一、事故經(jīng)過(guò)和危害

    1978年7月11日14點(diǎn)30分左右，在西班牙連接巴塞羅那市和帕倫西亞市的高速公路的旁道上行駛的液化丙烯罐車(chē)發(fā)生爆炸，使地中海沿岸側的一個(gè)露營(yíng)場(chǎng)遭到很大破壞。事故造成215人死亡，67人受傷，約100輛汽車(chē)和14棟建筑物被燒或遭到破壞。

     事故發(fā)生在位于巴塞羅那市和帕倫西亞市中間埃布羅河三角洲西側，沿著(zhù)圣卡洛斯塔拉雷皮塔海岸由東北向西南的340號公路上。此公路靠海岸一側是洛斯阿爾夫雷魯斯露營(yíng)場(chǎng)。

     罐車(chē)為臥式圓筒形儲罐，容積為43m³，由3個(gè)厚度為16mm的鋼板制成的圓筒焊接而成。儲罐外殼在爆炸中沿焊縫裂開(kāi)，分成前后兩部分，前部分占罐的2/3，落在罐車(chē)前進(jìn)方向的右前方約100m，砸壞一處住房，而后部分占1/3，縱向裂開(kāi)，落到左后方約100m處。裂開(kāi)處相當于罐的底部，上下顛倒落下，貯罐后端封頭完全脫落，不知落在什么地方，而貯罐的前封頭碎片一塊落在前方約300m處，一塊落在左前方約100m處。

    從爆炸現場(chǎng)看，沿公路左側筑有高1.5m的磚墻，約有100m長(cháng)的墻受到破壞，墻的碎塊全部落在公路一側，而殘留的部分墻也都向公路側傾斜。

    據目睹者說(shuō)，“聽(tīng)到兩次爆炸聲，兩者間隔數秒鐘”。估計第一次可能是罐車(chē)本身的爆炸，第二次可能是丙烯蒸氣在空氣中的氣體爆炸。

    二、事故原因分析
 
    在露營(yíng)場(chǎng)，剎那之間就死了這么多人，這肯定是在短時(shí)間內有大量液化丙烯汽化著(zhù)火而發(fā)生的伴隨有大火球的爆炸事故。但是，如果我們假定液化丙烯是從罐中流出到地面之后才蒸發(fā)的，液化氣因為消耗蒸發(fā)熱而被冷卻，其蒸發(fā)速度也要減慢。這一點(diǎn)不能說(shuō)明上述那種迅速汽化現象。因此，實(shí)際上應該想到，行駛中的罐車(chē)由于其外殼發(fā)生龜裂、氣體泄漏而發(fā)生了液化丙烯的蒸氣爆炸。至于發(fā)生龜裂的原因，或許是充裝了過(guò)多的液化氣這一說(shuō)法比較有說(shuō)服力。西班牙政府規定，液化氣的充裝量應不超過(guò)儲罐容積的85%，但是，普遍認為此次的充裝量已經(jīng)達到了100%。

    當天早晨，罐車(chē)充裝液化丙烯，在行駛的途中，受到7月太陽(yáng)的直射，儲罐溫度升高，到14時(shí)30分左右，估計由于液體的熱膨脹作用，而在儲罐外殼上產(chǎn)生了龜裂。

液化丙烯的沸點(diǎn)是-47℃，液溫在20℃時(shí)，其蒸氣壓約為1MPa，30℃時(shí)約為1.3MPa，40℃時(shí)約為1.6MPa，因此，當在儲罐內保持蒸氣壓平衡狀態(tài)的液化丙烯從儲罐龜裂處猛烈噴出，而內壓急劇下降時(shí)，就會(huì )突然失去平衡而變?yōu)檫^(guò)熱液體。

     因為過(guò)熱，液體極不穩定，所以液溫必須立即降到常壓下的沸點(diǎn)，為此，要出現激烈地蒸發(fā)，從而在液體內部產(chǎn)生均勻的沸騰核并迅速產(chǎn)生大量蒸氣，液體由于受到急劇增加的蒸氣膨脹力作用而激烈地沖擊罐壁，最后導致儲罐外壁被破壞。

