则用液位计控制储存液量。

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文章名称：《液化石油钢瓶超装的危险性》

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