【补短板大家谈】建设第二代抑爆铝箔生产项目(上)

2016年04月29日 14:46 3583次浏览 来源:   分类: 铝加工   作者:

导读: 对于我国铝工业提到最多的词莫过于产能过剩,但孰不知有些产品我们还存在严重产能不足或是空白,尤其是高端产品,也正是由于我们存在太多这样的短板,才造成了目前部份初级材料低价出口,深加工产品高价进口的被动局面。那么我们如何突破困局?唯有补短板。在中央召开的经济会议上也提出了“补短板”将是今年经济工作的五大任务之一。对于中国铝工业来说,补短板已是迫在眉睫。为此本版推出“补短板 大家谈”专栏,好好说一说我国铝工业究竟还有哪些短板需要尽快补一补。

    对于我国铝工业提到最多的词莫过于产能过剩,但孰不知有些产品我们还存在严重产能不足或是空白,尤其是高端产品,也正是由于我们存在太多这样的短板,才造成了目前部份初级材料低价出口,深加工产品高价进口的被动局面。那么我们如何突破困局?唯有补短板。在中央召开的经济会议上也提出了“补短板”将是今年经济工作的五大任务之一。对于中国铝工业来说,补短板已是迫在眉睫。为此本版推出“补短板 大家谈”专栏,好好说一说我国铝工业究竟还有哪些短板需要尽快补一补。
    随着工业的发展,油料及其他易燃易爆液态及气态危险化学产品的运输和储存量越来越大,发生爆炸及火灾事故也会多一些,影响大,危害广,给人们生活和企业生产带来很大影响。因此,抑制油品、液化天然气和危险化工产品的爆炸和火灾就愈来愈引起人民的关注。据美国的粗略估计,1979年度由于爆炸而造成的损失超过1.5百亿美元。中国由易燃易爆危险品引起的爆炸损失也相当惊人,1992年秦皇岛油库爆炸事件;后来深圳市危险品仓库又发生大火;2014年8月江苏昆山市中荣金属制品有限公司车轮抛光车间大爆炸,造成162人遇难。98人受伤;2015年天津市发生了震惊世界的大爆炸等等,给我们敲响警钟。自20世纪70年代中期中国居民家庭开始使用罐装液化气以来,至2015年,全国保有约3000万个液化气罐,先后发生的着火与爆炸事件上千次,造成生命财产的重大损失。由此可见,易燃易爆气体、液体储罐、槽、箱的安全防爆是一个刻不容缓而又不容忽视的重大问题。
    铝合金抑爆材料
    为了防止容器内易燃易爆液体、气体或粉尘的爆炸,可向容器内放置一种抑爆材料或抑爆装置,在发生意外事故时,可防止容器爆炸。抑爆装置由检测初始爆炸传感器和压力式灭火罐组成,它在接受动态信号后,可在毫秒级时间内使灭火剂罐开启,立即喷出灭火剂,但它的结构复杂,价格也不菲,维护工作量也大,使用时还受到灭火粉剂几十米每秒扩展速度的限制,当可燃物质的爆炸强度高时,抑爆剂无法对爆炸进行有效控制,而只能起到限制爆炸范围的作用。因此,必须研发新的抑爆材料。
    20世纪60年代,西班牙科学家率先研制泡沫状聚氨脂抑爆材料,将其装填于容器中,其中的孔洞起阻燃与抑爆作用,又不妨碍流体在其中自由流动。但在湿热环境,浸泡于燃油中的聚氨脂泡沫会水解破碎,使用期仅2a~5a。上世纪80年代加拿大、奥地利等国开发出新型的金属抑爆材料,克服了聚氨脂抑爆材料的缺点,在军事、工业、交通运输业和日常生活中得到了应用。他们试验过Cu、Ni、Al等泡沫金属与丝状编织物,但是由于制造工艺复杂,成本高原因而没有在实际中应用。目前国外应用的金属抑爆材料是3003合金箔,用其制成蜂窝形网状或球形抑爆产品。由于球的直径较小,可以从油箱加油孔直接加入,使用方便,缺点是单位体积(m3)加入量和所占的体积较网状抑爆材料的大。
    金属抑爆材料是一种用金属制造的蜂窝状结构,将它装入易燃易爆容器内,在发生意外事故时,可以抑制或防止熔器内可燃气体或蒸汽的爆炸,避免容器破坏。从抑爆效果和使用性能考虑,抑爆产品原材料应具有良好的导热性、高的热容量、低的密度、一定的力学强度、资源丰富、价格合理,可回收性好等,铝可以满足这些性能,是综合性能上乘的抑爆材料。
    中国兵器工业总公司第五二研究所率先在中国研发抑爆材料,其性能已达到国际水平。他们的铝合金网状与球状抑爆材料为3003合金或3A21合金箔材。这是第一代铝合金抑爆材料,不但有较高的强度与良好的工艺性能,而且有一定的抗蚀性,在一定时间内不会影响燃料的性能,不需要特殊的维护。加入熔器内的抑爆产品仅占容积的1.1%,加入量约为32kg/m3容积。该产品有足够的力学强度,即使在盛装燃料容器发生激烈晃动时也不会破损或变形。他们曾将网状抑爆产品装入600mm×340mm×350mm容器内。,再注水至容器高度的2/3处,水平晃动容器频率40次/min,移动距离200mm。经过40h晃动后,抑爆产品无任何可见变形或破损迹象。抑爆产品可以明显地减小容器内液体的晃动程度,使波动冲击力降低一个微量级。油箱充填铝合金抑爆产品后还可以防止静电产生和积累。