    儲罐后部即1/3的罐體，是因為罐底部產(chǎn)生的縱向斷開(kāi)線(xiàn)而裂開(kāi)的。根據這一事實(shí)，是否可以認為儲罐外壁最初的龜裂是以縱向斷開(kāi)線(xiàn)和圓周上的焊接線(xiàn)相交的T字形交點(diǎn)為中心而產(chǎn)生的呢?隨著(zhù)內壓引起的開(kāi)裂的加大，開(kāi)裂也沿圓周上的焊接線(xiàn)加大，最后罐體被切斷，而儲罐的后封頭大概也在此時(shí)沿圓周上的焊接線(xiàn)同時(shí)被切斷而飛散。

    沿焊接線(xiàn)被分成兩部分的罐體，由于激烈噴出的液化丙烯蒸氣的噴力，使罐體的后部即1/3部分飛向左后方，而使前部即2/3部分飛向前方，二者方向恰好相反。此時(shí)，罐體的前封頭由于猛撞駕駛臺，而把駕駛臺推向正前方，封頭本身被損后飛落在前方。

    按照上述說(shuō)法，行駛中的罐車(chē)外殼因蒸氣爆炸所造成的最初的破壞可以得到合理解釋。這樣一來(lái)，擴散于大氣中的全部液化丙烯迅速沸騰汽化而分散成霧狀，隨著(zhù)氣體向空中擴散，并以原罐車(chē)位置為中心變成蒸氣云擴展下去。從這些現象來(lái)看，爆炸只能是過(guò)熱氣體的蒸氣爆炸。

    另外，因為在露營(yíng)場(chǎng)到處都有燒飯、吸煙等引起的明火，如果這些都是火源，而因此著(zhù)火的話(huà)，就會(huì )立即產(chǎn)生巨大火球而發(fā)生混合氣體爆炸。所以，第一次蒸氣爆炸引起儲罐破壞后，經(jīng)過(guò)幾秒鐘又發(fā)生了第二次空氣中混合氣體的爆炸，這種想法和事實(shí)是一致的。

    當天的風(fēng)向是從陸地向海上吹的，露營(yíng)場(chǎng)當時(shí)正處在爆炸的下風(fēng)處。當時(shí)的風(fēng)速雖不太清楚，但若假設風(fēng)速為5m/s時(shí)，在幾秒之間可燃性氣體就會(huì )向露營(yíng)場(chǎng)方向移動(dòng)15～30m。

    三、蒸氣爆炸事故事例

    在日本等國，已搞清原因和過(guò)程的蒸氣爆炸事故，可舉出以下幾例：

    (1)1951年1月31日，在大阪府守口市的公路上發(fā)生的液氨儲罐蒸氣爆炸事故。

    (2)1956年4月6日，東京都目黑區某化學(xué)實(shí)驗室燒SK油(渣油)的小型鍋爐蒸氣爆炸事故。

    (3)1964年6月11日，川崎市化工廠(chǎng)環(huán)氧丙烷中間儲罐因聚合反應失控發(fā)生的蒸氣爆炸事故。

    (4)1964年9月14日，茨木市液化石油氣充裝場(chǎng)因液化石油氣儲罐著(zhù)火而發(fā)生的蒸氣爆炸事故。

    (5)1972年2月21日，停泊在千葉縣鹿島港的輪船的輔助鍋爐內熱水的蒸汽爆炸事故。

    (6)1974年6月1日，英國弗利克斯保羅的NYPRO公司環(huán)己烷反應釜蒸氣爆炸事故。

    這些事故中，例(1)和此次液化丙烯罐車(chē)爆炸事故有很多相似之處。因此，下面重點(diǎn)介紹一下液氨事故的概況。

    1951年1月31日16時(shí)40分左右，由于市內某制冰廠(chǎng)改建，放在路上的液氨貯槽封頭焊接處產(chǎn)生龜裂，并開(kāi)始漏氨。該儲槽是直徑為0.56m、長(cháng)2.5m、容積為0.6m³的臥式圓筒形容器，內裝約300kg液氨。

