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氧气安全基础知识

氧气安全基础知识

氧气具有非常强的氧化性和助燃性，可燃物质在纯氧中燃点将会降低，而且氧气管路系统本身对安全性要求较高。

空调公司使用氧气量较大且点较多分布较广，且管网敷设较为复杂,涉及502＃厂房一至三楼及504#厂房，相对危险性较大。

为了让广大员工全面掌握好氧气的基础知识，会更有利于我公司安全地管理和使用好氧气，为空调公司以后发展和壮大保驾护航。

特编制本章教材。

第一节　氧气的性质及制造

1　氧气的性质

氧是自然界中分布最广泛的元素之一，已是生物赖于生存的物质。

它以游离状态存在于空气中，按容积计算，空气中含氧20.93％。

氧还以化合状态存在于水、矿物以及一切动物、植物体中。

氧在常温常压下是无色透明、无味、无臭的气体，比空气略重。

在大气压力下，冷却至-182.96℃时，氧气凝结成天蓝色、透明的易流动的液体；当温度降到-218.4℃时，则凝聚成蓝色固体结晶。

氧的化学性质非常活泼，是强烈的氧化剂和助燃剂，它除了与金、银及惰性气体氦、氖、氩、氪、氙等在一般情况下不发生化合外，与其它物质都能化合生成氧化物。

氧化反应的激烈程度取决于氧气的浓度及压力，如果氧化反应在纯氧中进行，则过程非常剧烈，同时放出大量的热。

（如金属在氧气中反应，如果增加氧的纯度和压力会使氧化反应显著加剧，金属的燃点随着氧气压力增高而降低），氧与可燃气体（乙炔、氢、甲烷等）以一定比例混合时，遇火会发生爆炸。

氧经压缩后，在输送的过程中，如有油脂、氧化铁屑或小粒燃烧物（煤粉、炭粒或有机纤维）存在，随着气流运动与管壁或机体发生磨擦、撞击，会产生大量磨擦热，导致管道、机器燃烧。

或者由于管道中阀门急骤打开，阀后气体产生接近于绝热压缩的温度，使管道或阀门燃烧。

被氧气饱和的衣服及其它有机纺织品与火种接触，会立即着火。

被液态氧浸渍的多孔有机物，当引火或给以一定力量的撞击时，则会发生爆炸事故。

液态氧经过长期弱的放电，变成深蓝色的液态臭氧，臭氧容易爆炸。

氧有感磁性，氧分子在磁铁的作用下可带磁性，并可被磁极吸引。

根据氧的这种特性可制作磁氧分析仪，用以分析氧的纯度。

在常压下，当氧的浓度超过40%时，有可能发生氧中毒。

吸入40%-60%的氧时，出现胸骨后不适感、轻咳，进而胸闷、胸骨后烧灼感和呼吸困难，咳嗽加剧；严惩时可发生肺水肿，甚至出现呼吸窘迫综合症。

吸入氧浓度在80%以上时，出现面部肌肉抽动、面色苍白、眩晕、心动过速、虚脱，继而全身强烈性抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。

长期处于氧分压为60-100KPa（相当于吸入氧浓度40%左右）条件下可发生眼损害，严重者可失明。

建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿一般作业工作服。

避免与可燃物或易燃物接触。

尽可能切断泄漏源。

合理通风，加强扩散。

氧气在工业生产中应用极广，如液氧在国防工业上可以作为火箭的助燃剂；而且，机械工业中的切割、焊接；冶金工业中的氧气炼钢、轧钢和有色金属冶炼；以及医疗、深水作业都要用到大量的氧。

2　氧气制造工艺流程

氧的制取方法大体可分为化学法、电解法、吸附法和深冷分离法。

由于空气中含有约21%的氧，而且取之不竭，所以现代工业上都采用空气深冷分离法制取氧气，深冷分离法制取氧气的原料是空气，先由辅塔吸入空气，将空气经几次压缩和冷却，当降低空气压力时就会使空气冷却到很低的温度，空气将变成液体。

