| 氧氣安全基礎知識 氧氣具有非常強的氧化性和助燃性，可燃物質在純氧中燃點將會降低，而且氧氣管路系統(tǒng)本身對安全性要求較高?？照{公司使用氧氣量較大且點較多分布較廣，且管網敷設較為復雜,涉及502＃廠房一至三樓及504#廠房，相對危險性較大。為了讓廣大員工全面掌握好氧氣的基礎知識，會更有利于我公司安全地管理和使用好氧氣，為空調公司以后發(fā)展和壯大保駕護航。特編制本章教材。 *節(jié) 氧氣的性質及制造 1 氧氣的性質 氧是自然界中分布zui廣泛的元素之一，已是生物賴于生存的物質。它以游離狀態(tài)存在于空氣中，按容積計算，空氣中含氧20.93％。 氧還以化合狀態(tài)存在于水、礦物以及一切動物、植物體中。氧在常溫常壓下是無色透明、無味、無臭的氣體，比空氣略重。在大氣壓力下，冷卻至-182.96℃時，氧氣凝結成天藍色、透明的易流動的液體；當溫度降到-218.4℃時，則凝聚成藍色固體結晶。 氧的化學性質非?；顫姡菑娏业难趸瘎┖椭紕?，它除了與金、銀及惰性氣體氦、氖、氬、氪、氙等在一般情況下不發(fā)生化合外，與其它物質都能化合生成氧化物。氧化反應的激烈程度取決于氧氣的濃度及壓力，如果氧化反應在純氧中進行，則過程非常劇烈，同時放出大量的熱。（如金屬在氧氣中反應，如果增加氧的純度和壓力會使氧化反應顯著加劇，金屬的燃點隨著氧氣壓力增高而降低），氧與可燃氣體（乙炔、氫、甲烷等）以一定比例混合時，遇火會發(fā)生爆炸。氧經壓縮后，在輸送的過程中，如有油脂、氧化鐵屑或小粒燃燒物（煤粉、炭?；蛴袡C纖維）存在，隨著氣流運動與管壁或機體發(fā)生磨擦、撞擊，會產生大量磨擦熱，導致管道、機器燃燒?；蛘哂捎诠艿乐虚y門急驟打開，閥后氣體產生接近于絕熱壓縮的溫度，使管道或閥門燃燒。被氧氣飽和的衣服及其它有機紡織品與火種接觸，會立即著火。被液態(tài)氧浸漬的多孔有機物，當引火或給以一定力量的撞擊時，則會發(fā)生爆炸事故。液態(tài)氧經過長期弱的放電，變成深藍色的液態(tài)臭氧，臭氧容易爆炸。 氧有感磁性，氧分子在磁鐵的作用下可帶磁性，并可被磁極吸引。根據(jù)氧的這種特性可制作磁氧分析儀，用以分析氧的純度。 在常壓下，當氧的濃度超過40%時，有可能發(fā)生氧中毒。吸入40%-60%的氧時，出現(xiàn)胸骨后不適感、輕咳，進而胸悶、胸骨后燒灼感和呼吸困難，咳嗽加??；嚴懲時可發(fā)生肺水腫，甚至出現(xiàn)呼吸窘迫綜合癥。吸入氧濃度在80%以上時，出現(xiàn)面部肌肉抽動、面色蒼白、眩暈、心動過速、虛脫，繼而全身強烈性抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。長期處于氧分壓為60-100KPa（相當于吸入氧濃度40%左右）條件下可發(fā)生眼損害，嚴重者可失明。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿一般作業(yè)工作服。避免與可燃物或易燃物接觸。盡可能切斷泄漏源。合理通風，加強擴散。 氧氣在工業(yè)生產中應用極廣，如液氧在國防工業(yè)上可以作為火箭的助燃劑；而且，機械工業(yè)中的切割、焊接；冶金工業(yè)中的氧氣煉鋼、軋鋼和有色金屬冶煉；以及醫(yī)療、深水作業(yè)都要用到大量的氧。 