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气瓶的安全技术备考复习

气瓶的安全技术

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2007年01月19日点击数：

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一、气瓶的概述和分类

（一）概述气瓶也是一种压力容器。

对压力容器的安全要求，一般讲对气瓶也是适用的。

但由于气瓶在使用方面有它的特殊性，因此为保证安全，气瓶除符合压力容器的安全要求外，还要有一些特殊要求。

按照国家颁发的《气瓶安全监察规程》的适用范围是设计压力为9.8~2940N/cm＜sup＞2＜sup＞（表压），容积不大于1m＜sup＞3＜sup＞，盛装压缩气体和液化气体的钢质气瓶。

玻璃钢气瓶、溶解乙炔气瓶也属于《气瓶安全监察规程》的监察范围。

气瓶是储运式压力容器。

它在生产中使用日益广泛。

目前使用最多的是无缝钢瓶，其公称容积为40l，外径219mm。

此外液化石油气瓶的公称容积装重有10kg、15kg、20kg、50kg等四种。

溶解乙炔气瓶的公称容积有≤25l（直径200mm）、40l（直径250mm）、50l（直径250mm）、60l（直径300mm）等四种。

还有公称容积为400l、800l盛装液氯0.5t、1t的焊接气瓶等。

因此，从气瓶的设计、制造、使用上全面加强管理是十分必要的。

（二）气瓶的分类气瓶的分类方法很多。

按气瓶充装气体的物理性质分为压缩气体气瓶、液化气体气瓶（高压液化气体、低压液化气体）；按充装气体的化学性质分为惰性气体气瓶、助燃气体气瓶、易燃气体气瓶和有毒气体气瓶；按气瓶设计压力分为高压气瓶（2940、1960、1470、1225N/cm＜sup＞2＜sup＞）和中压气瓶（784、490、294、19698N/cm＜sup＞2＜sup＞）；按制造材料分为钢制气瓶（不锈钢气瓶）、玻璃钢气瓶；按气瓶结构分为无缝气瓶和焊接气瓶。

