氧气管道和阀门燃烧爆炸危险性分析及预防措施

近年来，随着氧气用量的增加，用氧大户都采用氧气管道输送。由于管路长，分布广，再加上急开或速闭阀门，造成氧气管道和阀门燃烧爆炸的事故时有发生，所以，全面分析氧气管道和冷门存在的隐患、危险，并采取相应的措施是至关重要的。
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2 X4 {( l. q! z3 ?一、几种常见氧气管道、阀门燃烧爆炸原因分析
9 a1 }  q* w  Z6 k　 1.管道内的铁锈、粉尘、焊渣与管道内壁或阀口摩擦产生高温发生燃烧
　　这种情况与杂质的种类、粒度及气流速度有关，铁粉易与氧气发生燃烧，且粒度越细，燃点越低；气速越快，越易发生燃烧。
! d4 p! G8 _% P; T( C3 x                 表1 常压氧气中铁粉燃点
粒度（目）     10～20     20～30     30～50     100     200
燃点（℃）     421     408     392     385     315
　2.管道内或阀门存在油脂、橡胶等低燃点的物质，在局部高温下引燃。
, y. ]: ]* l; c/ |, `　　几种可燃物在氧气中（常压下）的燃点，见表2。
             表2 几种可燃物在氧气中（常压下）的燃点如下表
+ k- L$ K$ |; _可燃物名称     润滑油     钢纸垫     橡胶     氟橡胶     三氯乙     聚四氟乙烯
) ^. ~; q% f" L燃点（℃）     273～305     304     130～170     474     392     507
　3.绝热压缩产生的高温使可燃物燃烧
　　例如阀前为15MPa，温度为20℃，阀后为常压0.1MPa，若将阀门快速打开，阀后氧气温度按绝热压缩公式计算可达553℃，这已达到或超过某些物质的着火点。
　　空气绝热压缩后温度与压力的关系，见表3。
3 [" i2 |2 M1 @8 [! u             表3 空气绝热压缩后温度与压力的关系
V1/V2     1     2     3     4     5     10     15     20
& [$ q- o0 i8 J/ i: p" y/ f% |压强（MPa）     0.1     0.26     0.47     0.95     2.5     4.42     6.6     
+ p3 ~& o. p1 n" B! W+ b9 y温度（℃）20     112     183     284     462     592     697        
+ ^: I* V+ U2 X  T( I; U1 l! r" |4 D　4.高压纯氧中可燃物的燃点降低是氧气管道阀门燃烧的诱因
2 K$ G# r7 g0 O/ _) V" b8 ]　　氧气管道和阀门在高压纯氧中，其危险性是非常大的，试验证明，着火的引爆能与压力平方成反比，这些对氧气管道和阀门构成了极大的威胁。

1 |6 A, Z7 E2 [二、防范措施
4 Y9 x3 O& Y9 I1 H0 C: O2 v1 V4 U　　1.设计应符合有关法规、标准规定
  _! B# M7 E* L+ b6 ]* S　　设计应符合1981年冶金部颁发的《钢铁企业氧气管网的若干规定》，以及《氧气及相关气体安全技术规程》（GB16912-1997）、《氧气站设计规范》（GB50030-91）等法规标准的要求。
　　（1） 碳素钢管中氧气的最大流速应符合表4。

表4 碳素钢管中氧气的最大流程
工作压力（MPa）     ≤0.1     0.1～0.6     0.6～1.6     1.6～3.0
+ C/ c% ?# ?7 Y* d0 s) i$ A5 r  y流速（m/s）     20     13     10     8
* z; t' n4 r. x" b　（2）为防止着火，在氧气阀门后，均应连接一段其长度不少于5倍管径，且不少于1.5m的铜基合金或不锈钢的管道。
  I# q6 C- }/ J　　（3）氧气管道应尽量少设弯头和分岔头，工作压力高于0.1MPa的氧气管道弯头，应采取冲压成阀型法兰制作。分岔头的气流方向，应与主管气流方向成45°到60°角。
　　（4）在对焊凹凸法兰中，采用紫铜焊丝作O型密封圈，是氧气用法兰抗燃性可靠的密封形式。
, m5 d: Y- m/ C6 F/ S3 k　　（5）氧气管道应有导电的良好装置，接地电阻应小于10Ω，法兰间电阻应小于0.03Ω。
6 M$ D4 w# d, y: r7 j$ b+ f　　（6）车间内主要氧气管道的末端应加设放散管，以利氧气管道的吹扫和置换，在较长的氧气管道进入车间调节阀前，应设过滤器。
& f2 S0 M5 @7 L: S2 N; v　　2.安装注意事项
4 h* A: x$ \* d* L/ @6 t6 w- N! f　　（1）凡与氧接触的部位要严格脱脂，脱脂后用不含油的干空气或氮气吹净。
　　（2）焊接应采用氩弧焊或电弧焊。
  r4 ?! j$ F$ N' |9 z- q- e2 e0 }( y　　3.操作注意事项
$ o4 L9 \. S0 b　　（1）开关氧气阀门时应缓慢进行，操作人员应站在阀门的侧面，开启要一次到位。
1 j+ A6 R& ~8 W7 I　　（2）严禁用氧气吹刷管道或用氧气试漏、试压。
　　（3）实行操作票制度，事先对操作目的、方法、条件作出较详细的说明和规定。
( z, u- ?6 G  Y4 o　　（4）直径大于70mm的手动氧气阀门，当阀前后压差缩小到0.3MPa以内时才允许操作。
: q# ^% S" W+ k( V　　4.维护保养注意事项
　　（1）氧气管道要经常检查维护，除锈刷漆，每3～5年一次。
　　（2）管路上的安全阀、压力表，要定期校验，1年1次。
　　（3）完善接地装置。
　　（4）动火作业前，应进行置换，吹扫，吹出气体中氧含量在18％～23％时为合格。
) m# @! e# ?' p+ m: i0 v" B　　（5）阀门、法兰、垫片及管材、管件选用应符合《氧气及相关气体安全技术规程》（GB16912-1997）的有关规定。
' z( {. v2 Z* ^3 ~( @- n　　（6）建立技术档案，培训操作，检修，维护人员。
　　5.其他安全措施
　　（1）提高施工、检修及操作人员对安全的重视程度。
% l4 F; }2 _' E# e. B& p; c　　（2）提高管理人员的警惕性。
( R+ o" P6 ^  a% j　　（3）提高科学技术水平。
　　（4）不断完善送氧方案。

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