2 氧氣制造工藝流程 氧的制取方法大體可分為化學法、電解法、吸附法和深冷分離法。 由于空氣中含有約21%的氧，而且取之不竭，所以現(xiàn)代工業(yè)上都采用空氣深冷分離法制取氧氣，深冷分離法制取氧氣的原料是空氣，先由輔塔吸入空氣，將空氣經幾次壓縮和冷卻，當降低空氣壓力時就會使空氣冷卻到很低的溫度，空氣將變成液體。液態(tài)空氣中所含的各種液態(tài)氣體的沸點不同，如液氮沸點為-195.802℃，液氧的沸點為-182.962℃，利用這蒸發(fā)溫度的不同，讓液態(tài)空氣蒸發(fā)。開始時沸點低的氮蒸發(fā)，隨著氮的蒸發(fā)，液態(tài)空氣中氧的成分增多，這一過程稱為精餾。經過反復精餾、提純，就能得到高純度的氧氣。制氧按其生產工藝過程中壓縮空氣的壓力高低分為：高壓流程、中壓流程、雙壓流程、全低壓流程四種，雖然各種流程所采用的空分設備（即制氧機）有所不同，但制氧的整個過程大都包括以下六個主要階段：①空氣中灰塵和雜質的凈除；②空氣經壓縮機壓縮；③除去壓縮空氣中的二氧化碳和水蒸汽；④將空氣液化；⑤液態(tài)空氣經過精餾分離成氧和氮；⑥產品的貯存和運輸?，F(xiàn)以50米3∕時制氧機為例，其生產工藝流程如下圖所示： |
第二節(jié) 氧氣管道及附件安全技術
1 氧氣管道材質及管件的選用
氧氣管道的材質，應根據(jù)氧氣的壓力、溫度氧氣在管道中的流速等條件來選用。氧氣管道除了與其它管道一樣滿足強度條件外，還需要具有防腐蝕、防銹、防火的要求。
1.1 管材的選用
從溫度條件考慮，常溫條件下的氧氣管道一般采用鋼管。但在制氧裝置中，由于鋼材在–40℃以下具有冷脆性，因此對于在低溫狀態(tài)下工作的管道須采用鋁合金、銅合金或不銹鋼，這幾種材料在低溫下仍具有良好的強度和韌性。
從壓力條件來考慮，工作壓力大于3兆帕的氧氣管道就采用黃銅管或紫銅管。壓力小于3兆帕的，一般采用無縫鋼管，為了避免高壓氧氣流在管道中高速流動時對管壁的摩擦及可能存在的微小燃燒物引起管道燃燒，因此對碳鋼管道的氧氣流速應有限制。
管材選用應符合表1規(guī)定
| 氧氣管道材質選用表 |
| 工作壓力MPa | ≤0.6 | ＞0.6≤3.0 | ＞3.0≤10 | ＞10 |
| 使用 場所 選 用 限 定 管材 | 一 般 場 所 | 分配主管上閥門頻繁操作區(qū)閥后，放散閥后 | 一 般 場 所 | 閥后5倍外徑（并不小于1.5M）范圍；壓力調節(jié)閥組前后各5倍外徑（各不小于1.5M）范圍內；壓力容器接管部位；氧壓車間內部；放散閥以后；濕氧輸送 | 一 般 場 所 | 閥后5倍外（并不小于1.5M）范圍；壓力調節(jié)閥組前后各5倍外徑（各不小于1.5M）范圍內；壓力容器接管部位；氧壓車間內部；放散閥以后；濕氧輸送 | 一 般 場 所 | 氧氣充裝臺、匯流排間 |
| 焊接鋼管 電焊鋼管 不銹鋼焊接鋼管 鋼板卷焊管 無縫鋼管 不銹鋼板卷焊管 不銹鋼無縫鋼管 紫銅管 黃鋼管 | √ √ √ √ √ √ √ √ √ | × × √ × × √ √ √ √ | × ×√ ×√√√√√ | × × √ × × √ √ √ √ | × ×× ×× ×√√√ | × × × × × × √ √ √ | × × ×× ×× √√√ | × × × × × × × √ √ |
