氧气管道燃爆机理及控制预防技术.doc

行业资料：_氧气管道燃爆机理及控制预防技术单位：_部门：_日期：_年_月_日第 1 页 共 9 页氧气管道燃爆机理及控制预防技术1.氧气管道燃爆机理从燃爆“三要素”进行分析，氧气管道本身材质一般是碳素钢或不锈钢，因含碳，属可燃性材料，而且铁素体燃烧时放热量大，温升很快。氧气管道内输送的高纯高压氧气是极强的氧化剂，纯度愈高，压力愈高，氧化性愈强，愈危险。导致氧气管道燃烧爆炸的激发能源有多种：（1）阀门在高低压段之间突然打开时，低压段氧气急剧压缩，由于速度很快，来不及散热，形成所谓“绝热压缩”，局部温度猛升，成为着火能源。（2）启闭阀门时，阀瓣与阀座的冲击、挤压，阀门部件之间的摩擦。（3）高速运动的物质微粒（如铁锈、灰尘、焊渣、杂质等）与管壁的摩擦、相与冲击和在阀门、弯头、分岔头、异径管及焊瘤等处的冲击碰撞。（4）加热面、火焰、辐射热等外部高温。（5）静电感应。（6）油脂引燃。（7）铁锈、铁粉的触媒作用等。在碳钢、不锈钢材质的氧气管道内输送高纯度高压氧气时，为了防止氧气管道燃爆事故，应当在设计、制造、安装、使用、管理等各个环节采取措施，防止激发能源的形成，这是保证氧气管道安全的关键。2氧气管道流速控制氧气管道中氧气流速过大，高压纯氧与钢管壁的摩擦，杂质颗粒的摩擦与碰撞，会引起氧气管道温升，造成燃爆事故。国外试验表明，碳钢管道内存有铁粉或未完全氧化的FeO粉末，它们在纯氧中的着火温度仅为3004000C,并随氧压增高和粒度细化而降低,这些微粒的燃烧导致碳钢管起火。不锈钢虽然不产生锈蚀，但它含有大量铁元素和少量可燃的碳元素，且导热性差，只有碳钢的13，不易散热，当有摩擦撞击等激发能源时仍能引燃。因此，氧气管道中要严格控制氧气的流速，不得超过最高允许流速。GB16912深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程对氧气管道中氧气的最高允许流速的规定见表1。表1管道中氧气最高允许流速v材质工作压力p/Mpap0.10.1p1.01.0p3.03.0p10.010.0p15.0P15.0碳钢根据管系压降确定20m/s15m/s不允许不允许不允许奥氏体不锈钢30m/s25m/spv45Mpam/s(撞击场合)pv80Mpam/s（非撞击场合）4.5m/s(撞击场合)8.0m/s（非撞击场合）4.5m/s注：1.最高允许流速是指管系最低工作压力、最高工作温度时的实际流速。2.使流体流动方向突然改变或产生旋涡的位置，从而引起流体中颗粒对管壁的撞击，这样的位置称为撞击场合；否则，称为非撞击场合。3.铜及铜合金（含铝铜合金除外）、镍及镍铜合金，在小于或等于21.0Mpa条件下，流速在和允许时没有限制。（1）管道中氧气最高允许流速与工作压力及管道材质有关。流速均指管内氧气在一定工作状态下的实际流速，与工作状态下的压力、温度、流量有关。最高允许流速是指管系最低工作压力，最高工作温度时的实际流速。氧气管道直径的确定，要在高峰负荷情况下满足安全流速（最高允许流速）的要求，并留有余地，确保安全。液氧管道一般采用不锈钢管道或铜合金管道，液氧流速一般在1m/s左右。由于低温，液氧流速没有严格限制。（2）将氧气管道及元件分为撞击场合和非撞击场合，然后根据大量试验结果，按氧气压力与管道材质确定氧气最高允许流速。使氧气流动方向突然改变或产生旋涡的位置，从而引起氧气中夹带颗粒及异物对管壁的撞击，这样的位置称为撞击场合。撞击场合容易产生激发能源，引起燃烧与爆炸，是危险场合，氧气最高允许流速要严格控制。