气体充装安全技术(第一至第三).ppt

气体充装安全知识 第一章气体基础知识 第一节基本知识一 分子 原子与元素 分子 保持性质 构成物质且保持这种物质性质的最小微粒叫分子 一切物质都是由分子组成的 原子 不保持性质 分子由更小的微粒 原子组成 在一定条件下分子能够分解成成原子 但分解后的原子将不保持原物质的性质 有些物质 如氦 氩等 它们的 分子是由单个原子组成的 叫单原子分子 有些气体 如氢 氧 O2 氯 它们是由两个原子组成的 叫双原子分子 由两个以上原子组成的分子叫多原子分子 例如二氧化碳就是多原子分子 CO2 元素 性质相同的原子 化学中 把性质相同的同一种类原子叫做元素 元素就是同种原子的总称 化学中采用一定的字母符号来表示各种元素符号 例如 氢的元素用H来表示 分子式 用元素符号表示物质分子组成的式子 H2O二 压强 气体压强 运动的气体分子撞击容器而产生的 单位面积上所承受的均匀分布并垂直于这个面积上的作用力称为压强 用公式表示为 P F AP 压强PaF 均匀垂直作用力NA 受压面积m2决定气体压强大小的因素有两个 压强跟气体压缩程度有关 也就是说跟单位体积内的分子数或气体的密度有关 气体压强跟它的温度有关 因温度的升高标志着气体分子运动速度的增大 速度的增大 分子撞击器壁的次数也随着增加 所产生的作用力也随之增大 压力单位的法定计量单位根据国标GB3102 量和单位 的规定 规定压力的计量单位帕 斯卡 单位符号为 Pa 它 的定义是 1Pa 1N m21000Pa 103Pa 1KPa1000000Pa 106Pa 1MPa 兆帕 1N mm2 常见的几种压力单位及其换算目前 常见的压力单位有 标准大气压 标准大气压又称物理大气压 单位符号为 atm 物理学上把纬度45 的海平面上大气压1 033kgf m2或760毫米汞柱 mmHg 称为1个标准大气压 它与Pa的关系是 1atm 0 101325MPa 工程大气压 工程大气压又称公称大气压 主要是工程上为了计算方便 把1kgf cm2 0 098MPa 的压力称为1个工程大气压 通常说的一公斤压力 单位符号为 at 工程大气压有绝对压力 简称 绝压 和表压力 简称 表压 之分 绝对压力以压力等于零为测量起点 而表压是从当地当时的大气压力值为测量起点 实际上就是相对压力 简单地说 表压就是压力表测出的压力 绝对压力 表压力及大气压的三者关系为 P绝 P表 P大气压有关单位换算 1 1Pa 1N m2 1MPa 1N mm22 1kgf mm2 9 80665MPa 10MPa3 1bar 0 1MPa 4 1atm 101325Pa 0 1MPa5 1at 1kg cm2 0 0980665MPa 0 1MPa6 1mmHg 133 322Pa三 温度表示物体冷热程度的物理量称为温度 测量温度就要有测量温度高低的温度标准 即平常所就的 温标 常见的 温标 有 华氏温标 F 华氏温标是在标准大气压 101 325kPa 下 将冰的融点定为32度 水的沸点定为212度 两点之间等分成180格 每格即为1华氏度 单位符号 F 表示 摄氏温标 摄氏温标是我国法定的温度计量单位 它是把冰融点定为0度 水的沸点定为100度 两点之间等分成100格 每格为1摄氏度 单位符号为 热力学温标 K 宇宙中温度的下限大约是 273 这个温度叫绝对零度 把 273 作为零度的温标 叫做热力学温标或绝对温标 用热力学温标表示的温度 就是热力学温度或称绝对温度 单位符号是 K 四 质量与体积 质量质量是表示物质多少的物理量 质量的符号 m 单位符号 kg 公斤 体积体积的符号 v 