| 注：1、“√”允許采用，“×”不允許采用； 2、碳鋼鋼板卷焊管宜用于工作壓力小于0.1MPa，且管徑超過現(xiàn)有焊接鋼管、電焊鋼管、 無縫鋼管產品管徑情況下； 3、不銹鋼板卷焊管，內壁焊縫磨光條件下，允許使用在壓力不高于5MPa的一般場所。 |
1.2 管道管件的選用
氧氣管道上的彎頭、分岔頭及變徑管的選用，應符合下列要求：
氧氣管道嚴禁采用折皺彎頭。當采用冷彎或熱彎彎制碳鋼彎頭時，彎曲半徑不應小于管外徑的5倍；當采用無縫或壓制焊接碳鋼彎頭時，彎曲半徑不應小于管外徑的1.5倍；采用不銹鋼或銅基合金無縫或壓制彎頭時，彎曲半徑不應小于管外徑。對工作壓力不大于0.1MPa的鋼板卷焊管，可以采用彎曲半徑不小于管外徑的1.5倍的焊制彎頭，彎頭內壁應平滑，無銳邊、毛刺及焊瘤；
氧氣管道的變徑管，宜采用無縫或壓制焊接件。當焊接制作時，變徑部分長度不宜小于兩端管外每項差值的3倍；其內壁應平滑，無銳邊、毛刺及焊瘤；
氧氣管道的分岔頭，宜采用無縫或壓制焊接件，當不能取得時，宜在工廠或現(xiàn)場預制，但應加工到無銳角、無突出部位及焊瘤。不宜在現(xiàn)場開孔、插接；
1.3 管道附件的選用
氧氣管道上的法蘭用墊片，應按國家有關的現(xiàn)行標準選用；管道法蘭的墊片應按下表選用：
氧氣管道上法蘭用的墊片
| 工作壓力MPa | 墊片 |
| ≤0.6 | 橡膠石棉板 |
| ＞0.6≤3.0 | 纏繞式墊片、聚四氟乙烯墊片 |
| ＞3.0≤10 | 波形金屬包石棉墊片、纏繞式墊片、聚四氟乙烯墊片、退火軟化鋁片、銅片 |
| ＞10 | 退火軟化銅片 |
氧氣管道的連接，應采用焊接，但與設備、閥門連接處可采用法蘭或螺紋連接，絲口連接，應采用一氧化鉛、水玻璃或聚四氟乙烯薄膜作為填料，嚴禁用涂鉛紅的麻或棉絲，或其他含油脂的材料。
1.3 閥門的選用
氧壓機入口處應設氧氣過濾器、調節(jié)閥前宜設氧氣過濾器，殼體應用不銹鋼，濾網應用銅基合金或純銅材質制作，其網孔尺寸宜為160－200μm。
氧氣管道的閥門應選用氧氣閥門，并應符合下列要求：
1.3.1 工作壓力大于0.1MPa以上的閥門，嚴禁采用閘閥；
1.3.2 PN大于等于0.1MPa、DN大于等于150mm口徑的氧氣閥門宜選用帶旁通的閥門。
1.3.3 閥門的材料應符合表3要求。
氧氣閥門材料選用要求
| 工作壓力MPa | 材 料 |
| ≤0.6 | 閥體、閥蓋采用可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵或鑄鋼閥桿采用碳鋼可不銹鋼閥半采用不銹鋼 |
| ＞0.6≤10 | 采用全不銹鋼、全銅基合金或不銹鋼與銅基合金組合（優(yōu)先選用銅基合金） |
| ＞10 | 采用全銅基金 |
| 注：1.工作壓力為0.1MPa以上的壓力或流量調節(jié)閥的材料，應采用不銹鋼或銅基合 金或以上兩種的組合。 2.閥門的密封填料，應采用石墨處理過的石棉或聚四氟乙烯材料，或膨脹石墨。 |
經常操作的PN≥1.0MPa、DN≥150MM大口徑氧氣閥門，宜采用氣動遙控閥門。
2 軟管的選用
2.1 氧氣軟管由膠管內、外膠層和中間棉織纖維層組成，整個膠管需經過特別的化學處理，以防止其高度燃燒性。膠管的制造、保存、運輸和使用應注意下列安全要求：
2.1.1 膠管應具有足夠的強度和阻燃特性；
