曹建鷗（廣東豐大機械科技有限公司）

引言

HAN阻隔防爆技術可有效地防止燃油、危險化學品、可燃氣體等儲罐容器因鉆孔、碰撞、敲擊、誤操作、靜電、焊接、點火、槍擊等引發(fā)的爆炸事故的發(fā)生，對儲罐或容器在發(fā)生火災情況下防止火焰快速擴散，對提高滅火效果、抑制火焰高度效果顯著，能夠最大程度地減少熱輻射[1]；大幅度降低燃油類液體在橇裝式加油裝置儲油罐內(nèi)運輸中的浪涌強度，提高燃油運輸車輛的穩(wěn)定和安全，阻止儲油罐內(nèi)的溫度升高，防止儲油罐內(nèi)靜電摩擦和意外著火引起的油氣爆炸。

HAN技術在歐美也得到廣泛應用，主要用于各種車輛、運輸裝備、各種飛機、快艇、摩托車等油箱防護；工業(yè)方面有運油車、儲油罐、液化氣儲罐等大型儲罐類的安全防護；航空運輸規(guī)定易燃易爆液體必須使用HAN技術的防爆容器盛裝方可運輸。

2005年4月13日國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局依據(jù)該項技術制定和頒布了兩項安全生產(chǎn)行業(yè)標準：AQ 3001—2005《汽車加油（氣）站、輕質(zhì)燃油和液化石油氣汽車罐車用阻隔防爆儲罐技術要求》和AQ 3002—2005《阻隔防爆橇裝式汽車加油（氣）裝置技術要求》。

2005年6月29日國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局在京召開HAN阻隔防爆技術推廣演示會，并被修訂到國家標準GB 50156—2002（2006版）《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》中。其中規(guī)定：現(xiàn)有周邊安全距離不符合《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》標準的加油（氣）站的儲罐必須實施阻隔防爆技術改造并需驗收合格，加油（氣）站的安全距離按《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》標準的規(guī)定進行核定[2]。

新型HAN阻隔防爆技術的優(yōu)點：安全防爆、防止事故、環(huán)保節(jié)能、保護水資源、運營成本低、阻止浪涌、防靜電積聚、滅火簡單、快捷高效、容量損失小、應用廣泛[3]。著重介紹了鋁合金材料新型HAN阻隔防爆技術在橇裝式汽車加油裝置中的應用。

1 HAN阻隔防爆技術原理、分類和適用范圍

在儲罐容器內(nèi)填充滿阻隔防爆材料蜂窩網(wǎng)狀結構，可阻隔火焰在儲油容器內(nèi)迅速傳播與抑制能量的瞬間釋放，避免發(fā)生爆炸。蜂窩網(wǎng)狀結構利用其材料的熱傳導效應，破壞燃燒介質(zhì)的爆炸基本條件，對火焰形成物理阻力，從而防止爆炸，保證易燃易爆氣態(tài)、液態(tài)危險化學品、可燃油類儲運安全[4]（圖1）。此技術對于提高橇裝加油(氣)站地面儲油罐安全性，提高汽車加油(氣)站罐體和運輸儲罐安全性，保證公共、人身及財產(chǎn)安全具有重要意義。

圖1 阻隔防爆技術原理

HAN阻隔防爆技術針對不同的化學介質(zhì)選擇不同材質(zhì)的阻隔防爆材料。根據(jù)金屬材料性質(zhì)分為鈦合金、銅合金、鋁合金等；根據(jù)應用情況可分為設備類：HAN技術橇裝式加油裝置（圖2）、便攜式儲罐、集裝罐、運油車、地理式儲油罐、液化氣儲罐等；工程類：HAN防護技術對油氣儲罐安全改造的施工，對大型儲油罐防爆防護的設計和施工，對液化氣儲罐預防蒸汽爆炸事故的設計施工[5]。

圖2 HNA技術橇裝式加油裝置

該技術的適用范圍包括：

◇市區(qū)不符合《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》中有關周邊安全防護距離要求的加油（氣）站地埋儲油罐[6]；