液态空气中所含的各种液态气体的沸点不同，如液氮沸点为-195.802℃，液氧的沸点为-182.962℃，利用这蒸发温度的不同，让液态空气蒸发。

开始时沸点低的氮蒸发，随着氮的蒸发，液态空气中氧的成分增多，这一过程称为精馏。

经过反复精馏、提纯，就能得到高纯度的氧气。

制氧按其生产工艺过程中压缩空气的压力高低分为：

高压流程、中压流程、双压流程、全低压流程四种，虽然各种流程所采用的空分设备（即制氧机）有所不同，但制氧的整个过程大都包括以下六个主要阶段：

①空气中灰尘和杂质的净除；②空气经压缩机压缩；③除去压缩空气中的二氧化碳和水蒸汽；④将空气液化；⑤液态空气经过精馏分离成氧和氮；⑥产品的贮存和运输。

现以50米3∕时制氧机为例，其生产工艺流程如下图所示：

                                                        降温

分子筛化器

第一热交换器

空气压缩机

空气过滤器

空气→            →            →            →                

膨胀机

                                                         ↑

                                                               →→  

                                                        ↑

                                                    进一步降温

冷凝蒸发氮气分离

氧气压缩机

.

氧气贮气囊

.

第二热交换器

精馏塔过滤器

冷凝       氧              氧气

蒸发→     →              →→             →             

氧气灌充器

.

氮气               ↑

液氮过冷器

分离                            氮气           

          氮

氧气生产过程中的火灾危险性，主要是由氧的氧化性和助燃性所决定的。

第二节　氧气管道及附件安全技术

1　氧气管道材质及管件的选用

氧气管道的材质，应根据氧气的压力、温度氧气在管道中的流速等条件来选用。

氧气管道除了与其它管道一样满足强度条件外，还需要具有防腐蚀、防锈、防火的要求。

1.1管材的选用

从温度条件考虑，常温条件下的氧气管道一般采用钢管。

但在制氧装置中，由于钢材在–40℃以下具有冷脆性，因此对于在低温状态下工作的管道须采用铝合金、铜合金或不锈钢，这几种材料在低温下仍具有良好的强度和韧性。

从压力条件来考虑，工作压力大于3兆帕的氧气管道就采用黄铜管或紫铜管。

压力小于3兆帕的，一般采用无缝钢管，为了避免高压氧气流在管道中高速流动时对管壁的摩擦及可能存在的微小燃烧物引起管道燃烧，因此对碳钢管道的氧气流速应有限制。

管材选用应符合表1规定

氧气管道材质选用表

工作压力MPa

≤0.6

＞0.6≤3.0

＞3.0≤10

＞10

     使用

      场所

选

用

限

定

管材

一

般

场

所

分配主管上阀门频繁操作区阀后，放散阀后

一

般

场

所

阀后5倍外径（并不小于1.5M）范围；压力调节阀组前后各5倍外径（各不小于1.5M）范围内；压力容器接管部位；氧压车间内部；放散阀以后；湿氧输送

一

般

场

所

阀后5倍外（并不小于1.5M）范围；压力调节阀组前后各5倍外径（各不小于1.5M）范围内；压力容器接管部位；氧压车间内部；放散阀以后；湿氧输送

一

般

场

所

氧气充装台、汇流排间

焊接钢管

电焊钢管

不锈钢焊接钢管

钢板卷焊管

无缝钢管

不锈钢板卷焊管

不锈钢无缝钢管

紫铜管

黄钢管

√

√

√

√

√

√

√

√

√

×

×

√

×

×

√

√

√

√

×

×√

×√√√√√

×

×

√

×

×

     √

√

√

√

×

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×

×

×

×

×

×

√

√

√

×

×

××

××

√√√

×

×

×

×

×

×

×

√

√

注：

1、“√”允许采用，“×”不允许采用；

2、碳钢钢板卷焊管宜用于工作压力小于0.1MPa，且管径超过现有焊接钢管、电焊钢管、

无缝钢管产品管径情况下；

3、不锈钢板卷焊管，内壁焊缝磨光条件下，允许使用在压力不高于5MPa的一般场所。

1.2管道管件的选用

氧气管道上的弯头、分岔头及变径管的选用，应符合下列要求：

     氧气管道严禁采用折皱弯头。

当采用冷弯或热弯弯制碳钢弯头时，弯曲半径不应小于管外径的5倍；当采用无缝或压制焊接碳钢弯头时，弯曲半径不应小于管外径的1.5倍；采用不锈钢或铜基合金无缝或压制弯头时，弯曲半径不应小于管外径。