2.1.2 在保存、運輸和使用膠管時必須注意維護，保持膠管的清潔和不受損壞；如：避免陽光照射，雨雪浸淋、防止與酸、堿、油類及其它有機溶劑等影響膠管質量的物質接觸。存放溫度為-15－401℃，距離熱源應不少于1M，如果由于保存和使用時維護不善，或膠管使用日久老化脆硬，這些膠管硫磺質被分解出來，常常會因此引起回火爆炸事故；
2.1.3 新膠管在使用前，必須先把膠管內壁*吹除干凈，防止焊割炬的通道被堵塞。在使用中應避免受外界擠壓和機械損傷，也不得與上述影響膠管質量的物質接觸，不得將管身折疊；
2.1.4 氧氣與乙炔膠管不得混用和代用，不得用氧氣吹除乙炔膠管的堵塞物。同時，應隨時檢查和消除焊割炬的漏氣堵塞等缺陷，防止在膠管內形成氧氣與乙炔混合氣；
2.1.5 如果發(fā)生回火倒燃進入氧氣膠管的現(xiàn)象，則不可繼續(xù)使用，必須更換。因為回火常常將膠管內膠層燒壞，壓縮純氧又是強烈的氧化劑，若再繼續(xù)使用必將失去原來正常的安全性；
2.2 氧氣管顏色的區(qū)分:進口軟管為黑色；國產軟管為紅色。氧氣軟管應規(guī)范布置（在工位焊座上安裝氧氣軟管時應注意和天然氣軟管接頭區(qū)分開，安裝完后應進行檢查，合格后才能進行使用）；氧氣軟管必須專管，氧氣軟管在作為其它用途后不得作為氧氣輸送軟管；軟管在使用過程中，防止損壞、熱燒傷、化學腐蝕；在工位上氧氣軟管易磨損的地方，應做好防護處理，已免造成軟管的的磨損，發(fā)生泄漏現(xiàn)象。
3 氧氣管道的脫脂
壓縮氧氣接觸到少量的油脂會立即劇烈燃燒而引發(fā)爆炸，因此氧氣管道的管子、配件、墊料及所有與氧氣接觸的材料都必須在安裝使用前進行嚴格的脫脂。
3.1 脫脂劑
常用的脫脂劑的性能及用途可見下表：
常用脫脂劑性能用途表
| 脫脂劑名稱 | 適用范圍 | 附注 |
| 工業(yè)二氯乙烷C2H2CL2 | 金屬件 | 能水解成微量鹽酸 |
| 工業(yè)四氯化碳CCL4 | 黑色金屬、銅和非金屬件 | 在水和金屬共同存在時，能發(fā)生水解生成微量鹽酸，與某些灼熱輕金屬能起強烈的分解反應，甚至爆炸 |
| 工業(yè)三氯乙烯C2HCL3 產品必須含穩(wěn)定劑 | 金屬件 | 含穩(wěn)定劑的純三氯乙烯對一般金屬無腐蝕 |
| 工業(yè)酒精C2H5OH 濃度不低于95.6% | 脫脂要求不高的設備和零部件 | 脫脂能力較弱 |
3.1.1 二氯乙烷、四氯化碳、三氯乙烯在一定條件下能發(fā)生水解生成微量鹽酸，所以需要脫脂的管道和附件必須不含水分，否則會造成腐蝕；
3.1.2 二氯乙烷、三氯乙烯、酒精都是易燃物，只能用于金屬件脫脂，不能用于非金屬，因為非金屬內滲入此溶劑而未全部蒸發(fā)干燥時，遇壓縮氧氣即會燃燒爆炸，對這幾種易燃爆炸危險性化學品，使用時應注意安全，四氯化碳雖不燃燒，但遇灼熱物體時即分解而生成光氣，因此禁止吸煙及嚴禁一切火種；
3.1.3 脫脂劑易揮發(fā)，應當貯存在密封容器中，放在陰涼通風、無陽光直射并遠離火源處；
3.1.4 四氯化碳、二氯乙烷和三氯乙烯均有毒，所以操作應在露天或通風的敞棚內進行；
3.1.5 脫脂劑不得與濃酸、濃堿接觸，也不得與電石等化工產品接觸；不同的脫脂劑不能混合一起使用；
3.1.6 用于脫脂的有機溶液含油量不應大于50毫克/升。對于含油量較大的溶劑可用于粗脫脂，然后用清潔的溶劑進行再次脫脂，含油量大于500毫克/升的不得使用。
3.2 脫脂方法
