2)每次安装管路要使用洗涤剂除掉管内的油脂,这种洗涤剂可能残留在管路内部。平常使用的洗涤剂有四氯化碳和三氯乙烯。其中四氯化碳即使在氧气中也不燃烧,而三氯乙烯在空气中虽不燃烧,但在氧气中却可以燃烧。假若用可燃烧性溶剂洗涤氧气管道之后仍然留有液状洗涤剂,那么它的危险性和润滑剂毫无区别。高压氧气和溶剂蒸气的混合气体还有爆炸的危险。
3)用可燃性的纤维、橡胶等做衬垫或填料,假若在氧气管道内由于某种着火源的作用开始燃烧。则管壁可能被此火焰加热致使管道开始燃烧。纤维衬垫如果在氧气中燃烧,可以诱发法兰盘铁器材料的燃烧。如果是橡胶衬垫,本身可能被软化吹走,成为氧气喷出事故的直接原因。衬垫材料的燃烧热越大,危险性就越大。因此衬垫材料必须采用燃烧热小的物质,或者干脆采用非燃性物质。
(3)炽热铁粉点燃可燃物如前所述,铁粉的自燃点远远低于铁块,在常压氧气中大约为300—400℃,在高压氧气中比这个数值还要低几十度。因此,铁粉在氧气气流中流动时与管壁摩擦,很容易达到自燃温度而开始自燃。这时由于铁粉是被导热率很小的气流所包围,所以积累的燃烧热不能散发,因而使铁粉成为高温炽热粒子(大概有1000~2000℃)在气流中高速流动。
另一方面,在管道内可能积存可燃物,如润滑油、洗涤剂、衬垫等。在常压氧气中这些可燃物的自燃点为273~305℃,三氯乙烯为392℃,但在高压氧气中这些物质的自燃点却要低得多。即是瞬间点燃温度大约为300~500℃。因此,燃烧中的铁粒子保持着炽热状态,当与这些可燃物相接触时,其温度足以把可燃物瞬间点燃。特别是本身进行自燃的铁粒子,由于在其表面具有中间生成物活性氧,与单物理性高温相比,更易点燃可燃物。
炽热的铁粉粒子侵入使用很久的橡皮管内壁裂纹部位,使橡皮管内壁着火,接着在高压氧气流中使橡皮管发生急速的爆炸性燃烧。
在氧气制造中,在管道内通过潮湿氧气后,接着通人干燥氧气时,曾多次发生过事故。这是由于通过潮湿氧气时管道内壁产生很多铁锈。由于潮湿氧气带有水分,所以能够防止铁锈垢从铁管壁上散落下来。而当通过干燥氧气时,氧能吸附内壁的锈垢并使之干燥后从管壁上脱落下来,成为锈垢粒子,和气流一起高速流动。而锈垢从管壁脱落下来以及和管壁相摩擦时,都能生成铁粉,成为可燃物的点火能源。从干燥筒跑出来作为干燥剂的硅胶颗粒在管道内高速流动时,也能产生铁粉,由此而产生的燃烧事故往往误解为干燥氧气所致,这是不对的。
(4)管壁被炽热铁粉熔敷燃烧氧气管道中铁粉的存在,不但对燃物是一种着火源,而且也会直接导致管道穿孔的危险。譬如在管道的T形部位,即在高速气流直转弯的部位,燃烧成炽热的铁粉因为动量很大,而又直线前进,撞到T形管的内壁上,炽热粒子在同一个地方比较多地堆积。这种情况好比用铁粉切割法进行切割时从喷嘴中喷出来的炽热粒子,造成管壁温度急剧升高,使管壁穿孔燃烧。
3.氯气管道的燃烧
高压氯气和高压氧气一样,也可能引起管道的燃烧事故。
下面列出铁和氯气的反应式和燃烧热:
所以说,铁在氯气中的燃烧热差不多等于在氧气中的燃烧热。燃烧每克铁所需的氯气量是:
假若从铁的比体积计算,则所需的氯气量是铁块体积的4720倍(在常温常压下)。
铁和氯气之间的燃烧生成物一氧化亚铁,在常压下的熔点和沸点分别为282~C和315℃,因此铁如果在氯气中燃烧则燃烧产生的氯化亚铁能立即被燃烧热所汽化而完全消失。
液氯在温度10—30℃的条件下,具有大约5—9个大气压(绝对气压)。在高压氯气中,铁的燃热反应是很激烈的,故有可能燃掉管道。在充有一个大气压氯气的铁管外皮,如果进行焊接或切割,可使铁管内壁和氯气发生激烈的反应,在铁管的冷端生成氯化亚铁结晶。可是,管壁的温度即使达到900℃以上的炽热状态,只要去掉加热火焰,则反应即行停止。因此,在常压氯气中,没有发生过继续烧铁的情况。如果把铁管内的氯气压力增加到10个大气压,管壁加热到400℃以上时,就能使铁和氯气发生激烈反应,开始燃烧铁管。
在电解的氯气中往往会有少量氢气,当氢在氯气中含量达5%时遇到火源就可以爆炸。所以氯气系统要防止氯气的积聚和铁锈与外管壁摩擦形成着火源。
H2在C12中的爆炸范围常压时为5.5%~89%。由于铁屑在管内移动冲击产生摩擦热,氯和氢混合气引起燃烧,高温使铁壁生成氯化铁而破损。
4.防止氧气、氯气系统燃烧的措施
为了防止氧气、管道和氯气管道燃烧事故出现,应当采取以下措施:
(1)在高压氧气管道的内壁、阀门、接头、螺栓等能够接触氧气的表面,应该尽可能使其加工成平滑而无突起部位,管内的气流不应造成死角。
(2)衬垫、填料等管道材料应避免使用可燃物,特别是纤维。
(3)管道内氧气通路要尽量采用直线,尽可能减少急转弯。
(4)管道内的油脂用洗涤剂充分清洗后,须用气体检测器进行检测,不许在管道内残留洗涤剂。洗涤剂的蒸气比空气重,要注意这一特点。
(5)尽量排除管内混入的某种固体粒子,如锈垢、干燥剂的粒子等。由于氧气中的水分能够促进产生锈垢,因此应除掉管道内的水分,通人的氧气也应是干燥的。
(6)在通人潮湿氧气时,不要在通往潮湿氧气后再通人干燥氧气,这样会生成锈垢并脱落,形成锈垢粒子。
(7)在管道中使用不锈钢可以抑制产生氧化锈垢粒子及其磨损产生的铁粒子,但是,如果在其他地方仍然大量产生这些粒子时,或者存在可燃物,即使使用了不锈钢,也不能防止管道的燃烧事故。
假设在部分管道中使用铜材,虽然可以防止铜管本身的燃烧事故,但是如果在别的地方产生铁粉燃烧生成炽热粒子后,集中冲击铜管某个部位,将会引起铜管熔化穿孔。
(8)管道内氧气的流速一般限制在30个大气压内,8m/s以下的速度。
(9)阀门的开闭操作避免急剧进行。
(10)控制可燃气体的浓度含量。