如压制对焊三通（氧气从支管流向主管时）、螺纹变径管、现场焊接三通，短半径弯头（弯曲半径小于1.5倍管道博士直径），缩径比大于3的变径（氧气从大端流向小端时），斜接弯头、放空阀和安全阀的出口管，截止阀、针形阀、止回阀、减压阀、调节阀、旁通阀及其出口端8倍直径管道范围内，球阀或旋塞在开启和关闭时，蝶阀的阀板、过滤器、孔板等，均为“撞击场合”。非上述位置即为非撞击场合，不易产生激发能源，较安全，氧气最高允许流速控制较宽松。如直管段，工厂制对焊三通（氧气从主管流向支管时），长半径弯头（弯曲半径大于或等于1.5倍管道直径），缩径比小于或等于3的变径管，球阀和旋塞在全开时，均为“非撞击场合”（3）氧气工作压力愈高，危险性愈大，最高允许流速愈小。表中工作压力区间划分为6个。工作压力p0.1Mpa的氧气，着火危险性小，属低压氧气管道，其流速根据管道系统压力降确定。0.1Mpap1.0Mpa区间，碳钢和奥氏体不锈钢氧气管道，氧气最高允许流速分别为20m/s和30m/s。1.0Mpap3.0Mpa区间，碳钢和奥氏体不锈钢氧气管道，氧气最高允许流速分别为15m/s和25m/s，这是钢铁冶金等行业氧气压力常用区间，经过十余年实践证明，只要按此严格控制，氧气管道是能安全、经济运行的。3.0Mpap10.0Mpa区间，这是化工行业常用的氧气压力范围，由于氧压高，危险性大，已不允许采用容易产生铁锈的碳钢管。对于奥氏体不锈钢管，也区分撞击场合和非撞击场合，依据氧气压力和最高允许流速的乘积来确定最高允许流速。对于危险性大的撞击场合，规定pv45Mpam/s；对于危险性稍小的非撞击场合，规定pv80Mpam/s。当氧气压力一样，撞击场合计算出的最高允许流速比非撞击场合小；对于同一种场合，压力愈高，计算出的最高允许流速愈小。10.0Mpap15.0Mpa区间，主要在化工行业有所应用，这种氧压不能用碳钢管作氧气管道。用奥氏体不锈钢时，氧气最高允许流速撞击场合和非撞击场合分别为4.5m/s和8.0m/s，流速控制很小，实际上该数值也是按上一压力区间公式代入10.0MPa压力计算出的流速。p15.0MPa区间，主要用于钢瓶充装，这种高压氧气更不允许采用碳钢管。采用奥氏体不锈钢时，不分撞击在撞击场合，氧气最高允许流速均为4.5m/s。（4）氧气管道材质直接限定了氧气最高允许流速。铜及铜合金（含铝的铜合金除外，它在特定条件下可燃）、镍及镍铜合金不含碳元素，高温只熔化，不会燃烧，摩擦不起火，属不扩散燃烧材料，事故不蔓延，安全性能好，故高压和危险部位被采用，流速可高。在p21.0Mpa条件下，流速在压力降允许时无限制。碳钢管燃烧温度偏低，燃烧速度快，抗燃烧能力差，氧气最高允许流速小，用于一般部位。不锈钢抗燃烧能力和速度介于铜和碳钢之间，且不生锈，故氧气最高允许流速较碳钢高，较铜管低，用于较重要、较危险和氧压高部位。部分金属在氧气中的燃烧温度、燃烧速度及抗燃烧能力见表2。表2部分金属在氧气中的燃烧温度、燃烧速度及抗燃烧能力名称压力/Mpa抗燃烧能力燃烧速度03.57.012.5燃烧温度/铜1035886836800最强1只熔不燃1不锈钢136723低碳钢1278110610189283最大4铁981826741630铝661最差42注：燃烧速度一栏中数字1、2、3、4系安全等级评价3.氧气管道使用安全技术（1）氧气管道要经常检查维护。碳钢管宜35年除锈刷漆一次，防止锈蚀。碳钢主干管宜5年进行一次吹扫，防止铁锈增多聚积引发火灾。碳钢氧气干管宜每5年进行一次管壁测厚，主要测定弯头及调节阀后的管道，保证这些易冲刷磨损部位的安全厚度。