单位符号 m3 或 L 升 第二节物质的状态一 物质状态的变化自然界中物质所呈现的形态通常有气态 液态和固态三种 其中任何一种形态只能在一定的条件下 温度 压力等 存在 当条件发生变化时 即表现为状态的变化 如 我们离不开的水在标准大气压下 当温度低于0 时为固态 当温度高于0 而低于100 时为液态 当温度高于100 时为气态即水蒸汽 在三种形态转变过程中存在着几种不同的物理变化过程 气化 吸热的过程 物质从液态变成气态的过程叫气化 在气化过程中 要吸收大量的热 气化过程中一般有两种方式 一是蒸发 二是沸腾 蒸发 液体表面的气化现象叫蒸发 蒸发现象有下列特征 液体在任意温度下都可以蒸发 蒸发现象仅发生在液体的表面 沸腾 液体从内部和表面同时气化的现象叫沸腾 液体开始沸腾时的温度叫沸点 液化 放热的过程 物质从气态变为液态的过程叫液化 其过程是一个放热的过程 凝固物质从液态变为固态的过程叫凝固 升华物质从固态不经液态直接变为气态的过程叫升华 熔化物质从固态变成液态的过程称为熔化 开始熔化时的温度叫熔点 二 相平衡物质的形态 在热力学上称之为相 气态称为气相 液态称为液相 由液相和气相组成的同一体系 通常是由界面分开 内部均匀 物质形态的改变称为相变 在相变过程中 物 质要通过两相之间的界面 从一个相迁移另一相中去 当宏观上物质的迁移停止时 就称为相平衡 物质的相平衡状态取决于温度和压力 若有一个条件发生变化 则与其对应的相平衡就遭到破坏 同时发生相变过程 从而建立新的相平衡关系 举例 在一个密闭的容器中 气 液两相达到动态平衡时 称为饱和状态 饱和状态下的液体为饱和液体 其密度为饱和液体密度 在饱和液体界面上的蒸汽称为饱和蒸汽 其密度和压力分别称为饱和蒸汽密度和饱和蒸汽压力 三 临界状态 临界温度 只有当气体温度降低到某一温度以下时 对其施加压力 才能使之液化 换句话说 如果气体高于这一温度时 不论对其施加多大压力 都不能使之液化 这个特定的温度称为该气体的临界温度 通常用 tc 气体的临界温度越高 就越容易液化 CNG例子 临界压力气体在临界温度下 使其液化所需最小压力 称为临界压力 通常用符号 PC 来表示 临界密度气体在临界温度和临界压力下的密度 称为临界密度 通常有符号 c 来表示 因为不同气体的临界温度和临界压力各不相同 所以它们 近似的地反映实际气体的性质 理想气体严格遵从玻 马定律 查理定律和盖 吕萨克定律的气体 称为理想气体 理想气体是一种理想化的模型 实际并不存在 一般气体在压强不太大 温度不太低的条件下 性质非常接近理想气体 因此 常常把实际气体当作理想气体来处理 这样可以使问题大大简化 误差也很小 理想气体状态方程一定质量的理想气体 其压强和体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数 克拉珀龙方程 的临界密度也是不相同的 四 气体的基本定律 玻义耳 马略特定律 温度不变 简称玻 马定律的定义为 温度不变时 一定质量的气体的压强跟它的体积成反比 查理定律 体积不变 查理定律的定义为 一定质量的气体若体积不变 则其压强与热力学温度成正比 盖 吕萨克定律 压强不变 其定律的定义为 压强不变时 一定质量的气体的体积跟热力学温度成正比 盖 吕萨克定律对理想气体才能成立 它只能近 质量为m的理想气体 其压强 体积和热力学温度满足下列关系式 PV T m M R式中M 气体的摩尔质量 kg molR 理想气体常数 R 8 314J mol k若气体的摩尔数为 n 克拉珀龙方程还可写成 PV nRT 真实气体状态方程在气体压力较高和温度较低的条件下 