氧是自然界分布最广泛的元素之一。它以游离状态和化合状态存在于自然界中,空气中游离状态的氧达20.93%。化合状态的氧存在于水、矿物、植物和动物等物体中。在常温及大气压力下,氧为无色、无味、无臭的透明气体,比空气略重。氧的化学性质非常活泼,是强烈的氧化剂和阻燃剂。在一般情况下,他除了与金、银、铂及惰性气体不发生化合外,与其他物质都能化合生成氧化物,氧与其他物质化合的过程即为氧化反应。氧与可燃气体如氢、乙炔、甲烷等按一定比例混合后很容易爆炸。氧经压缩后在输送过程中如有油脂、氧化铁销及其他易燃物质存在时,随着气流与管壁的摩擦撞击产生大量摩擦热,可能会导致管道和设备的介质燃烧或爆炸。压缩氧气混杂有水分,会使氧气管道产生凝结水,纯度越高的氧气对钢管的腐蚀越严重。针对氧气管道的这些特点,在管道安装及维修中要合理选材,并有相应的技术措施。
工业生产中使用的氧气,一种是由制氧直接用管道送往用户,一种是在制氧车间以15MPa的高压充瓶,将瓶装氧气运往用户。
氧气管道修理前应将修理断与管网断开,并用空气、氮气或蒸汽将氧气全部赶走置换,不留死角。修理完后应按照要求进行强度和气密性试验。试验合格后,正式送氧前应选用氧气对管道进行吹洗,吹洗管道也可应用不含油的压缩空气或氮气,气流速度不小于20m/s,所有管道都应吹洗到。在气流出口处用白纸检验,没有尘粒和水分痕迹为合格。吹洗合格后再用容积不少于吹洗管的3倍氧气换管内的吹洗气体,且各个死角都应该设法置换到。只管管道的氧气应排至室外,排除口离地面不少于2.5米,并应远离火源。输送含湿氧的管道冻结时只能用热水或蒸汽融冻,严禁用明火融冻。
厂区架空氧气管道支架,应采用非燃烧材料制作,在阀门、排水器及其他需要检查维护的地方应安装梯子和平台。
含湿氧气管道,在寒冷地区应采取防冻措施,防冻措施可采用敷设保温层或加伴热管。当采用伴热管时,伴热管的介质应采用不超过90℃热水。
地下铺设的管子一般均采用直接埋地铺设,也可以敷设在填满沙子的不通行的地沟内,但禁止氧气管道敷设在通行的地沟内。不通行地沟应以非燃烧体盖板,并严禁与其他沟道相通。直接埋地的氧气管道应符合下列要求。
1. 严禁氧气管道通过烟道、通行地沟和直接靠近50℃的热体表面。
2. 严禁氧气管道与电力电信电缆、燃气管(用于同一目的的乙炔管除外)、燃油管敷设在一起。
3. 在腐蚀性土壤中敷设的氧气管道,外表面应包扎防腐绝缘层。
4. 氧气管道不应埋设在建筑物、构筑物,露天堆料场的下面。
5. 氧气管道的埋地敷设深度一般不小于0.7m,含湿管道应埋在冰冻线以下,如敷设在冰冻层内时,管道应有防冻措施。
6. 氧气管道的阀门可直接埋地,但要设阀罩,安装在检查井内时,井应单独设置,严禁其他管道穿越。
7. 埋地氧气管道与其他管线之间的最小净距离要满足要求。
氧气管道的选用在一般情况下以碳素钢管为主,但由于碳素钢管在低温条件下(低于-40℃)会变脆,失去韧性,也由于其在纯氧中易锈蚀,特殊情况下燃烧,故在某些管路上不用碳素钢管而用不锈钢管、铜管或铝合金管。此外,氧气管道选材时,还应注意以下几点。
1. 工作压力超过1.6MPa的氧气管道,选用碳素钢管时,在阀门、流量孔板后需装一段长度5倍于管道直径,且不小于1.5m的等径铜管,以免气流通过阀门或孔板时产生火花,引起事故。
2. 调节阀组的管道,不论管径或压力多大,都应采用不锈钢管和铜管。
3. 直接埋地的氧气管道,不论压力高低,均采用无缝钢管。
4. 温度低于-40℃的氧气管道,无论压力高低,均应选用有色金属管,以避免由于钢管韧性降低变脆而发生事故。
由于氧气具有阻燃的特性,所以氧气管道所用的一切管材、管件、阀件等均应进行严格脱脂。由于操作不当,脱脂剂用量不准,使管道脱脂不彻底或管道中个别附件进行脱脂,是非常危险。氧气管道或设备爆炸,很多脱脂不彻底造成的。管道脱脂方法见第二章。氧气管道法兰用的垫片应无油脂,并考虑垫片可能挤压裂碎掉入管内,造成氧气管道燃烧,因此不能选用易是燃材料制成的垫片。氧气管道输送的介质无论液态或气态氧,均应可靠接地。