對于我國鋁工業(yè)提到最多的詞莫過于產(chǎn)能過剩，但孰不知有些產(chǎn)品我們還存在嚴重產(chǎn)能不足或是空白，尤其是高端產(chǎn)品，也正是由于我們存在太多這樣的短板，才造成了目前部份初級材料低價出口，深加工產(chǎn)品高價進口的被動局面。那么我們?nèi)绾瓮黄评Ь?？唯有補短板。在中央召開的經(jīng)濟會議上也提出了“補短板”將是今年經(jīng)濟工作的五大任務(wù)之一。對于中國鋁工業(yè)來說，補短板已是迫在眉睫。為此本版推出“補短板 大家談”專欄，好好說一說我國鋁工業(yè)究竟還有哪些短板需要盡快補一補。
    隨著工業(yè)的發(fā)展，油料及其他易燃易爆液態(tài)及氣態(tài)危險化學產(chǎn)品的運輸和儲存量越來越大，發(fā)生爆炸及火災(zāi)事故也會多一些，影響大，危害廣，給人們生活和企業(yè)生產(chǎn)帶來很大影響。因此，抑制油品、液化天然氣和危險化工產(chǎn)品的爆炸和火災(zāi)就愈來愈引起人民的關(guān)注。據(jù)美國的粗略估計，1979年度由于爆炸而造成的損失超過1.5百億美元。中國由易燃易爆危險品引起的爆炸損失也相當驚人，1992年秦皇島油庫爆炸事件；后來深圳市危險品倉庫又發(fā)生大火；2014年8月江蘇昆山市中榮金屬制品有限公司車輪拋光車間大爆炸，造成162人遇難。98人受傷；2015年天津市發(fā)生了震驚世界的大爆炸等等，給我們敲響警鐘。自20世紀70年代中期中國居民家庭開始使用罐裝液化氣以來，至2015年，全國保有約3000萬個液化氣罐，先后發(fā)生的著火與爆炸事件上千次，造成生命財產(chǎn)的重大損失。由此可見，易燃易爆氣體、液體儲罐、槽、箱的安全防爆是一個刻不容緩而又不容忽視的重大問題。
    鋁合金抑爆材料
    為了防止容器內(nèi)易燃易爆液體、氣體或粉塵的爆炸，可向容器內(nèi)放置一種抑爆材料或抑爆裝置，在發(fā)生意外事故時，可防止容器爆炸。抑爆裝置由檢測初始爆炸傳感器和壓力式滅火罐組成，它在接受動態(tài)信號后，可在毫秒級時間內(nèi)使滅火劑罐開啟，立即噴出滅火劑，但它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格也不菲，維護工作量也大，使用時還受到滅火粉劑幾十米每秒擴展速度的限制，當可燃物質(zhì)的爆炸強度高時，抑爆劑無法對爆炸進行有效控制，而只能起到限制爆炸范圍的作用。因此，必須研發(fā)新的抑爆材料。
    20世紀60年代，西班牙科學家率先研制泡沫狀聚氨脂抑爆材料，將其裝填于容器中，其中的孔洞起阻燃與抑爆作用，又不妨礙流體在其中自由流動。但在濕熱環(huán)境，浸泡于燃油中的聚氨脂泡沫會水解破碎，使用期僅2a~5a。上世紀80年代加拿大、奧地利等國開發(fā)出新型的金屬抑爆材料，克服了聚氨脂抑爆材料的缺點，在軍事、工業(yè)、交通運輸業(yè)和日常生活中得到了應(yīng)用。他們試驗過Cu、Ni、Al等泡沫金屬與絲狀編織物，但是由于制造工藝復(fù)雜，成本高原因而沒有在實際中應(yīng)用。目前國外應(yīng)用的金屬抑爆材料是3003合金箔，用其制成蜂窩形網(wǎng)狀或球形抑爆產(chǎn)品。由于球的直徑較小，可以從油箱加油孔直接加入，使用方便，缺點是單位體積（m3）加入量和所占的體積較網(wǎng)狀抑爆材料的大。
