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氧气管道为何禁止使用闸阀?



按照《GB 16912-1997 氧气及相关气体安全技术规程》中关于阀门材质的规定:

压力大于0.1MPa时,严禁使用闸阀,

0.1MPa<P≤0.6MPa时,阀瓣采用不锈钢

0.6MPa<P≤10MPa时,全不锈钢或全铜基合金阀门,

P>10MPa时,全铜基合金。

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。一、几种常见氧气管道、阀门燃烧爆炸原因分析


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。

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。

几种可燃物在氧气中(常压下)的燃点:

可燃物名称       燃点(℃)

润滑油               273~305

钢纸垫               304  

 橡胶                  130~170 

氟橡胶               474  

三氯乙               392 

聚四氟乙烯        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。

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

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。

二、防范措施


1.设计应符合有关法规、标准规定

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下表。

碳素钢管中氧气的最大流速:

工作压力(MPa)   ≤0.1     0.1~0.6     0.6~1.6     1.6~3.0流速(m/s)             20          13             10               8

2)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。

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。

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)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。

2.安装注意事项

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。

3.操作注意事项

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。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。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。

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。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。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。2)提高管理人员的警惕性。3)提高科学技术水平。4)不断完善送氧方案。

总结:


真正导致禁用闸阀的原因其实就是因为闸阀的密封面在相对运动(即阀门的开关)中会因摩擦而引起擦伤损坏,一旦损坏,则有“铁粉”自密封面处脱落,这样细小颗粒的铁粉很容易着火燃烧,这才是真正危险所在。

事实上,氧气管道上禁用闸阀,其他的截止阀一样有事故发生,截止阀的密封面一样会损坏,一样有可能发生危险,很多企业的经验就是氧气管道全部采用铜基合金阀门,不用碳钢、不锈钢阀门。

铜基合金阀门具有机械强度高,耐磨损、安全性好(不产生静电)等优点,所以真正的原因是因为闸阀的密封面极易磨损而产生的铁屑才是罪魁祸首,至于密封性下降与否不是关键。

事实上很多未采用闸阀的氧气管道一样出现爆炸事故,一般都出现在阀门两侧压差较大,阀门开启较快的瞬间,多次事故也表明,着火源和可燃物是最终的原因,禁用闸阀不过是控制可燃物的一种手段而已,和定期清除铁锈、脱脂、禁油等手段的目的都是一样的,至于控制流速、做好静电接地等是消除着火源。个人认为阀门材质是第一因素,在氢气管道上也出现类似的问题,新规范已经将“禁用闸阀”的字眼去掉了,就是个明证,关键得找到原因,很多企业其实根本不管操作压力,一律强行采用铜基合金阀,但一样有爆炸的事故出现,所以控制着火源和可燃物,精心维护,紧绷安全这根弦才是最关键的。

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