对工作压力不大于0.1MPa的钢板卷焊管，可以采用弯曲半径不小于管外径的1.5倍的焊制弯头，弯头内壁应平滑，无锐边、毛刺及焊瘤；

     氧气管道的变径管，宜采用无缝或压制焊接件。

当焊接制作时，变径部分长度不宜小于两端管外每项差值的3倍；其内壁应平滑，无锐边、毛刺及焊瘤；

      氧气管道的分岔头，宜采用无缝或压制焊接件，当不能取得时，宜在工厂或现场预制，但应加工到无锐角、无突出部位及焊瘤。

不宜在现场开孔、插接；

1.3管道附件的选用

      氧气管道上的法兰用垫片，应按国家有关的现行标准选用；管道法兰的垫片应按下表选用：

氧气管道上法兰用的垫片

工作压力MPa

垫片

≤0.6      

橡胶石棉板

＞0.6≤3.0

缠绕式垫片、聚四氟乙烯垫片

＞3.0≤10

波形金属包石棉垫片、缠绕式垫片、聚四氟乙烯垫片、退火软化铝片、铜片

＞10

退火软化铜片

氧气管道的连接，应采用焊接，但与设备、阀门连接处可采用法兰或螺纹连接，丝口连接，应采用一氧化铅、水玻璃或聚四氟乙烯薄膜作为填料，严禁用涂铅红的麻或棉丝，或其他含油脂的材料。

1.3阀门的选用

氧压机入口处应设氧气过滤器、调节阀前宜设氧气过滤器，壳体应用不锈钢，滤网应用铜基合金或纯铜材质制作，其网孔尺寸宜为160－200μm。

氧气管道的阀门应选用专用氧气阀门，并应符合下列要求：

1.3.1工作压力大于0.1MPa以上的阀门，严禁采用闸阀；

1.3.2PN大于等于0.1MPa、DN大于等于150mm口径的氧气阀门宜选用带旁通的阀门。

1.3.3阀门的材料应符合表3要求。

氧气阀门材料选用要求

工作压力MPa

材　　料

≤0.6

阀体、阀盖采用可锻铸铁、球墨铸铁或铸钢阀杆采用碳钢可不锈钢阀半采用不锈钢

＞0.6≤10

采用全不锈钢、全铜基合金或不锈钢与铜基合金组合（优先选用铜基合金）

＞10

采用全铜基金

注：

1.工作压力为0.1MPa以上的压力或流量调节阀的材料，应采用不锈钢或铜基合

金或以上两种的组合。

2.阀门的密封填料，应采用石墨处理过的石棉或聚四氟乙烯材料，或膨胀石墨。

         经常操作的PN≥1.0MPa、DN≥150MM大口径氧气阀门，宜采用气动遥控阀门。

2　软管的选用

2.1氧气软管由胶管内、外胶层和中间棉织纤维层组成，整个胶管需经过特别的化学处理，以防止其高度燃烧性。

胶管的制造、保存、运输和使用应注意下列安全要求：

2.1.1胶管应具有足够的强度和阻燃特性；

2.1.2在保存、运输和使用胶管时必须注意维护，保持胶管的清洁和不受损坏；如：

避免阳光照射，雨雪浸淋、防止与酸、碱、油类及其它有机溶剂等影响胶管质量的物质接触。

存放温度为-15－401℃，距离热源应不少于1M，如果由于保存和使用时维护不善，或胶管使用日久老化脆硬，这些胶管硫磺质被分解出来，常常会因此引起回火爆炸事故；

2.1.3      新胶管在使用前，必须先把胶管内壁滑石粉吹除干净，防止焊割炬的通道被堵塞。

在使用中应避免受外界挤压和机械损伤，也不得与上述影响胶管质量的物质接触，不得将管身折叠；

2.1.4      氧气与乙炔胶管不得混用和代用，不得用氧气吹除乙炔胶管的堵塞物。

同时，应随时检查和消除焊割炬的漏气堵塞等缺陷，防止在胶管内形成氧气与乙炔混合气；

2.1.5      如果发生回火倒燃进入氧气胶管的现象，则不可继续使用，必须更换。

因为回火常常将胶管内胶层烧坏，压缩纯氧又是强烈的氧化剂，若再继续使用必将失去原来正常的安全性；

2.2氧气管颜色的区分:

进口软管为黑色；国产软管为红色。

氧气软管应规范布置（在工位焊座上安装氧气软管时应注意和天然气软管接头区分开，安装完后应进行检查，合格后才能进行使用）；氧气软管必须专管专用，氧气软管在作为其它用途后不得作为氧气输送软管；软管在使用过程中，防止损坏、热烧伤、化学腐蚀；在工位上氧气软管易磨损的地方，应做好防护处理，已免造成软管的的磨损，发生泄漏现象。

3　氧气管道的脱脂

压缩氧气接触到少量的油脂会立即剧烈燃烧而引发爆炸，因此氧气管道的管子、配件、垫料及所有与氧气接触的材料都必须在安装使用前进行严格的脱脂。

3.1脱脂剂

常用的脱脂剂的性能及用途可见下表：

常用脱脂剂性能用途表

脱脂剂名称

适用范围

附注

工业二氯乙烷C2H2CL2

金属件

能水解成微量盐酸

工业四氯化碳CCL4

黑色金属、铜和非金属件

在水和金属共同存在时，能发生水解生成微量盐酸，与某些灼热轻金属能起强烈的分解反应，甚至爆炸

工业三氯乙烯C2HCL3

产品必须含稳定剂

金属件

含稳定剂的纯三氯乙烯对一般金属无腐蚀

工业酒精C2H5OH

浓度不低于95.6%

脱脂要求不高的设备和零部件

脱脂能力较弱

3.1.1二氯乙烷、四氯化碳、三氯乙烯在一定条件下能发生水解生成微量盐酸，所以需要脱脂的管道和附件必须不含水分，否则会造成腐蚀；

3.1.2二氯乙烷、三氯乙烯、酒精都是易燃物，只能用于金属件脱脂，不能用于非金属，因为非金属内渗入此溶剂而未全部蒸发干燥时，遇压缩氧气即会燃烧爆炸，对这几种易燃爆炸危险性化学品，使用时应注意安全，四氯化碳虽不燃烧，但遇灼热物体时即分解而生成光气，因此禁止吸烟及严禁一切火种；

3.1.3脱脂剂易挥发，应当贮存在密封容器中，放在阴凉通风、无阳光直射并远离火源处；

3.1.4四氯化碳、二氯乙烷和三氯乙烯均有毒，所以操作应在露天或通风的敞棚内进行；

3.1.5脱脂剂不得与浓酸、浓碱接触，也不得与电石等化工产品接触；不同的脱脂剂不能混合一起使用；

3.1.6用于脱脂的有机溶液含油量不应大于50毫克/升。

对于含油量较大的溶剂可用于粗脱脂，然后用清洁的溶剂进行再次脱脂，含油量大于500毫克/升的不得使用。

3.2脱脂方法

管道脱脂前应将管道表面的铁锈、油污及有机物去掉，然后再用脱脂剂脱脂。

3.2.1管子内表面脱脂，可在管内注入溶剂，管端用木堵或其它方法封密。

灌入溶剂后把另一端也堵塞，平放保持水平放置15－20分钟；在此时间内将管子流动3－4次；然后将脱脂剂倒入容器中；也可将管子倾斜在架上，然后用铁丝将绒布捆拄从管子中穿过，然后将脱脂剂倒入管中，拉动铁丝反复数次进行；

3.2.2当管子内外均需脱脂时，应将脱脂剂倒在特制槽中，将管子放入溶液内15－20分钟，在这个时间内把管子转动数次，并用刷子清洗；槽子应有密封盖，防止脱脂剂挥发，大口径管子可用擦拭法擦洗；

3.2.3阀门在脱脂前应研磨试压合格，再拆成零件，在脱脂剂内浸泡1－1.5小时，用纱布洗净无油为合格；螺栓与金属垫片用同样方法脱脂，不便浸泡的阀门壳体，可用擦拭法进行；