为了便于管理，将《气瓶安全监察规程》中按照设计压力对常用压缩气体和液化气瓶分类，用表1表示。

表表1常用压缩气体和液化气体气瓶分类二、气瓶的结构及附件工业企业常用的气瓶多是无缝钢瓶,它是由瓶体、瓶阀、瓶帽、防震圈组成。

。

这里只介绍瓶阀、瓶帽、防震圈。

（一）瓶阀瓶阀是气瓶的主要附件，是控制气瓶内气体进出的装置。

瓶阀要体积小、强度高、气密性好、经久耐用、安全可靠。

制造瓶阀的材料，要根据瓶内盛装的气体来选择。

一般瓶阀的材料选用黄铜或碳钢。

氧气瓶多选用黄铜制造的瓶阀，因为黄铜耐氧化、导热性好，磨擦时不产生火花。

而液氨容易与铜产生化学反应，因此氨瓶的瓶阀，就要选用钢制瓶阀。

因铜与乙炔可形成爆炸性的乙炔铜，所以乙炔瓶要选用钢制瓶阀。

瓶阀主要由阀体、阀杆、阀瓣、密封件、压紧螺母、手轮以及易熔合金塞、爆破膜等组成。

阀体的侧面有一个带外（或内）螺纹的出气口，用以连接充装气体的设备或减压器，用于可燃气体气瓶为左旋，用于非可燃气体气瓶为右旋。

另外出气口上装有螺帽，用来保护螺纹和防灰尘、水分或油脂等进入瓶阀。

阀体的另一侧装有易熔塞或爆破片。

当瓶内温度、压力上升超过规定，易熔塞熔化或爆破膜爆破而泄压，防止气瓶爆炸。

阀部下端是带锥形螺纹的尾部，用以和气瓶的瓶体连接。

采用锥形螺纹连接，除有较好的气密性外，同时还能减小瓶内气体压力对瓶阀的作用面积，使螺纹承受的载荷降低。

瓶阀的种类较多。

密封填料式瓶阀是最早使用的一种瓶阀，它的结构较简单，适用于低压液氯、液氨瓶，乙炔钢瓶的瓶阀也属于这一种。

活瓣式瓶阀，目前广泛用于压缩气体，如氧、氮、氩等高压气瓶。

结构如图1所示。

阀体零件均由HPb59-1黄铜锻压而成。

阀杆是通过一个套筒或一块铁片与阀瓣连接，阀瓣上有螺纹，下部嵌有尼龙1010密封填料。

阀体上端有六方螺母及密封垫（尼龙制），将阀杆固定在阀体中心部位，并保持气密性好。

手轮是用弹簧、弹簧压帽、螺母与阀杆连接。

旋转手轮使阀杆旋转。

通过套筒可使阀瓣沿螺纹上升（开）或下降（关）。

这种瓶阀密闭垫易磨损，但是更换方便，只要将阀瓣关闭，就可更换。

1―压簧盖2―手轮3、4、8、16―封垫5―套筒6―阀瓣7―带孔螺母9―安全膜片10―压帽11―弹簧12―阀杆13―压紧螺母14―密封填料15―螺盖17―阀体

（二）瓶帽与防震圈瓶帽的作用是保护瓶阀不受损坏。

它常用钢管、可锻铸铁或球黑铸铁制造，瓶帽上开有排气孔，当瓶漏气或爆破膜破裂时，可防止瓶帽承受压力。

排气孔位置对称，避免气体由一侧排出时的反作用力使气瓶倾倒。

瓶帽有两种，一种是活动瓶帽，即充气、用气时要摘下瓶帽。

另一种是固定瓶帽，近几年才使用。

即充气、用气时不必摘下瓶帽，它既能保护瓶阀，又防止常摘常戴瓶帽的麻烦和如图2所示。

防震圈是用橡胶或塑料制成，圈厚一般不小于25~30mm，富有弹性。

一个气瓶上装设两个，当气瓶受到冲击时，能吸收能量，减少震动，同时还有保护瓶体漆层和标记的作用。

三、气瓶的漆色和标记

（一）气瓶的漆色为了从颜色上迅速辨别出是充装何种气体、属于哪种压力范围内的气瓶，避免在充装、运输、储存、使用和定期检验时，因为混淆不清可能发生的事故，同时也是为了保护气瓶，防止表面锈蚀，各类气瓶都要按照规定将气瓶漆色、标写气瓶名称、涂刷横条色带。

气瓶的喷色刷字，新制造的气瓶由制造厂负责，使用的气瓶由专业检查单位负责。

气瓶漆色，并按图3所示标注气体名称。

同一种高压液化气体，规定两个或两个以上充装系数的，应在色环下方注明该种气瓶的设计压力。

字体高度不小于80mm。

说明：

1．字样一律采用仿宋体，字体高度一般为80mm；2．色环宽度一般为40mm。

表表2几种常用气瓶漆色

（二）气瓶的标记打在气瓶肩部技术数据的钢印，叫作气瓶标记。

其中由气瓶制造厂打的钢印叫作原始标记。

由气体制造厂或专业检验单位在历次定期检验时打的钢印即叫作检验标记。

两种钢印标记如图4所示。

a）气瓶制造厂打的钢印标记b）气瓶检验单位打的钢印标记说明：

1．钢印必须明显清晰；2．降压字体高度为7~10mm，深度为0.3~0.5mm；3．降压或报废的气瓶，除在检验单位的后面打上降压或报废的标志外，必须在气瓶制造厂打的设计压力标记前面打上降压或报废标记。

四、气瓶的设计压力与充装量

（一）气瓶的最高使用温度气瓶是一种盛装容器，其最高工作压力决定于它的充装量和最高使用温度。

而充装量，对于压缩气体是指它在某一充装温度下的充装压力，对液化气体是指气瓶单位容积内所装气体的重量。

最高使用温度是指气瓶在充装气体以后可能达到的最高温度。

气体使用温度的变化，除了个别气瓶，由于所装的是易于起聚合反应的气体，在瓶内部分发生聚合、放出热量，致使瓶内气体温度升高以外，一般都是受周围环境的影响。

使气瓶温度升高多是气瓶靠近高温热源或在烈日下曝晒。

靠近高温热源是禁止的，由此所产生的温升也是无法考虑的。

至于烈日下曝晒，虽然不允许，但也很难避免，因此，为了安全，气瓶的最高使用温度应按气瓶在烈日曝晒下的温度考虑。

经实际测量，气瓶在烈日下曝晒时，瓶内气体的温度远远高于最高大气温度，略低于最高地面温度。

我国各地气候条件不一，且气瓶又不是限定在某地区使用，所以气瓶的最高使用温度，应该统一按全国的最高气温和地温来考虑。

《气瓶安全监察规程》中规定，以所装气体在60℃时的压力作为气瓶的设计压力。

（二）压缩气体气瓶的设计压力与充装量1．设计压力气瓶的设计压力就是所充装气体在60℃时的压力。

压缩气体气瓶是通用的盛装容器，应适用于盛装各种压缩气体，而每一种压缩气体在高压情况下，压力随温度的变化规律不完全一样。

有些气体压力随温度的变化规律与理想气体的差别很大。

即使在相同的充装条件下，各种气体的温升虽然相同，而压力的增加却并不一样，所以要使气瓶有通用性，不能根据统一的充装压力分别确定各种气体气瓶的设计压力，而应该根据标准化的需要，确定统一的气瓶的设计压力系列。

充装气体时，则根据不同的气体确定不同的充装量。

我国目前所用的压缩气体气瓶的设计压力有2940、1960、1470N/cm＜sup＞2＜sup＞（表压）等几种。

2．充装量（充装压力）压缩气体气瓶的充装量应该是保证气瓶在使用过程中可能达到的最高压力不超过它的设计压力，也就是所装的气体在60℃时的压力不应高于气瓶的设计压力。