运用理想气体状态方程来计算 显然会有误差 为纠正理想气体与真实气体之间的误差 有一种计算简 单又有一定准确度 公式如下 PV ZnRT式中Z为压缩因子 又称压缩系数 第二章瓶装气体第一节常用术语压缩气体永久气体 液化气体和溶解气体的统称 永久气体临界温度小于 10 的气体 如氧 氮等 液化气体临界温度大于或等于 10 的气体 是高压液化气体和低压液化气体统称 高压液化气体临界温度大于等于 10 且小于等于70 的气体 如二氧化碳 乙烯等 低压液化气体临界温度大于70 的气体 如氨 液化石油气 氯等 丙烷为92 67 溶解气体在压力下溶解于瓶内溶剂中的气体 如溶解于瓶内丙酮中的乙炔 我国只有一种 吸附气体吸附于气瓶内吸附剂中的气体 这是一种以固态形式替代压缩状态或深泠液化状态形式贮运的气体 目前只有氢气一种 瓶装气体以压缩 液化 溶解 吸附形式装瓶贮运的气体 可燃性气体凡遇火 受热或与氧化性气体接触能燃烧或爆炸的气体 统称为可燃性气体 氧化性 助燃性 气体自身不燃烧 但能帮助和维持燃烧的气体 如氧 氯等 自燃气体在低于100 温度下与空气或氧化性气体接触即能自发燃烧的气体 毒性气体泛指会引起人体正常功能损伤的气体 如氯 硫化氢 一氧化碳等 特种气体为满足特定用途的气体 包括单一气体和混合气体 混合气体含有两种或两种以上有效组分 或虽属非有效组分但其含量超过规定限量的气体 第二节瓶装气体的分类一 分类标准 国内对瓶装气体的分类我们国家对瓶装气体分类有国家标准 GB16163 瓶装压缩气体分类 中的规定我国目前有80种 瓶装气体分类的原则瓶装气体的分类原则 根据压缩气体在气瓶内的物理状态和临界温度进行分类 按其化学性能 燃烧性 毒性 腐蚀性进行分组 分类标准中把瓶装压缩气体分为三大类 永久气体 液化气体 含高压液化气体和低压液化气体 和溶解气体 二 单一气体 永久气体是在充装时以及在允许的工作温度下贮运和使用过程中均为气态 永久气体又分以下两组 不燃无毒和不燃有毒气体 有11种 包括氮 氩 不燃无毒 三氟化硼 不燃有毒 可燃无毒和可燃有毒气体 有4种 如氢 甲烷 易燃无毒 一氧化碳 易燃有毒 液化气体1 高压液化气体分成以下三组 不燃无毒和不燃有毒气体 有9种 如二氧化碳 不燃无毒气体 氯化氢为不燃毒气体 可燃无毒和自燃有毒气体 有5种 乙烷等为可燃无毒气体 磷化氢为自燃有毒气体 易分解或聚合的可燃气体 有2种 2 低压液化气体分成以下三组 不燃无毒和可燃有毒 酸性腐蚀气体 有17种 可燃无毒和可燃有毒 碱性腐蚀气体 有25种 如丙烷等 易分解或聚合的可燃气体 有6种 溶解气体目前我国的溶解气体只有一种 即溶解乙炔气 三 混合气与特种气 混合气混合气包括自然合成和人工制成的混合气 混合气按其瓶内的状态分为气态混合气和液态混合气两组 气态混合气 又分为两组 不燃混合气体 包括稀有气体及空气混合气体 可燃混合气体 可燃性气体组分在2 以上 包括城市煤气 水煤气以及气态可燃气体的混合气体 液态混合气体 又分为两组 不燃混合气体 如 制冷剂 环氧乙烷 可燃混合气体 包括液化石油气 LPG 以及丙烷 丁烷等的混合气体 特种气特种气也称为稀有气体 主要包括电子气体和标准气体两大类 电子气体 主要应用于微电子技术的气体 标准气体 标准气体属于标准物质 主要应用于实验室 化验室和计量所 第三节瓶装气体的的危险性一 燃烧性与爆炸性 燃烧 爆炸的基本概念1 燃烧 爆炸的共同点 燃烧和爆炸本质上都是可燃物质的氧化反应 可燃物质 助燃物 点火源三个基本条件互相作用 燃烧才能发生 火源是指一定温度和热量的能源 三个基本条件又称燃烧三要素 2 燃烧与爆炸的异同点 