3.2.4非金属垫片的脱脂，应使用四氯化碳溶剂，垫片浸入溶剂内1.5－2小时，然后取出悬挂在空气流通处或通风装置内逐个分开吹干，直到无溶剂气味为止；

3.2.5脱脂件应在脱脂后及时将其内部的液态脱脂剂排放尽，可用清洁无油干燥的空气或氮气吹干；对易燃溶剂，应用纯度大于95%氮气吹干；禁止用蒸发干燥的方法清除残液；

3.2.6石棉填料可在300摄氏度下灼烧2－3分钟（不得用有烟的火焰），然后浸渍规定的涂料，紫铜垫片经过退火可不再另行脱脂；

3.2.7进行脱脂的地方应选在远离人员、通风良好的场所进行，脱脂工作的人应穿戴无油脂的手套、工作服和口罩，使用的工具和擦洗用的棉布等都不准带有油污；

3.2.8脱脂后的管道、阀件，应用无油脂的薄膜塑料或金属封住两端口，放在干净的地方，防止再次污染。

第三节　氧气管道安装的安全技术

1　埋地敷设

厂区氧气管道地下敷设时，应直接埋地敷设，埋地深度应根据地面上的荷载决定；管顶距地面一般不小于0.7米含湿氧气管道应在冰冻层以下，并宜在最低点设排水装置；穿过铁路和道路时，其交叉角不宜小于45℃；管顶距铁路轨面，应不小于1.2米，距道路路面不宜小0.7米；并且管道应放在套管内，套管的两端伸出铁路路基或道路中边不小于1米，铁路路基或道路路边有排水沟时，应延伸出水沟边1米；套管内的管段应尽量减少焊缝，并应按管道分类所要求的焊缝等级检验合格。

