按照《GB 16912-1997 氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于閥門材質(zhì)的規(guī)定:
壓力大于0.1MPa時,嚴(yán)禁使用閘閥
0.1MPa<p≤0.6mpa時,閥瓣采用不銹鋼
0.6MPa<p≤10mpa時,全不銹鋼或全銅基合金閥門
P>10MPa時,全銅基合金。
近年來,隨著氧氣用量的增加,用氧大戶都采用氧氣管道輸送。由于管路長,分布廣,再加上急開或速閉閥門,造成氧氣管道和閥門燃燒爆炸的事故時有發(fā)生,所以,全面分析氧氣管道和冷門存在的隱患、危險,并采取相應(yīng)的措施是至關(guān)重要的。
一、幾種常見氧氣管道、閥門燃燒爆炸原因分析
1.管道內(nèi)的鐵銹、粉塵、焊渣與管道內(nèi)壁或閥口摩擦產(chǎn)生高溫發(fā)生燃燒。
這種情況與雜質(zhì)的種類、粒度及氣流速度有關(guān),鐵粉易與氧氣發(fā)生燃燒,且粒度越細,燃點越低;氣速越快,越易發(fā)生燃燒。
2.管道內(nèi)或閥門存在油脂、橡膠等低燃點的物質(zhì),在局部高溫下引燃。
幾種可燃物在氧氣中(常壓下)的燃點:
可燃物名稱 燃點(℃)
潤滑油 273~305
鋼紙墊 304
橡膠 130~170
氟橡膠 474
三氯乙 392
聚四氟乙烯 507
3. 絕熱壓縮產(chǎn)生的高溫使可燃物燃燒
例如閥前為15MPa,溫度為20℃,閥后為常壓0.1MPa,若將閥門快速打開,閥后氧氣溫度按絕熱壓縮公式計算可達553℃,這已達到或超過某些物質(zhì)的著火點。
4.高壓純氧中可燃物的燃點降低是氧氣管道閥門燃燒的誘因
氧氣管道和閥門在高壓純氧中,其危險性是非常大的,試驗證明,著火的引爆能與壓力平方成反比,這些對氧氣管道和閥門構(gòu)成了極大的威脅。
二、防范措施
1.設(shè)計應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
設(shè)計應(yīng)符合1981年冶金部頒發(fā)的《鋼鐵企業(yè)氧氣管網(wǎng)的若干規(guī)定》,以及《氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》(GB16912-1997)、《氧氣站設(shè)計規(guī)范》(GB50030-91)等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
(1) 碳素鋼管中氧氣的最大流速應(yīng)符合下表。
碳素鋼管中氧氣的最大流速:
工作壓力(MPa) ≤0.1 0.1~0.6 0.6~1.6 1.6~3.0
流速(m/s) 20 13 10 8
(2)為防止著火,在氧氣閥門后,均應(yīng)連接一段其長度不少于5倍管徑,且不少于1.5m的銅基合金或不銹鋼的管道。
(3)氧氣管道應(yīng)盡量少設(shè)彎頭和分岔頭,工作壓力高于0.1MPa的氧氣管道彎頭,應(yīng)采取沖壓成閥型法蘭制作。分岔頭的氣流方向,應(yīng)與主管氣流方向成45°到60°角。
(4)在對焊凹凸法蘭中,采用紫銅焊絲作O型密封圈,是氧氣用法蘭抗燃性可靠的密封形式。
(5)氧氣管道應(yīng)有導(dǎo)電的良好裝置,接地電阻應(yīng)小于10Ω,法蘭間電阻應(yīng)小于0.03Ω。
(6)車間內(nèi)主要氧氣管道的末端應(yīng)加設(shè)放散管,以利氧氣管道的吹掃和置換,在較長的氧氣管道進入車間調(diào)節(jié)閥前,應(yīng)設(shè)過濾器。
2.安裝注意事項
(1)凡與氧接觸的部位要嚴(yán)格脫脂,脫脂后用不含油的干空氣或氮氣吹凈。
(2)焊接應(yīng)采用氬弧焊或電弧焊。
3.操作注意事項
(1)開關(guān)氧氣閥門時應(yīng)緩慢進行,操作人員應(yīng)站在閥門的側(cè)面,開啟要一次到位。
(2)嚴(yán)禁用氧氣吹刷管道或用氧氣試漏、試壓。
(3)實行操作票制度,事先對操作目的、方法、條件作出較詳細的說明和規(guī)定。
(4)直徑大于70mm的手動氧氣閥門,當(dāng)閥前后壓差縮小到0.3MPa以內(nèi)時才允許操作。
4.維護保養(yǎng)注意事項
(1)氧氣管道要經(jīng)常檢查維護,除銹刷漆,每3~5年一次。
(2)管路上的安全閥、壓力表,要定期校驗,1年1次。
(3)完善接地裝置。
(4)動火作業(yè)前,應(yīng)進行置換,吹掃,吹出氣體中氧含量在18%~23%時為合格。
(5)閥門、法蘭、墊片及管材、管件選用應(yīng)符合《氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》(GB16912-1997)的有關(guān)規(guī)定。
(6)建立技術(shù)檔案,培訓(xùn)操作,檢修,維護人員。
5.其他安全措施
(1)提高施工、檢修及操作人員對安全的重視程度。
(2)提高管理人員的警惕性。
(3)提高科學(xué)技術(shù)水平。
(4)不斷完善送氧方案。
總結(jié):
真正導(dǎo)致禁用閘閥的原因其實就是因為閘閥的密封面在相對運動(即閥門的開關(guān))中會因摩擦而引起擦傷損壞,一旦損壞,則有“鐵粉”自密封面處脫落,這樣細小顆粒的鐵粉很容易著火燃燒,這才是真正危險所在。
事實上,氧氣管道上禁用閘閥,其他的截止閥一樣有事故發(fā)生,截止閥的密封面一樣會損壞,一樣有可能發(fā)生危險,很多企業(yè)的經(jīng)驗就是氧氣管道全部采用銅基合金閥門,不用碳鋼、不銹鋼閥門。
銅基合金閥門具有機械強度高,耐磨損、安全性好(不產(chǎn)生靜電)等優(yōu)點,所以真正的原因是因為閘閥的密封面極易磨損而產(chǎn)生的鐵屑才是罪魁禍?zhǔn)?,至于密封性下降與否不是關(guān)鍵。
事實上很多未采用閘閥的氧氣管道一樣出現(xiàn)爆炸事故,一般都出現(xiàn)在閥門兩側(cè)壓差較大,閥門開啟較快的瞬間,多次事故也表明,著火源和可燃物是最終的原因,禁用閘閥不過是控制可燃物的一種手段而已,和定期清除鐵銹、脫脂、禁油等手段的目的都是一樣的,至于控制流速、做好靜電接地等是消除著火源。個人認為閥門材質(zhì)是第一因素,在氫氣管道上也出現(xiàn)類似的問題,新規(guī)范已經(jīng)將“禁用閘閥”的字眼去掉了,就是個明證,關(guān)鍵得找到原因,很多企業(yè)其實根本不管操作壓力,一律強行采用銅基合金閥,但一樣有爆炸的事故出現(xiàn),所以控制著火源和可燃物,精心維護,緊繃安全這根弦才是最關(guān)鍵的。