◇工業(yè)中不符合國家標準要求的易燃易爆氣庫、油庫區(qū)儲罐；

◇輕質(zhì)燃油、易燃易爆氣態(tài)、液態(tài)危險化學品和液化石油氣油罐、氣罐、槽罐車用儲罐容器；

◇公路邊、機場、駕校、物流城、客運站、碼頭、工業(yè)園區(qū)、施工工地、煤礦、停車場、偏遠地區(qū)等采用橇裝式汽車加油（氣）裝置；

◇陸運、航空、航海等領域；

◇易燃易爆氣態(tài)、液態(tài)危險化學品運輸管道；

◇軍用飛機、坦克、軍艦和艦船等的燃料系統(tǒng)。

2 鋁合金阻隔防爆材料的檢驗和試驗

鋁合金阻隔防爆材料的加工工藝：HAN阻隔防爆技術應用合金鋁箔經(jīng)過機械加工制成一種帶狀蜂窩網(wǎng)狀結構材料（圖3），將整形收卷后的鋁箔放料拉網(wǎng)擴展為鋁箔網(wǎng)狀材料，再將其卷制成型為鋁合金蜂窩網(wǎng)狀阻隔防爆材料。

圖3 鋁合金阻隔防爆材料的加工

鋁箔原材料技術參數(shù)（表1）：鋁合金箔合金狀態(tài)為3003H18；化學成分的質(zhì)量分數(shù)為硅0.4%、鐵0.4%～0.6%、銅0.05%～0.15%、錳1.05%～1.45%、鎂0.002%、釩0.003%、鋅0.1%、鈦0.1%～0.2%；鋁為余量。

表1 原材料各項技術參數(shù)

加工后的蜂窩網(wǎng)狀材料技術參數(shù)（表2）：網(wǎng)格阻隔防爆材料（圖4）大小應當均勻，不均勻性小于或等于24%；邊緣不展開寬度小于或等于11 mm；網(wǎng)格每平方米破損不允許超過4處，且破損面積小于或等于58 mm×48 mm；成品端面不平度應小于或等于56 mm。

表2 加工后的蜂窩網(wǎng)狀材料各項技術參數(shù)

在92#汽油蒸汽與空氣的混合體積分數(shù)為3.8%、3.9%、4.0%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%的條件下，測量油氣混合氣體的火焰燃燒速度。試驗結果表明，混合體積分數(shù)為4.1%時為最佳混合濃度，并以此條件進行防爆性能試驗。在填充密度為30 kg/m3條件下進行防爆性能試驗的燃爆增壓曲線見圖5，各測點燃爆性能試驗增壓值見表3。

圖5 燃爆增壓曲線

圖4 網(wǎng)格阻隔防爆材料

表3 各測點燃爆性能試驗增壓值

3 鋁合金阻隔防爆材料在橇裝式加油裝置的儲油罐中試驗

3.1 燃燒對比試驗

在?570 mm×400 mm的容器內(nèi)填充IV型鋁合金阻隔防爆材料2.55 kg，加入10 L 92#汽油；在另一個同樣規(guī)格的容器內(nèi)直接加入10 L 92#汽油，分別用點火器點燃，觀察油氣燃燒情況。

裝有阻隔防爆材料的容器內(nèi)油氣燃燒平穩(wěn)，火焰高度約為0.2 m；未裝阻隔防爆材料的容器內(nèi)油氣燃燒迅猛，火焰高度最高超過2 m（圖6）。

圖6 燃燒對比試驗

3.2 油罐帶油鉆孔、補焊試驗

在容積500 L的立式試驗罐內(nèi)裝入IV型鋁合金阻隔防爆材料14 kg，再加入92#汽油200 L。試驗人員手持電鉆在罐壁上（汽油液面以上部位）鉆2個?8 mm的通孔；隨后用焊槍點燃油氣，2 min后對2個通孔進行補焊作業(yè)，用時不足1 min，補焊完畢。整個過程平穩(wěn)，未發(fā)生爆炸、爆燃等異常情況（圖7）。