氧气管和同一使用目的乙炔管一起直接埋地敷设时，应在管道顶部高300毫米范围内，用松散的土填平捣实或填满黄砂，然后再回填土，氧气管严禁与燃油管同沟敷设。

氧气管道在不通行地沟敷设时，应符合下列要求：

1.1沟上应设防止可燃物料、火花和雨水侵入的盖板，地沟及盖板应是非燃烧体材料制作；沟应能排除积水；严禁油脂及易燃物漏入地沟内；

1.2地沟内氧气管道不宜设阀门或法兰连接口，必须设置时应设置阀门井；

1.3地沟内氧气管道与同沟敷设的管道间距参照下表执行；

1.4地沟内氧气管道与非燃气、水管道同沟敷设时，氧气管道应在上面；

1.5为同一目的服务的氧气管道、可燃气体管道，可同沟敷设，此时地沟内应填满砂子，并严禁与其他地沟相通；

1.6直接埋地管道，应根据埋设地带土壤的腐蚀等级采取相应等级防腐蚀措施；

1.7埋地氧气管道与建筑物、管路及其埋地管线之间的最小净距，应按下表规定执行，且不应埋设在露天堆场下面或穿过烟道和地沟。

厂区用车间架空氮气管道与其他架空管线之间的最小距

    　　　　　　　　　　　　　　　　（单位：

M）

名称

最小并行净距

最小交叉净距

给水管、排水管

热力管

不燃气体管

燃气管燃油管

滑触线

裸导线

绝缘导线或电缆

穿有导线的电缆管

插接式母线、悬挂式干线

非防爆开关、插座、配电箱

0.25

0.25

0.25

0.50

1.50

1.00

0.50

0.50

1.50

1.50

0.10

0.10

0.10

0.25

0.50

0.50

0.30

0.10

0.50

1.50

注：

1.氧气管道与同一使用目的的燃气管并行敷设时，最小并行净距可减小到0.25米；

2.氧气管道的阀门及管件接头与燃气、燃油管道上的阀门及管件接头，应沿管道轴线方向错开一定距离，当必须设置在一处时，则应适当的扩大管道之间的净距；

3.电气设备与氧气引出口不能满足上述距离要求时，可将两者安装在同一柱子的相对侧面；当柱子为空腹时，应在柱子上装设非燃烧体隔板局部隔开、

4.DN≤80MM氧气管道与不燃介质的管道最小并行净距可小于0.25M，不应小于0.15M；

5.与滑触线的净距系指氧气管在其下方时的要求，此时在氧气管及滑触线之间宜设隔离网。

厂区地下氧气管道与建筑物、构筑物等用其他地下管线之间最小净距

（单位M）

名       称

最小水平净距

最小垂直净距

有地下室的建筑物基础或通行沟道的处沿

氧气压力≤1.6MPA

氧气压力＞1.6MPA

无地下室的建筑物基础处沿

 氧气压力≤1.6MPA

氧气压力＞1.6MPA

铁路钢轨

排水沟处沿

道路

照明电线、电力、电信杆柱

照明电线

电力（220伏、380伏）

高压电力、电信

管架基础外沿

齐木中心  

2.0

3.0

1.2

2.0

2.5

0.8

0.8

0.8

1.5

1.9

0.8

1.5

－

－

－

－

1.20

－

0.50

－

－

－

－

－

灌木中心

1.0

－

给水管

直径＜75MM

直径75－150MM

直径200－400MM   

0.8

1.0

1.2

0.1

0.15

0.15

名称

最小并行净距

最小交叉净距

直径＞400MM

排水管

直径＜800MM

直径800－1500MM

直径＞1500MM

热力管或不通行地沟外沿

燃气管（乙炔等）

煤气管

煤气压力≤0.005MPa

煤气压力＞0.005－0.15MPA

煤气压力＞0.15－0.3MPA

煤气压力＞0.3－0.8MPA

不燃气体管（压缩空气等）

电力电缆

电压＜1KV

电压1－10KV

电压＞10－35KV

电信电缆 直埋电缆

         电缆管道

电缆沟

1.5

0.8

1.0

1.2

1.5

1.5

1.0

1.2

1.5

2.0

1.5

0.8

0.8

1.0

0.8

1.0

1.5

0.15

0.15

0.15

0.15

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.15

0.50

0.50

0.50

0.50

0.15

0.25

注:

1.氧气与同一目的的乙炔、煤气管道同理水平敷设时，管道间最小水平净距可减少到0.25M，但在从沟底起直至管顶以上300MM高范围内，应用松散的土或砂填实后再回填土；

2.氧气管道与管的电缆交叉时，最小交叉净距可减少到0.25MM；

3.本表建筑物基础的最小水平净距的规定，是指埋地与同一标高或其上的基础最外侧的最小水平净距；

4.敷设在铁路及不便开挖的道路下面的管段，应加设套管，套管两端伸出铁路路基或道路路边不应小于1M，路基或路边有排水沟时，应延伸出水沟沟边1M；套管的管段应尽量减少焊缝；

5.表列最小水平净距管线自管壁、沟壁或防护设施的外沿或最外一根电缆算起，道路为城市型时，自路面边缘算起；为公路型时，自路边缘算起，铁路自轨外侧算起；

6.表中管道、电缆和电缆沟最小垂直净距的规定，均指下面管道或管沟外顶与上面管道管底或管沟基础底之间净跷风轨和道路垂直净距的规定，铁路自轨底算至管顶;道路自路面结构层底算至管顶。

2 架空敷设

2.1厂区氧气管宜架空敷设，氧气管架空敷设时，氧气管道可沿生产氧气或使用氧气的建筑物构件上敷设，也可沿一级和二级耐火建筑物（防爆厂房除外）外墙架空敷设；架空敷设的氧气管道不宜与燃油管道共架敷设，如必须共架敷设时，氧气管应在燃油管的上面，且净距不应小于0.5米；

2.2除为氧气管道服务的电控、仪控电缆（或共架敷设的为该类管道服务的专用电缆）外，其余电气线路不准与氧气管道共架敷设；

2.3架空氧气管道应考虑热补偿，宜设置自然补偿器及阻力小的方形补偿器；

2.4输送潮湿氧气管道的坡度，一般不得小于0.003度在管道最低点设集水器和排水装置；

2.5厂区架空氧气管道每隔80－100M应设有防雷、防静电接地措施；直接埋地管可在埋地之前及出地后各接地1次；厂房内氧气管道应有防静电接地措施（可与本车间的静电干线相连接）；氧气管道的法兰、螺纹接口两侧应用