    金屬抑爆材料是一種用金屬制造的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，將它裝入易燃易爆容器內(nèi)，在發(fā)生意外事故時，可以抑制或防止熔器內(nèi)可燃氣體或蒸汽的爆炸，避免容器破壞。從抑爆效果和使用性能考慮，抑爆產(chǎn)品原材料應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性、高的熱容量、低的密度、一定的力學強度、資源豐富、價格合理，可回收性好等，鋁可以滿足這些性能，是綜合性能上乘的抑爆材料。
    中國兵器工業(yè)總公司第五二研究所率先在中國研發(fā)抑爆材料，其性能已達到國際水平。他們的鋁合金網(wǎng)狀與球狀抑爆材料為3003合金或3A21合金箔材。這是第一代鋁合金抑爆材料，不但有較高的強度與良好的工藝性能，而且有一定的抗蝕性，在一定時間內(nèi)不會影響燃料的性能，不需要特殊的維護。加入熔器內(nèi)的抑爆產(chǎn)品僅占容積的1.1%，加入量約為32kg/m3容積。該產(chǎn)品有足夠的力學強度，即使在盛裝燃料容器發(fā)生激烈晃動時也不會破損或變形。他們曾將網(wǎng)狀抑爆產(chǎn)品裝入600mm×340mm×350mm容器內(nèi)。，再注水至容器高度的2/3處，水平晃動容器頻率40次/min，移動距離200mm。經(jīng)過40h晃動后，抑爆產(chǎn)品無任何可見變形或破損跡象。抑爆產(chǎn)品可以明顯地減小容器內(nèi)液體的晃動程度，使波動沖擊力降低一個微量級。油箱充填鋁合金抑爆產(chǎn)品后還可以防止靜電產(chǎn)生和積累。
    淺說抑爆原理
    裝有易燃易爆流體容器中的可燃氣體或蒸汽與空氣的混合物在爆炸極限范圍時，如遇到一定能量的點火源就會發(fā)生爆炸。常規(guī)可燃氣體最大爆炸壓力0.7N/mm2~0.8N/mm2，乙炔的約為1.0N/mm2?？扇細怏w最大爆炸壓力實際上與容器容積無關(guān)。容器容積大小僅影響可燃氣體最大壓力的上升速度，容積小最大壓力上長速度快。
    抑爆產(chǎn)品的抑爆原理與滅火器工作原理相似。油箱爆炸通常是由于油的揮發(fā)氣體快速燃燒，放出大量熱，油箱內(nèi)壓力急劇增高，超過油箱本身允許承受壓力。爆炸時封閉容器內(nèi)產(chǎn)生的最大壓力取決于初始壓力氣體摩爾數(shù)變化和溫度變化。
    油箱內(nèi)放置鋁合金抑爆產(chǎn)品后，由于抑爆產(chǎn)品疊層中的網(wǎng)眼組成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，把油箱內(nèi)腔分成許多很小的“小室”，它們遏制火焰?zhèn)鞑?。同時這種蜂窩結(jié)構(gòu)在單位容積內(nèi)具有很高的表面效能，有極強的吸熱能力，可以迅速吸納絕大部分燃燒熱，使燃燒后的溫度大大下降，反應(yīng)氣體的膨脹程度大為縮小，容器內(nèi)壓力上升不多，容器內(nèi)壓力增高小，從而抑制了爆炸的發(fā)生。
    抑爆產(chǎn)品的性能
    現(xiàn)代化的抑爆產(chǎn)品是用3003或3A21合金箔制造的，3003合金是一種美國合金，而3A21合金是一種中國和俄羅斯合金，它們在成分方面的差別僅在于前者含0.05%Cu~0.20%Cu，其他成分（質(zhì)量%）完全相同：0.6Si，0.7Fe，1.0Mn~1.5Mn，0.10Zn，其他雜質(zhì)單個0.05、合計0.15,其余Al。加Cu是為了消除合金的點腐蝕，這就是說3003合金僅發(fā)生全面腐蝕，而3A21合金既會發(fā)生全面腐蝕又會產(chǎn)生點腐蝕。抑爆鋁箔一般厚0.05mm、寬250mm，H18或H24狀態(tài)，將其制成網(wǎng)狀（蜂窩狀）或球狀，中國目前用手工揉成團，團的直徑?jīng)Q于容器填裝口直徑。它們的性能穩(wěn)定，環(huán)境溫度、容器材料和容積對其功能均無影響，因而可以應(yīng)用于裝有任何可燃氣體或液體的容器中。