    開(kāi)始泄漏時(shí)，經(jīng)過(guò)輕輕敲打，泄漏處止住泄漏，但過(guò)了不久泄漏又趨于嚴重，最后封頭的龜裂加大，氨氣激烈噴出，容器的內壓急劇下降。此時(shí)，容器內的液氨變成過(guò)熱液體，突然引起蒸氣爆炸。爆炸產(chǎn)生的沖擊波使封頭從焊接處斷裂崩開(kāi)，液氨全部噴出，由于其噴力作用致使儲槽槽體移動(dòng)約10m而撞到鄰家的墻上。順著(zhù)噴出方向約80m²的地域內充滿(mǎn)濃厚的氨氣，造成6名行人死亡，11人中毒。

    當時(shí)的氣溫是8℃，即使假設因受日光直射儲槽溫度上升到20℃，儲槽內的壓力也只不過(guò)是0.85MPa左右，如若發(fā)生蒸氣爆炸，那么所產(chǎn)生的蒸氣壓至少要為原壓力的2～3倍，即產(chǎn)生1.96～2.45MPa的沖擊力。如用薄壁圓筒的計算公式計算此儲槽的破壞壓力，至少要有2.45MPa。不過(guò)這指的是焊接完好新品的破壞壓力。如果在沿封頭焊接線(xiàn)上已有裂口的狀態(tài)下，低于2.45MPa也是可以破壞的，即當蒸氣爆炸的沖擊壓力加到儲槽時(shí)就足以使封頭沿整個(gè)圓周斷開(kāi)并崩飛。另外，因蒸氣爆炸瞬間即產(chǎn)生了大量的氨氣造成了很多人傷亡。

    例(2)～(6)的蒸氣爆炸事故，都是因為容器的液體被加熱到高溫，蒸氣壓增高，在此狀態(tài)下產(chǎn)生龜裂或裂口，而導致蒸氣爆炸。例如嗎，例(2)和例(5)是被加熱的鍋爐，例(3)是聚合生成熱的積聚，例(4)是火災引起受熱，例(6)是高溫、高壓下的反應釜。與這些事例不同，例(1)是在常溫下發(fā)生蒸氣爆炸的實(shí)例。西班牙液化丙烯罐車(chē)的爆炸事故估計也是在常溫下因儲罐發(fā)生龜裂而引起的蒸氣爆炸。

    四、液化丙烯的蒸氣爆炸

    下面通過(guò)計算驗證一下以上估計是否正確。爆炸事故發(fā)生時(shí)，罐內液體的準確溫度雖然不清楚，但因與現場(chǎng)緯度(41°)相同的的馬德里市7月份平均氣溫是23.6℃，故可設想儲罐內的溫度（t）至少為24℃。在此溫度下，液化丙烯的蒸氣壓為1.1MPa，實(shí)際上受日光直接照射的儲罐溫度可能要比24℃高。

    事故發(fā)生時(shí)，罐車(chē)內液化丙烯的準確裝載量不清楚，但據說(shuō)有些超載，假設裝載與儲罐容量43m³同體積的液化丙烯，那么其重量（W）約為28t。

    如果當天早晨氣溫低時(shí)，向儲罐充裝過(guò)量液化丙烯后即出發(fā)了，由于在行駛中氣溫升高，儲罐內液體熱膨脹而在儲罐上產(chǎn)生龜裂，繼而發(fā)生泄漏。由于液體的熱膨脹力很高，所以很容易在罐車(chē)外殼上產(chǎn)生龜裂。

    另?yè)承侣剤蟮?，沿儲罐焊接線(xiàn)已有70mm的龜裂。因為當時(shí)罐內液體溫度為24℃，沸點(diǎn)為－47℃，所以罐內蒸氣壓平衡受到破壞，而突然發(fā)生了液化丙烯的蒸氣爆炸。

    其次，先求液化丙烯爆炸時(shí)的蒸發(fā)液量（W），可由下式求得：
    
    ∴ 
    即約有35%的液化丙烯在短時(shí)間內蒸發(fā)成為蒸氣。此時(shí)生成蒸氣的體積（V）和原液體體積U之比為：
    
    即生成的蒸氣的體積約為原液體體積的100倍，罐內的液體在其平衡被破壞的瞬間猛烈沖擊罐壁，而使罐體受到破壞。

    此時(shí)，因為儲罐外壁上已經(jīng)因超載引起了液體的熱膨脹，而產(chǎn)生一處龜裂，所以由于蒸氣爆炸的壓力進(jìn)一步擴大此龜裂，一直發(fā)展到外殼裂開(kāi)為兩段。斷開(kāi)的儲罐因內儲物的汽化和噴出的反作用而被推向遠方。