    浅说抑爆原理
    装有易燃易爆流体容器中的可燃气体或蒸汽与空气的混合物在爆炸极限范围时,如遇到一定能量的点火源就会发生爆炸。常规可燃气体最大爆炸压力0.7N/mm2~0.8N/mm2,乙炔的约为1.0N/mm2。可燃气体最大爆炸压力实际上与容器容积无关。容器容积大小仅影响可燃气体最大压力的上升速度,容积小最大压力上长速度快。
    抑爆产品的抑爆原理与灭火器工作原理相似。油箱爆炸通常是由于油的挥发气体快速燃烧,放出大量热,油箱内压力急剧增高,超过油箱本身允许承受压力。爆炸时封闭容器内产生的最大压力取决于初始压力气体摩尔数变化和温度变化。
    油箱内放置铝合金抑爆产品后,由于抑爆产品叠层中的网眼组成蜂窝状结构,把油箱内腔分成许多很小的“小室”,它们遏制火焰传播。同时这种蜂窝结构在单位容积内具有很高的表面效能,有极强的吸热能力,可以迅速吸纳绝大部分燃烧热,使燃烧后的温度大大下降,反应气体的膨胀程度大为缩小,容器内压力上升不多,容器内压力增高小,从而抑制了爆炸的发生。
    抑爆产品的性能
    现代化的抑爆产品是用3003或3A21合金箔制造的,3003合金是一种美国合金,而3A21合金是一种中国和俄罗斯合金,它们在成分方面的差别仅在于前者含0.05%Cu~0.20%Cu,其他成分(质量%)完全相同:0.6Si,0.7Fe,1.0Mn~1.5Mn,0.10Zn,其他杂质单个0.05、合计0.15,其余Al。加Cu是为了消除合金的点腐蚀,这就是说3003合金仅发生全面腐蚀,而3A21合金既会发生全面腐蚀又会产生点腐蚀。抑爆铝箔一般厚0.05mm、宽250mm,H18或H24状态,将其制成网状(蜂窝状)或球状,中国目前用手工揉成团,团的直径决于容器填装口直径。它们的性能稳定,环境温度、容器材料和容积对其功能均无影响,因而可以应用于装有任何可燃气体或液体的容器中。
    网状抑爆产品不仅能延缓罐体过热,而且能减少液体的气化速率,从而防止储罐爆炸,其防爆机理在于多孔、导热、导焰强化了对流换热,流动阻力越小,导热效果越好,防爆效果也就越好。
    抑爆性能极佳
    此性能是网状铝合金箔防火抑爆材料最重要的作用。瑞士埃克塞斯(exess)公司曾委托中国台湾工业技术研究学会进行了抑爆性能测试,比较了容器内填充和未填充铝箔网状防火抑爆产品的安全情况,点燃了油气-空气混合体随时间的变化,发现混合气体燃烧产生的热几乎全部为铝箔状体吸收,可安全地对装有可燃易爆危险品的容器进行维修定点焊接,而且用子弹射击也未爆炸,显示了铝箔网状防爆产品有极佳的防火抑爆效果。
    阻燃性能特强
    埃克塞斯公司是世界最大的专业研究和生产防火抑爆材料的公司,他们的试验证明,铝合金箔防火抑爆产品能有效地控制容器内油品蒸发,阻碍火势的进一步发展,具有极强的阻燃性能。
    抗冲击性提升
    奥地利格拉茨技术大学机械学院斯特范(Steffan)教授对埃克塞斯公司网状铝箔防火抑爆产品的抗冲击性能作了试验:能有效地降低外来冲击力20%~50%。这就是说,铝箔防火抑爆产品填充于油品容器内相当于提高了容器的力学性能,无疑是目前频频发生的易燃易爆危险化工产品交通事故的克星。
    防静电性能优秀
    静电是易燃易爆液体发生燃烧爆炸的重要原因,特别是它们在运输、注灌等动态过程中,由于摩擦产生的静电具有很大的危害性,极易造成火灾爆炸事故,因此,易燃易爆液体的静电防护非常重要。网状铝箔防火易爆产品具有良好的导电性和网状结构连续性,可以屏蔽静电与缓和静电作用,是防止静电着火与爆炸的优秀产品。
    抗蚀性尚可
    3003合金网状抑爆产品呈蜂窝状,孔隙率高,是用铝箔拉网后制成的,以一定的填充比例将其装于易燃易爆流体储运或使用的箱、槽、罐中,可以有效地防止因明火、枪击、意外撞击等的着火爆炸事故,但至今尚未得到普遍有效的推广应用,主要原因是抑爆铝箔网与球在油品中浸泡1a左右后抑爆产品与油的性能及品质都随时间的推移而下降,因为铝箔在油中发生了晶间腐蚀。3003-H18合金防爆箔在油中浸泡与行车实验后的力学性能变化见表1及表2。由表中的数据可见,3003-H18铝箔在油中浸泡后力学性能有所下降,伸长率下降幅度更大些,这是发生了腐蚀的典型表现,油的品质指标如胶质值明显上升、氧化安定性下降,也是铝箔腐蚀造成的。

责任编辑:王慧

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