圖7 油罐帶油鉆孔、補焊試驗

3.3 油罐1 h燃燒試驗

在容積2 m3的鋼制臥式試驗罐內(nèi)裝入IV型鋁合金阻隔防爆材料約50 kg，92#汽油1800 L，罐體裝設2個呼吸閥。試驗罐下方放置1個2500 mm×1250 mm×170 mm鋼制油槽，油槽內(nèi)預先裝入足量的0#柴油，并設置一個輔助加油裝置，向油槽內(nèi)加注作為燃料用的柴油。

用引火棒引燃油槽內(nèi)柴油，燃燒1 h后罐體未見泄漏、變形和泄壓功能受阻（圖8）。打開儲罐檢查內(nèi)部阻隔防爆材料完好，未見損傷和異常。

圖8 油罐1 h燃燒試驗

經(jīng)現(xiàn)場橇裝式加油裝置儲油罐的1 h燃燒試驗見證，內(nèi)裝有鋁合金阻隔防爆材料儲油罐燃燒后未見泄漏、變形，各個功能均正常，符合相關標準要求，試驗合格。

4 鋁合金阻隔防爆材料在橇裝式加油裝置的儲油罐內(nèi)清洗

清洗這種儲油罐主要有四種方法：

1）不取出罐內(nèi)阻隔防爆材料（針對雙人孔油罐而言），利用2/3存量的罐內(nèi)油品進行循環(huán)流動式清洗，之后一同抽出油品和雜質(zhì)。

2）抽盡罐內(nèi)余油，專業(yè)人員進入罐底進行清洗，取出部分罐內(nèi)阻隔防爆材料，再用棉布和木耙反復拖刷清洗，這種方法比較費工、費時間。

3）打開油罐人孔蓋，用油罐車和手搖泵抽空罐內(nèi)余油和雜質(zhì)，再將該罐剛剛抽出已排空雜質(zhì)的油品卸入油罐，反復抽凈罐底余油和雜質(zhì)，最后用木桿捆上干凈抹布，擦凈罐底雜質(zhì)和污漬。

4）超聲波清洗，用循環(huán)隔膜泵配合超聲波清洗機能達到人員不進入罐內(nèi)清洗干凈的效果，可以把如同半塊磚頭大的雜物吸上來，可以通過視頻頭看到罐內(nèi)的清理情況和效果。

5 結論

多年來人們對汽油、液化氣、天然氣等易燃易爆產(chǎn)品安全防護要求特別高，盡管采取各種措施進行預防，但由于一些不可預見的、突發(fā)性的原因，還是會有危險化學品生產(chǎn)和儲存場所發(fā)生事故而引發(fā)爆炸，給國家和人民財產(chǎn)造成了巨大損失。

鋁合金阻隔防爆材料為多邊形蜂窩狀網(wǎng)眼結構材料，增加了軔性和延伸性、折彎性、彈性，該鋁合金材料具有良好的抑爆性能。由于該材料疊層中的網(wǎng)眼組成蜂窩狀的特殊結構，把油罐、油箱、儲氣罐內(nèi)腔分成無數(shù)很小的像蜂巢一樣的隔間，這些“蜂巢隔間”可以有效地抑制火焰熱輻射的傳播擴散，同時具有較好的導熱性，能迅速地將燃燒釋放出的絕大部分熱量吸收，使易燃油類和氣體燃燒反應后的最終溫度降低，減縮反應氣體的膨脹，不會極大提高儲罐容器的壓力值[7]。

應用新型HAN阻隔防爆技術可以抑制儲罐容器內(nèi)易燃氣體的揮發(fā)，減少油品損耗，降低環(huán)境污染，阻止浪涌，防止容器內(nèi)靜電，明顯減少火焰高度，阻止儲罐內(nèi)明火擴散；保護易燃易爆氣態(tài)、液態(tài)危險化學品儲運容器裝置，使其在意外燃燒和遇到撞擊事故時不會發(fā)生爆炸[8]。

阻隔材料可以代替陽極保護，防止儲罐容器內(nèi)部侵蝕，從而延長儲罐容器的使用壽命；避免因地埋儲罐滲漏而對地下水資源污染；儲罐容器可隨時補焊及維修，清洗相對簡單，用時較短。