而压缩气体的充装量是以充装结束时的温度和压力计量的，因此各种压缩气体应根据气瓶的设计压力，按不同的充装温度（结束时）确定不同的充装压力。

实际气体的压力、温度与容积有如下关系：

1据此，在充了气的气瓶中，如果将气瓶由于温度及压力的变化而引起的容积的改变忽略不计，即Vo=V，则可以按下式计算的最大充装压力：

2式中：

Po——气瓶的充装压力（N/cm＜sup＞2＜sup＞）（绝对）；To——气的充装温度（结不时）（273+t℃）；Zo——在Po、To的条件下气体的压缩系数；P——气瓶的设计压力（N/cm＜sup＞2＜sup＞）（绝对）；T——气瓶的最高使用温度，333℃；Z——在P、T条件下气体的压缩系数。

有关空气、氧、氮、氢、一氧化碳以及甲烷的压缩系数可从有关手册中查得。

目前我国采用的高压液化气体气瓶的设计压力为1960、1470、122.5、78.4N/cm＜sup＞2＜sup＞（表压）等几种。

高压液化气体的充装量，必须保证所装入的液化气体全部气化后，在60℃下的压力不超过气瓶的设计压力。

也就是说液化气体充装系数（单位容积内充装的重量）不应大于它在60℃时、压力为气瓶设计压力下的密度。

其充装系数见表3。

低压液化气体气瓶的设计压力等于或高于所装液化气体在60℃时的饱和蒸气压力。

我国的低压液化气体气瓶的设计压力暂定为490、294、196、98N/cm＜sup＞2＜sup＞。

在正常状态下气瓶内的低压液化气体是以气液两态存在。

温度升高，瓶内饱和蒸气压力增大，液体膨胀，所占容积随之增大，而气体所占容积减小。

温度升高到一定值后，液体可能将瓶内容积充满，甚至造成破裂事故。

为了保证安全，气瓶充装必须按规定的充装系数充装。

充装系数见表4。

五、气瓶的使用管理

（一）气瓶充装与使用不当造成事故气瓶的正确充装是保证气瓶安全使用的关键之一。

气瓶由于充装不当而发生爆炸事故，其原因多数是氧气与可燃气体混装和充装过量。

氧气与可燃气体混装往往是原来盛装可燃气体（如氢、甲烷等）的气瓶，未经过置换、清洗等处理，而且瓶内还有余气，又用来盛装氧气，或者将原来装氧气的气瓶用来充装可燃气体，使可燃气体与氧气在瓶内发生化学反应，瓶内压力急剧升高，气瓶破裂爆炸。

这种由于化学反应而发生爆炸的能量，往往要比气瓶由于承受不了瓶内气体压力而发生爆炸（物理现象爆炸）的能量大几倍至几十倍。

正因为这样，再加上这种化学反应速度很快，爆炸时往往使气瓶炸成许多碎片。

如某厂将一个氧气瓶临时充装氢气，但没有改装，仍保留氧气瓶的漆色，氢气用完后又充装氧气，结果在使用中发生爆炸。

气瓶全部炸成碎片，碎片最大的只有150×100mm，且全部飞离现场。

最远的飞出千余米。

值得注意的是，这种气体混装的气瓶有时并不一定在充装过程中发生爆炸，而常常是在使用的时候发生爆炸。

因为混合气体的爆炸需要具备一定的条件（例如配合比例等），而且这种气体在焊接时常有“回火”现象。

充装过量也是气体爆炸的常见原因特别是盛装低压液化气体的气瓶。

因为液化气体充装温度一般都比较低，如果在这种温度下充装过量的液化气体，受周围环境温度的影响，瓶内液化温度升高，迅速膨胀，产生很大压力，造成气瓶破裂爆炸。

如北京某电机厂充装液氨的气瓶，又在太阳下曝晒，两天后即发生爆炸。

气瓶腾空飞起，落到120m以外的房顶上。

爆炸后氨气弥漫，扩散到附近操作室内，并在室内发生闪爆，烧伤一名值班人员。

气瓶使用不当和维护不良可以直接或间接造成爆炸事故、火灾事故或中毒事故。

在使用中将气瓶置于烈日下长时间曝晒或气瓶靠近高温热源，是气瓶爆炸的常见原因，特别是盛装低压液化气体的气瓶，如果充装过量，再加上日光曝晒，极易发生爆炸，所以这种事故多发生在夏季，且总是在运输或使用过程中受烈日曝晒的情况下。

有时候，气瓶只局部受热，虽不致于发生爆炸，但会使气瓶上的安全泄压装置开放泄气，使瓶内可燃气体或有毒气体喷出，造成火灾或中毒事故。

气瓶操作不当常会发生着火或烧坏气瓶附件等事