| 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。 *节 氧气的性质及制造 1 氧气的性质 氧是自然界中分布zui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： |
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 | √ √ √ √ √ √ √ √ √ | × × √ × × √ √ √ √ | × ×√ ×√√√√√ | × × √ × × √ √ √ √ | × ×× ×× ×√√√ | × × × × × × √ √ √ | × × ×× ×× √√√ | × × × × × × × √ √ |
| 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；
1.3.2 PN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*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，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。
在使用脱脂剂时应注意什么问题?
答：管道和设备的脱脂溶剂通常采用四氯化碳或二氯乙烷，二者均具有毒性。因为二氯乙烷还有燃烧和爆炸的危险，所以zui常用的溶剂是四氯化碳。
四氯化碳对人体是有毒的。它是脂肪的溶剂，有强有力的麻醉作用，且易被皮肤吸收。四氯化碳中毒能引起头痛、昏迷、呕吐等症状。四氯化碳在500℃以下是稳定的。在接触到烟火，温度升至500℃以上时，四氯化碳蒸气与水蒸气化合可生成光气。在常温下四氯化碳与硫酸作用也能生成光气。光气是剧毒气体，极其微量也能引起中毒。此外，四氯化碳与碱发生化学反应，会生成甲烷而失效。所以在使用四氯化碳脱脂时应注意以下几点：
1）脱脂应在露天或通风良好的地方进行。工作人员应有防毒保护措施，戴多层口罩和胶皮手套，穿围裙与长统套靴。浓度大时还应戴防毒面具。
在连续工作8h的情况下，空气中的四氯化碳含量不得超过0.05mg/L。
2）脱脂现场严禁烟火。
3）溶剂严禁与强酸接触。
4）溶剂应保存在密封的容器内，不得与碱接触，以防变质。
5）需要脱脂的部件，在脱脂前不应沾有水分。
6）阀门脱脂时，应解体在四氯化碳溶液中浸泡4～5min，不宜过久。
7）脱脂后的零部件要用氮气或干燥空气吹干后才能组装使用。否则易发生腐蚀、生锈。
8）管式冷凝蒸发器脱脂时，要严防四氯化碳积存在换热管内。特别是换热管被焊锡等杂物堵塞时更要注意。在脱脂后应用热空气将其吹除到无气味为止。若在管内有四氯化碳积存，投入运行后会冻结、膨胀，将管胀裂。同时，解冻后有水分存在时，会产生强烈的化学腐蚀，能把0.5mm厚的管蚀穿。