    蒸氣爆炸所產(chǎn)生的沖擊壓力很難用理論計算求得?，F以日本小木曾、高木和北川徹三等人所作的基礎實(shí)驗結果為例，在密閉容器內，把水加熱到155℃，當飽和蒸汽壓達到0.54MPa時(shí)，沖破具有液體表面積1/16開(kāi)口面積的防爆板，并發(fā)生蒸汽爆炸，在發(fā)出很大爆炸聲的同時(shí)，噴出的水柱高達14m左右。此時(shí)，容器內的沖擊壓力高達1.30MPa。這就是說(shuō)，此壓力相當于最初蒸汽壓的2.4倍。蒸汽爆炸的沖擊壓力至少為最初蒸汽壓的2~3倍。為發(fā)生蒸汽爆炸，防爆板的開(kāi)口面積需要相當大，還需要迅速降低內壓。所以，如果防爆板的開(kāi)口面積小、內壓下降少，則不會(huì )發(fā)生蒸汽爆炸。

    五、丙烯的混合氣體爆炸

    從爆炸現場(chǎng)的情況來(lái)看，沿公路建有公路和露營(yíng)場(chǎng)間的磚墻，有100多米長(cháng)遭到破壞，因破壞壓力的方向是由露營(yíng)場(chǎng)朝公路方向的，所以估計這可能是由場(chǎng)內著(zhù)火產(chǎn)生混合氣體爆炸所形成的沖擊波造成的。

    另外，如果說(shuō)磚墻是在第一次蒸氣爆炸時(shí)被破壞的，那么磚墻的碎塊理應落在露營(yíng)場(chǎng)一側，而未倒的磚墻也應向場(chǎng)內方向傾斜，但實(shí)際情況卻正好相反。

    由此可見(jiàn)，第二次混合氣爆炸所波及的受災區域直徑有200多米，著(zhù)火發(fā)生在場(chǎng)內，由露營(yíng)場(chǎng)向公路方向的沖擊波破壞了100多米磚墻的看法是正確的。

    另外，根據上述爆炸過(guò)程考慮，目睹者所說(shuō)的聽(tīng)到前后兩次爆炸聲音的問(wèn)題就可以得到充分解釋?zhuān)吹谝淮伪ㄊ莾薜恼魵獗?，而第二次爆炸是空氣中的混合氣爆炸?/span>

    六、結論

    日本的安全專(zhuān)家收集了液化氣體蒸氣爆炸的實(shí)例并進(jìn)行估算，美國防火協(xié)會(huì )(NFPA)攝制了“沸騰液體的蒸氣爆炸(BLEVE)”的記錄片也介紹了裝有LPG的罐車(chē)和火車(chē)槽車(chē)發(fā)生撞車(chē)事故，泄漏氣體著(zhù)火發(fā)生火災，儲罐被加熱后引起蒸氣爆炸，立即形成大火球而造成災害。這些案例都說(shuō)明了被高溫加熱的液體會(huì )引發(fā)蒸氣爆炸事故的事實(shí)。

    西班牙這次液化丙烯的爆炸事故，證實(shí)高壓液化氣即使不受熱，在常溫下也可以發(fā)生蒸氣爆炸。這是因為對低沸點(diǎn)的液化氣，常溫狀態(tài)就相當于加熱狀態(tài)。

    但是如龜裂孔比較小或一般口徑的安全裝置動(dòng)作時(shí)，不會(huì )發(fā)生內壓急劇下降，所以不必擔心會(huì )發(fā)生蒸氣爆炸。

    七、同類(lèi)事故防范措施

    為了防止同類(lèi)事故應采取如下對策：

    1．保證高壓氣儲罐的強度。

    2．防止液化氣的超量充裝。

    3．防止發(fā)生罐車(chē)撞車(chē)、翻車(chē)、墜落等交通事故。

    4．在罐車(chē)兩側設置護軌板等。