管道脫脂前應將管道表面的鐵銹、油污及有機物去掉，然后再用脫脂劑脫脂。
3.2.1 管子內表面脫脂，可在管內注入溶劑，管端用木堵或其它方法封密。灌入溶劑后把另一端也堵塞，平放保持水平放置15－20分鐘；在此時間內將管子流動3－4次；然后將脫脂劑倒入容器中；也可將管子傾斜在架上，然后用鐵絲將絨布捆拄從管子中穿過，然后將脫脂劑倒入管中，拉動鐵絲反復數(shù)次進行；
3.2.2 當管子內外均需脫脂時，應將脫脂劑倒在特制槽中，將管子放入溶液內15－20分鐘，在這個時間內把管子轉動數(shù)次，并用刷子清洗；槽子應有密封蓋，防止脫脂劑揮發(fā)，大口徑管子可用擦拭法擦洗；
3.2.3 閥門在脫脂前應研磨試壓合格，再拆成零件，在脫脂劑內浸泡1－1.5小時，用紗布洗凈無油為合格；螺栓與金屬墊片用同樣方法脫脂，不便浸泡的閥門殼體，可用擦拭法進行；
3.2.4 非金屬墊片的脫脂，應使用四氯化碳溶劑，墊片浸入溶劑內1.5－2小時，然后取出懸掛在空氣流通處或通風裝置內逐個分開吹干，直到無溶劑氣味為止；
3.2.5 脫脂件應在脫脂后及時將其內部的液態(tài)脫脂劑排放盡，可用清潔無油干燥的空氣或氮氣吹干；對易燃溶劑，應用純度大于95%氮氣吹干；禁止用蒸發(fā)干燥的方法清除殘液；
3.2.6 石棉填料可在300攝氏度下灼燒2－3分鐘（不得用有煙的火焰），然后浸漬規(guī)定的涂料，紫銅墊片經過退火可不再另行脫脂；
3.2.7 進行脫脂的地方應選在遠離人員、通風良好的場所進行，脫脂工作的人應穿戴無油脂的手套、工作服和口罩，使用的工具和擦洗用的棉布等都不準帶有油污；
3.2.8 脫脂后的管道、閥件，應用無油脂的薄膜塑料或金屬封住兩端口，放在干凈的地方，防止再次污染。
在使用脫脂劑時應注意什么問題?
答：管道和設備的脫脂溶劑通常采用四氯化碳或二氯乙烷，二者均具有毒性。因為二氯乙烷還有燃燒和爆炸的危險，所以zui常用的溶劑是四氯化碳。
四氯化碳對人體是有毒的。它是脂肪的溶劑，有強有力的麻醉作用，且易被皮膚吸收。四氯化碳中毒能引起頭痛、昏迷、嘔吐等癥狀。四氯化碳在500℃以下是穩(wěn)定的。在接觸到煙火，溫度升至500℃以上時，四氯化碳蒸氣與水蒸氣化合可生成光氣。在常溫下四氯化碳與硫酸作用也能生成光氣。光氣是劇毒氣體，極其微量也能引起中毒。此外，四氯化碳與堿發(fā)生化學反應，會生成甲烷而失效。所以在使用四氯化碳脫脂時應注意以下幾點：
1）脫脂應在露天或通風良好的地方進行。工作人員應有防毒保護措施，戴多層口罩和膠皮手套，穿圍裙與長統(tǒng)套靴。濃度大時還應戴防毒面具。
在連續(xù)工作8h的情況下，空氣中的四氯化碳含量不得超過0.05mg/L。
2）脫脂現(xiàn)場嚴禁煙火。
3）溶劑嚴禁與強酸接觸。
4）溶劑應保存在密封的容器內，不得與堿接觸，以防變質。
5）需要脫脂的部件，在脫脂前不應沾有水分。
6）閥門脫脂時，應解體在四氯化碳溶液中浸泡4～5min，不宜過久。
7）脫脂后的零部件要用氮氣或干燥空氣吹干后才能組裝使用。否則易發(fā)生腐蝕、生銹。
8）管式冷凝蒸發(fā)器脫脂時，要嚴防四氯化碳積存在換熱管內。特別是換熱管被焊錫等雜物堵塞時更要注意。在脫脂后應用熱空氣將其吹除到無氣味為止。若在管內有四氯化碳積存，投入運行后會凍結、膨脹，將管脹裂。同時，解凍后有水分存在時，會產生強烈的化學腐蝕，能把0.5mm厚的管蝕穿。