每年对安全接地装置进行一次检查。（2）氧气管道上的安全阀、压力表等安全装置要定期检验，一年一次，要求灵敏、准确、可靠，防止超压，防止氧气泄漏。（3）氧气管道不得乱接乱用，如用氧吹风、用氧生炉子等。不得在运行中的气氛管道上打火引弧，避免引起火灾。（4）氧气管道动火作业前，应制定动火方案及安全措施，其内容包括负责人、作业流程图、操作方案、安全措施、人员分工、监护人、化验人等。方案需经安全主管部门批准，办理动火票手续，气氛处理干净（放散或用氮气、无油空气置换），含氧量小于23%，方准动火。因对动火作业不够重视，方案不完善，责任不落实，措施不严密（尤其是与氧源堵盲板隔离等），化验监督不适时不到位等原因，造成燃爆与人员伤亡事故已屡见不鲜，应特别注意。（5）氧气管道进行重大作业时，必须制订详细的作业方案及安全措施（包括工作流程、方法、步骤、时间、部位、分工、范围、责任、监护、确认等），经安全主管部门批准、落实，方能实施。（6）手动氧气阀门的开启应缓慢进行，操作者应站在阀门侧面，以防出事伤人。开启带小旁通阀的氧气阀门时，应先开小旁通阀，使阀后低压段先缓慢充压，当主阀上下游高低压段压差不超过0.3Mpa时再开主阀。如果氧气阀门在高低压段之间突然快速打开，低压段会急剧充氧压缩，由于速度快，来不及散热，形成所谓绝热压缩，局部温度猛升，成为着火能源。设氧气阀门突然打开前后低压段压力（即绝热压缩前后氧气压力）分别为p1(0.1Mpa)和p2（1.3Mpa），氧气阀门突然打开前后低压段氧气温度（即绝热压缩前后氧气温度）分别为T1（30，即303K）和T2，查得氧气绝热指数K为1.39，根据绝热压缩公式可求出绝热压缩后低压段的温度T2为T2=T1(p2/p1)(k1)/k=303(1.3/0.1)(1.391)/1.39=622.3K即349.3，该温度足以使管道内的铁粉、铁锈或阀门有机填充料着火。快速开启氧气阀门是很危险的，阀门前后压差愈大愈危险。（7）用作调节使用的氧气阀门，由于负荷变化大，气氛流速大，是事故多发源，对这种阀门要求高，一般采用铜基合金或不锈钢阀，气动遥控操作，避免事故伤人，因而应禁止非调节冷门作调节阀门使用。（8）由于氧气管道或阀门着火时是向上游侧蔓延，发生事故时应立即切断上游测气源，防止事故扩大。（9）氧气阀门阀杆丝扣的润滑，严禁用普通油脂，要用不着火的合格硅油、硅脂或二氧化钼。（10）当氧气管道附有液氧气化补充设施时，切忌低温液氧进入常温氧气管道，以免冻破普通碳钢管道或产生液氧剧烈气化、体积猛烈膨胀，压力激增，造成超压恶性燃爆事故。（11）管道氧气用户应采取干燥氧气输送，氧压机冷却器或水浴式蒸发器漏水要及时处理，防止氧气管道内壁生锈，引发事故。（12）应定期清扫氧气管道系统中的氧气过滤器，清除铁锈与异物，杜绝燃爆事故。氧气管道系统在施工、检修后，送氧前必须检查清扫氧气过滤器，确认内部清洁无杂物后方准送氧。防止铁锈、焊渣等异物积聚成为事故隐患，确保送氧安全。（13）氧气管道使用单位应负责氧气管道的安全管理工作；贯彻执行有关安全法律、法规和氧气管道的技术规程、标准；建立、健全本单位的氧气管道安全管理规章制度；指定专业技术人员负责氧气管道安全管理工作；建立氧气管道技术档案，制订氧气管道定期检验计划，安排附属仪器仪表、安全保护装置的定期检查和检修，进行氧气管道系统隐患检查与整改，对氧气管道实施专业化管理；对氧气管道操作人员和检查人员进行安全技术培训，经考试合格后持证上岗。第 8 页 共 9 页行业资料本文至此结束，感谢您的浏览!（资料仅供参考）下载修改即可使用第 9 页 共 9 页