一、氧气管道严禁选用闸阀


  不锈钢管道阀门内如果存在油脂、橡胶等低燃点的物质时,在局部高温下可被引燃。绝热压缩产生的高温使可燃物燃烧。例如,阀前与阀后有较大压差时,如果将阀门快速打开,阀后氧气温度按绝热压缩公式计算可达500℃以上,已达到某些物质的着火点。闸阀不宜用于调节流量及压力,否则密封面很快磨损,严密性下降,闸阀不能通过缓慢开启进行压力调节,闸阀不适用于氧气管道。


  不锈钢管道内的铁锈、粉尘、焊渣与管道内壁和阀门摩擦产生高温发生燃烧。禁用闸阀的原因其实就是因为闸阀的密封面在相对运动(即阀门的开关)中会因摩擦而引起擦伤损坏,一旦损坏,则有“铁粉”自密封面处脱落,这样细小颗粒的铁粉很容易着火燃烧。截止阀也有类似事故的发生,截止阀的密封面一样会损坏,一样有可能发生危险,很多设计单位把氧气管道全部采用铜基合金阀门,不用碳钢、不锈钢阀门。


  按照GB 16912《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》中关于阀门材质的规定:压力大于0.1MPa时,严禁使用闸阀,0.1MMPa<p≤0.6MPaa时,阀瓣采用不锈钢,0.6MPa<p≤10MPa时,全不锈钢或全铜基合金阀门,pp>10MPaPa时,全铜基合金。铜基合金阀门具有机械强度高、耐磨损、安全性好(不产生静电)等优点,所以真正的原因是因为闸阀的密封面极易磨损而产生的铁屑才是罪魁祸首,至于密封性下降与否不是关键。


  事实上很多没有用闸阀的氧气管道一样出现爆炸事故,一般都出现在阀门两侧压差较大,阀门开启较快的瞬间,着火源和可燃物是根本原因,规定禁用闸阀只是控制可燃物的一种方法而已,和定期清除铁锈、脱脂、禁油等手段的目的都是一样的。控制流速、做好静电接地等是消除着火源。一些设计单位不管操作压力,一律强行采用铜基合金阀,但也产生了爆炸事故,控制着火源和可燃物,严格安全规程才是最关键的。



二、氧气管道的阀门应符合的一般要求


(1)设计压力大于0.1MPa的氧气管道上,不得采用闸阀。国内实践中多次发生闸阀类阀门手动开关时,氧气流速突然改变,使管道内的铁锈等颗粒冲撞、摩擦激发能量而引燃、引爆的事故。为避免此类事故发生,在压力大于0.1MPa的氧气管道上不得采用闸阀。


(2)设计压力大于或等于1.0MPa且公称直径大于或等于150mm的氧气管道上的手动阀门,宜设旁通阀。在欧洲工业气体协会的《氧气管道系统》IGC DOC 13/02/E中,要求在手动作业的隔离阀设旁通阀,在隔离阀打开前以旁通阀平衡前后压力,避免快速增压和高速、紊流现象的发生。压力分级与GB16912《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》中的规定一致,并增加采用镍及镍基合金的规定。


(3)设计压力大于1.0MPa,公称直径大于或等于150mm的氧气管道上经常操作的阀门,宜采用气动阀门。


(4)阀门材料选用见表6.7.1。


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    注:①. 设计压力大于或等于0.1MPa管道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材料的组合。

           ②. 阀门的密封填料宜采用聚四氟乙烯或柔性石墨材料。


(5)氧气管道上的法兰、紧固件应按国家现行标准选用,氧气管道法兰用垫片选用见表6.7.2。氧气管道法兰用垫片除了应满足压力、温度条件外,还要防止垫片老化或被气流冲刷裂成碎粒落入管内,随气流撞击管壁引起火灾。橡胶石棉板结构成分中没有阻燃材料,且在气流冲刷下易破碎,其碎片在压力氧中属可燃、易燃危险引燃物料;金属包覆垫片在氧气管道中不得使用。


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(6)氧气管道阀门的选用除应注意管道阀门一般选用要求之外,还应符合下列要求:


     ①. 阀门各部件必须是没有油和油脂的。


     ②工作压力≤3MPa的阀门,可采用可锻铸铁、球墨铸铁或钢制阀门。阀门的密封圈必须采用有色金属、不锈钢或聚四氟乙烯等材料制成,阀门的填料必须采用石墨处理的石棉或聚四氟乙烯等材料。

   

     ③工作压力>3MPa的阀门,必须采用铜合金或不锈钢制成的阀门。高压的氧气管道应采用高压气体管道截止阀。


     ④阀门内部与氧气接触的部分,严禁使用可燃材料。


    ⑤应优先选用氧气专用阀门。在没有专用阀门时,低压、中压氧气管道也可以选用普通阀门,但必须将油浸石棉盘根更换为石墨处理的石棉盘根或聚四氟乙烯材料。



三、工程应用


  某DN100氧气管道,设计温度65℃,设计压力2.5MPa,阀门选用截止阀,A351-CF3;TRIM(内件).11-MONEL+HF,BB,OS&Y手轮,氧气低泄漏填料(BB:Bolted Bonnet螺栓连接阀盖;OS&Y:Outside Screw and Yoke 明杆支架式),阀门标准BS EN ISO 1873。



四、氧气管道阀门选用常用标准规范


  IGC DOC 13/02/E《氧气管道系统》


  GB 50030《氧气站设计规范》


  GB 16912《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》


  JB/T 12955《氧气用阀门 技术条件》




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