燃烧与爆炸的区别在于氧化速度的不同 决定氧化速度的因素是在点火前可燃物质与助燃剂的混合程度 同一种物质 在一种条件下可以燃烧 在另一种条件下可以爆炸 物质与氧起化学反应的结果是生成新的物质并产生热量 这种热量叫燃烧热 可燃物质的燃烧过程的不同 3 燃烧 爆炸的定义 燃烧 当氧化过程迅速进行时 产生的热量使物质和周围空气的温度急剧升高 并且产生光亮和火焰 这种剧烈的氧化现象便是燃烧 爆炸 当可燃物质与空气 氧化 的混合物在一定的条件下瞬间燃烧时 发生火光和高温 燃烧生成的气体受高温作用 温度急剧上升 体积猛烈膨胀 造成压力波冲击器壁 可使容器破裂 产生强大的冲击波 掀飞屋顶 推倒墙壁 破坏建筑 发出轰然巨响 这种现象就是爆炸 爆炸以分为化学性爆炸和物理性爆炸 由于工作介质产生化学反应而放出强大能量的现象称化 学性爆炸 由于盛装容器 气瓶 本身承受不了内压力而破裂的物理现象称为物理爆炸 化学性爆炸根据瞬间燃烧速度 破坏力的大小一般分为 爆燃 即普通爆炸 其燃烧速度十至数百米每秒 爆震 爆轰 其燃烧速度1000 7000米 每秒 可燃性气体1 可燃性气体种类根据国家标准GB16163 瓶装压缩气体分类 列出的可燃性气体为33种 占80种瓶装气体的41 25 所谓可燃性气体 包括自燃气体 可燃气体 易燃气体三部分 自燃气体 在低于100 温度下与空气或氧化剂接触即能自发燃烧的气体 可燃气体 爆炸下限大于10 且爆炸上下限之差小于20 的气体 易燃气体 爆炸下限小于10 或爆炸上下限之差大于20 的气体 2 可燃的液化气体的燃烧爆炸危险性通常比空气轻的气体在接近地面的大气中垂直扩散大于水平扩散 而比空气重的气体在大气中则容易沉降 因而主要是水平扩散 水平扩散的结果会使气体在下风向沿地面大范围的空间分散 如果是毒性或可燃性气体 那后果是不堪设 想的 可燃性气体液化气体的燃烧危险性远比易燃液体大得多 3 最小点燃能量与点火源在液化石油气中的几种组分与空气混合后的最小点燃能量中最小的是戊烷 燃烧是一种同时伴有发光 发热的激烈的氧化反应 燃烧必须同时具备可燃物 助燃物 导致燃烧的能源这三个条件 缺少其中任何一个条件燃烧便不能发生 4 爆炸危险度可燃性气体的爆炸危险性可以有爆炸危险度即爆炸浓度范围与爆炸下限浓度之比值来表示 即爆炸危险度 爆炸上限浓度 爆炸下限浓度 爆炸下限浓度 爆炸危险度数值越高爆炸的危险就越高 一般认为 可燃性气体与空气混合时爆炸下限越低 则危险程度越高 可燃性气体与空气混合时的爆炸范围越宽 则危险程度越高 可燃性气体燃点越低 则危险程度越高 可燃性气体在空气中的最小引燃能量越小 则危险程度越高 可燃性气体的密度相对于空气密度越大 则危险程度越高 5 分解和聚合反应气体的分解或聚合 其结果往往是爆炸 气体的分解是由于高温引起的 没有高温 气体是不会分解的 但也有因局部过热使少量气体分解而波及其余 最后导致气瓶爆炸的 分解爆炸产生的条件 初始压力 激发能源 温度 聚合是一种放热反应过程 气体聚合时的放热反应会使瓶内压力异常 而且反应物的质量越大 反应越猛烈 这种反应会造成极大的危险 二 毒性气体凡作用于人体产生有毒作用的物质 统称为毒物 瓶装气体中有一部分属于毒性气体 盛装毒性气体的气瓶在充装 贮运 使用过程中 其主要危害是由于泄漏造成人体的慢性中毒 或由于气瓶发生事故 导致气体的大量外泄所引起的人体急性中毒 三 腐蚀性气体瓶装气体的腐蚀性 主要是指装瓶后的气体在一定的条件下 对气瓶内壁的侵蚀作用 使气瓶的瓶壁减薄或产生裂纹 造成气瓶的强度下降以致发生气瓶的爆炸事故 第四节常用气体的主要物理化学性质 用途 制取方法及危害与防护一 永久气体 