1.氣體爆炸產生的沖擊波
壓力容器破裂時,容器內的高壓氣體大量沖出,使周圍的空氣受到沖擊而發生擾動,其壓力、密度" />
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壓力容器爆炸所帶來的危害主要有以下幾個方面。
1.氣體爆炸產生的沖擊波
壓力容器破裂時,容器內的高壓氣體大量沖出,使周圍的空氣受到沖擊而發生擾動,其壓力、密度、溫度等產生突躍變化,這種擾動在空氣中傳播就成為沖擊波。空氣沖擊波中狀態的突躍變化最明顯地表現在壓力上。在離爆炸中心有一定距離的地方,空氣壓力會隨時間發生急劇變化。開始時,壓力突然升高,產生一很大的正壓力,接著又迅速衰減,在很短的時間內正壓將至零,即恢復至原來的大氣壓力,而且還要繼續下降至小于大氣壓力的負壓,如此反復循環數次,但壓力的變化一次比一次小得多。開始時產生的最大正壓力就是沖擊波波陣面上的超壓。
在爆炸中心附近,空氣沖擊波波陣面上的超壓可超過0.1MPa,甚至高達1-2MPa。在如此高的壓力沖擊下,建筑物將被摧毀,設備、管路等均會遭到嚴重破壞,即使是0.005MPa的超壓就可以使門窗玻璃破碎。
沖擊波除了破壞建筑物以外,還會直接危害在它所波及范圍內的人身安全。例如沖擊波超壓大于0.1MPa時,大部分人員會死亡;0.05-0.1Mpa的超壓可以使人體內臟嚴重損傷或引起死亡;超壓在0.02MPa以下,人員才能免受傷害。
空氣沖擊波對人體的傷害,除因波陣面超壓而引起之外,在它后面的高速氣流也不應忽視。速度高達每秒幾十米的氣流夾雜著砂石、碎片等雜物,往往會加重對人體的損害。
壓力容器爆炸時所產生的沖擊波超壓不但與壓力有關,而且還與破裂型式相關,因為破裂型式不同,氣體膨脹所經歷的時間也不相同。
2.爆炸破裂碎片飛逸
在爆炸過程中,除產生沖擊波外,設備破裂時的碎片和受沖擊波破壞的建筑結構碎片以相當高的速度飛離爆炸中心和破壞地點。壓力容器破裂時,氣體高速噴出的反作用力可以把整個殼體向破裂的相反方向推出,一些殼體會裂成大小不等的碎片向四周飛逸,這些具有高速度或大質量的碎片在飛逸過程中具有較大的動能,能量在60J以上的,可使人外傷;能量達到200J以上的可使人骨粉碎。
例如,1976年4月,某化肥廠合成氨設備進行系統氣密試驗。由于試壓空氣中漏進可燃氣體,結果使全系統的五臺單層式高壓容器及管道全部破裂成碎冰,向四周飛散,最遠的飛離1500m。從回收的碎片(約占容器全部重量的10%,共百余塊)估計,全部碎片數總在千塊以上,其中一塊碎片飛至距離為40-50m的另一個車間,破窗而入將正在操作的一名工人砸死;另一塊碎片飛出時將一個女工攔腰砍斷成兩截,當即死亡;還有一塊碎片飛出廠將一個少年的腿砸斷。