1、氧氣管道燃爆機理及控制預防技術 1.氧氣管道燃爆機理 從燃爆“三要素”進行分析，氧氣管道本身材質一般是碳素鋼或不銹鋼，因含碳，屬可燃性材料，而且鐵素體燃燒時放熱量大，溫升很快。氧氣管道內輸送的高純高壓氧氣是極強的氧化劑，純度愈高，壓力愈高，氧化性愈強，愈危險。導致氧氣管道燃燒爆炸的激發能源有多種： （1） 閥門在高低壓段之間突然打開時，低壓段氧氣急劇壓縮，由于速度很快，來不及散熱，形成所謂“絕熱壓縮”，局部溫度猛升，成為著火能源。 （2） 啟閉閥門時，閥瓣與閥座的沖擊、擠壓，閥門部件之間的摩擦。 （3） 高速運動的物質微粒（如鐵銹、灰塵、焊渣、雜質等）與管壁的摩擦、相與沖擊和在閥門、彎頭、分岔

2、頭、異徑管及焊瘤等處的沖擊碰撞。 （4） 加熱面、火焰、輻射熱等外部高溫。 （5） 靜電感應。 （6） 油脂引燃。 （7） 鐵銹、鐵粉的觸媒作用等。 在碳鋼、不銹鋼材質的氧氣管道內輸送高純度高壓氧氣時，為了防止氧氣管道燃爆事故，應當在設計、制造、安裝、使用、管理等各個環節采取措施，防止激發能源的形成，這是保證氧氣管道安全的關鍵。 2氧氣管道流速控制 氧氣管道中氧氣流速過大，高壓純氧與鋼管壁的摩擦，雜質顆粒的摩擦與碰撞，會引起氧氣管道溫升，造成燃爆事故。國外試驗表明，碳鋼管道內存有鐵粉或未完全氧化的FeO粉末，它們在純氧中的著火溫度僅為3004000C,并隨氧壓增高和粒度細化而降低,這些微粒的燃

3、燒導致碳鋼管起火。不銹鋼雖然不產生銹蝕，但它含有大量鐵元素和少量可燃的碳元素，且導熱性差，只有碳鋼的13，不易散熱，當有摩擦撞擊等激發能源時仍能引燃。因此，氧氣管道中要嚴格控制氧氣的流速，不得超過最高允許流速。GB16912深度冷凍法生產氧氣及相關氣體安全技術規程對氧氣管道中氧氣的最高允許流速的規定見表1。 表1 管道中氧氣最高允許流速v 材質 工作壓力p/Mpa p0.1 0.1p1.0 1.0p3.0 3.0p10.0 10.0p15.0 P15.0 碳鋼 根據管系壓降確定 20m/s 15m/s 不允許 不允許 不允許 奧氏 體不 銹鋼 30m/s 25m/s pv45Mpam/s (撞

4、擊場合) pv80Mpam/s （非撞擊場合） 4.5m/s (撞擊場合) 8.0m/s （非撞擊場合） 4.5m/s 注：1.最高允許流速是指管系最低工作壓力、最高工作溫度時的實際流速。 2.使流體流動方向突然改變或產生旋渦的位置，從而引起流體中顆粒對管壁的撞擊，這樣的位置稱為撞擊場合；否則，稱為非撞擊場合。 3.銅及銅合金（含鋁銅合金除外）、鎳及鎳銅合金，在小于或等于21.0 Mpa條件下，流速在和允許時沒有限制。 （1）管道中氧氣最高允許流速與工作壓力及管道材質有關。流速均指管內氧氣在一定工作狀態下的實際流速，與工作狀態下的壓力、溫度、流量有關。最高允許流速是指管系最低工作壓力，最高工作

5、溫度時的實際流速。氧氣管道直徑的確定，要在高峰負荷情況下滿足安全流速（最高允許流速）的要求，并留有余地，確保安全。 液氧管道一般采用不銹鋼管道或銅合金管道，液氧流速一般在1m/s左右。由于低溫，液氧流速沒有嚴格限制。 （2）將氧氣管道及元件分為撞擊場合和非撞擊場合，然后根據大量試驗結果，按氧氣壓力與管道材質確定氧氣最高允許流速。 使氧氣流動方向突然改變或產生旋渦的位置，從而引起氧氣中夾帶顆粒及異物對管壁的撞擊，這樣的位置稱為撞擊場合。撞擊場合容易產生激發能源，引起燃燒與爆炸，是危險場合，氧氣最高允許流速要嚴格控制。如壓制對焊三通（氧氣從支管流向主管時）、螺紋變徑管、現場焊接三通，短半徑彎頭（彎

6、曲半徑小于1.5倍管道博士直徑），縮徑比大于3的變徑（氧氣從大端流向小端時），斜接彎頭、放空閥和安全 閥的出口管，截止閥、針形閥、止回閥、減壓閥、調節閥、旁通閥及其出口端8倍直徑管道范圍內，球閥或旋塞在開啟和關閉時，蝶閥的閥板、過濾器、孔板等，均為“撞擊場合”。 非上述位置即為非撞擊場合，不易產生激發能源，較安全，氧氣最高允許流速控制較寬松。如直管段，工廠制對焊三通（氧氣從主管流向支管時），長半徑彎頭（彎曲半徑大于或等于1.5倍管道直徑），縮徑比小于或等于3的變徑管，球閥和旋塞在全開時，均為“非撞擊場合” （3）氧氣工作壓力愈高，危險性愈大，最高允許流速愈小。表中工作壓力區間劃分為6個。工作壓

7、力p0.1Mpa的氧氣，著火危險性小，屬低壓氧氣管道，其流速根據管道系統壓力降確定。0.1Mpap1.0Mpa區間，碳鋼和奧氏體不銹鋼氧氣管道，氧氣最高允許流速分別為20m/s和30m/s。1.0Mpap3.0Mpa區間，碳鋼和奧氏體不銹鋼氧氣管道，氧氣最高允許流速分別為15m/s和25m/s，這是鋼鐵冶金等行業氧氣壓力常用區間，經過十余年實踐證明，只要按此嚴格控制，氧氣管道是能安全、經濟運行的。3.0Mpap10.0Mpa區間，這是化工行業常用的氧氣壓力范圍，由于氧壓高，危險性大，已不允許采用容易產生鐵銹的碳鋼管。對于奧氏體不銹鋼管，也區分撞擊場合和非撞擊場合，依據氧氣壓力和最高允許流速的乘積來確定最高允許流速。對于危險性大的撞擊場合，規定pv45Mpam/s；對于危險性稍小的非撞擊場合，規定pv80Mpam/s。當氧氣壓力一樣，撞擊場合計算出的最高允許流速比非撞擊場合小；對于同一種場合，壓力愈高，計算出的最高允許流速愈小。10.0Mpap15.0Mpa區間，主要在化工行業有所應用，這種氧壓不能用碳鋼管作氧氣管道。用奧氏體不銹鋼時，氧氣最高允許流速撞擊場合和非撞擊場合分別為4.5m/s和8