    網(wǎng)狀抑爆產(chǎn)品不僅能延緩罐體過熱，而且能減少液體的氣化速率，從而防止儲罐爆炸，其防爆機理在于多孔、導(dǎo)熱、導(dǎo)焰強化了對流換熱，流動阻力越小，導(dǎo)熱效果越好，防爆效果也就越好。
    抑爆性能極佳
    此性能是網(wǎng)狀鋁合金箔防火抑爆材料最重要的作用。瑞士?？巳梗╡xess）公司曾委托中國臺灣工業(yè)技術(shù)研究學會進行了抑爆性能測試，比較了容器內(nèi)填充和未填充鋁箔網(wǎng)狀防火抑爆產(chǎn)品的安全情況，點燃了油氣-空氣混合體隨時間的變化，發(fā)現(xiàn)混合氣體燃燒產(chǎn)生的熱幾乎全部為鋁箔狀體吸收，可安全地對裝有可燃易爆危險品的容器進行維修定點焊接，而且用子彈射擊也未爆炸，顯示了鋁箔網(wǎng)狀防爆產(chǎn)品有極佳的防火抑爆效果。
    阻燃性能特強
    埃克塞斯公司是世界最大的專業(yè)研究和生產(chǎn)防火抑爆材料的公司，他們的試驗證明，鋁合金箔防火抑爆產(chǎn)品能有效地控制容器內(nèi)油品蒸發(fā)，阻礙火勢的進一步發(fā)展，具有極強的阻燃性能。
    抗沖擊性提升
    奧地利格拉茨技術(shù)大學機械學院斯特范（Steffan）教授對?？巳构揪W(wǎng)狀鋁箔防火抑爆產(chǎn)品的抗沖擊性能作了試驗：能有效地降低外來沖擊力20%~50%。這就是說，鋁箔防火抑爆產(chǎn)品填充于油品容器內(nèi)相當于提高了容器的力學性能，無疑是目前頻頻發(fā)生的易燃易爆危險化工產(chǎn)品交通事故的克星。
    防靜電性能優(yōu)秀
    靜電是易燃易爆液體發(fā)生燃燒爆炸的重要原因，特別是它們在運輸、注灌等動態(tài)過程中，由于摩擦產(chǎn)生的靜電具有很大的危害性，極易造成火災(zāi)爆炸事故，因此，易燃易爆液體的靜電防護非常重要。網(wǎng)狀鋁箔防火易爆產(chǎn)品具有良好的導(dǎo)電性和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連續(xù)性，可以屏蔽靜電與緩和靜電作用，是防止靜電著火與爆炸的優(yōu)秀產(chǎn)品。
    抗蝕性尚可
    3003合金網(wǎng)狀抑爆產(chǎn)品呈蜂窩狀，孔隙率高，是用鋁箔拉網(wǎng)后制成的，以一定的填充比例將其裝于易燃易爆流體儲運或使用的箱、槽、罐中，可以有效地防止因明火、槍擊、意外撞擊等的著火爆炸事故，但至今尚未得到普遍有效的推廣應(yīng)用，主要原因是抑爆鋁箔網(wǎng)與球在油品中浸泡1a左右后抑爆產(chǎn)品與油的性能及品質(zhì)都隨時間的推移而下降，因為鋁箔在油中發(fā)生了晶間腐蝕。3003-H18合金防爆箔在油中浸泡與行車實驗后的力學性能變化見表1及表2。由表中的數(shù)據(jù)可見，3003-H18鋁箔在油中浸泡后力學性能有所下降，伸長率下降幅度更大些，這是發(fā)生了腐蝕的典型表現(xiàn)，油的品質(zhì)指標如膠質(zhì)值明顯上升、氧化安定性下降，也是鋁箔腐蝕造成的。