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时间:2019-08-06
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1、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
2、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) 第8页共9页铁锈、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
3、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300~4000C,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1/3,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。GB169
4、12《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第8页共9页材质工作压力p/Mpap≤0.10.1<p≤1.01.0<p≤3.03.0<p≤10.010.0<p≤15.0P>15.0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/spv≤45Mpa·m/s(撞击场合)pv≤80Mpa·m/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
5、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
6、于低温,液氧流速没有严格限制。第8页共9页(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
7、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p≤0.1Mpa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。0.1Mpa<p≤1.0Mpa区间
8、,碳钢和奥氏体不锈钢氧气
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