氧气氧气是一种无色 无味 无臭的气体 分子式为O2 相对分子量为31 998 在标准状态下 其密度为1 4289kg m3 气体相对密度为1 105 临界温度为 118 4 临界压力为5 97MPa 液态氧颜色为淡蓝色 透明且易流动 氧气的化学性质特别活泼 除重金属 金 银 铂以及惰性气体外 所有元素都能与氧发生反应 氧气具有强烈的助燃特性 它是一种强氧 化剂 氧气与可燃气体按一定比例混合 即形成爆鸣性气体 如 家用灶具 这些爆炸性的混合物 一旦达到燃点或有引火的条件下 就会发生威力巨大的化学性爆炸 国内以往的永久气瓶的爆炸事故中 氧与氢混合的实例占有很大比例 压力高于2 94MPa的压缩氧气与各类油脂接触 能发生异常激烈反应 即发生燃烧甚至爆炸 因油脂为不饱和的碳氢化合物 与纯氧接触后即产生氧化热 其反应速度非常快 由于氧化热的集聚 迅速使温度达到油的燃点而引发自燃 此类事故比较普遍 所以 气瓶安全监察规程 规定 氧气瓶及氧化性气瓶的瓶阀与瓶身均不得沾染油脂 氢气氢也是一种无色 无味 无臭的气体 分子式为H2相对分子量为2 016 在标准状态下的密度是0 089g L 仅为空气的2 29 氢的分子运动速度很快 从而有最大的扩散速度和高的导热性 其导热能力是空气的7倍 液态氢是无色透明的液体 密度为0 07g m3 252 氢和氯在加热或光的作用下能发生爆炸 生成氯化氢 氢气在氯气中燃烧 其水溶液即盐酸 抽取方法1 水电解制氢 水电解是一种比较简单的抽取 纯度较高的氢气的方法 其纯度可达99 8 以上 同时可获得氧气 2 变压吸附法 PSA 制氢 这是同内外普遍采用的一种抽取氢气的方法 氢气是一种可燃性气体 且具有扩散速度快 点火能级低等特点 当与空气或纯氧混合后 在有点火条件下 极容易发生燃烧或爆炸 且爆炸的威力十分巨大 在气瓶充装 经销 检验各个环节中的操作人员及管理人员应严格遵守 气瓶安全监察规程 气瓶安全监察规定 2003版 的要求 气瓶不得混装 错装 更不得改装 以防止氢气与强氧化性气体混装发生恶性爆炸事故 天然气 气田气 伴生气 凝析气 矿井气 天然气的主要组分是甲烷 一般含量都在80 以上 常见的天然气主要有三种 1 液化天然气 英文缩写为LNG 是将天然气经过净化处理 除去水 二氧化碳 硫等杂质 然后采用混合冷源制冷等深冷工艺将天然气冷却到 162 将甲烷气体变成液体 体积变为气态的1 625 密度约为0 5kg m3 有利于贮存和用车辆或船舶远途输送 使不生产天然气的地区能使用天然气 但制冷工艺设备复杂 投资较高 2 压缩天然气压缩天然气 英文缩写为CNG 是指将天然气经 过多级压缩 将其压力压缩至20 30MPa天然气体积接近标准状态下的1 300 其特点是 工作压力高 贮气量大 但压缩设备投资较大 目前多用于天然气汽车加气站中 3 吸附天然气吸附天然气 英文缩写为ANG 是指在一定的压力情况下 使天然气吸附在吸附剂上 是一种很有前途的方法 其特点有工作压力低 贮气量大 设备投资较小 工作安全可靠 但目前工艺技术尚不成熟 正处于研究发展阶段 惰性气体惰性气体是指氩 Ar 氦 He 氖 Ne 氪 Kr 氙 Xe 和氡 Rn 因为它们的化学性质不活泼 很难与 其他物质发生化学反应 故称惰性气体 由于这六种气体在空气中的含量不足1 故又叫稀有气体 氩 Ar 在六种惰性气体中 氩的使用量最大 氩在标准状态下的密度为1 7836kg m3 临界温度为 122 临界压力为4 86MPa 氩占空气体积的0 932 接近1 主要用于金属焊接和切割 照明工业等行业 二 液化气体 二氧化碳二氧化碳又称碳酸气是无色 无味 无臭 稍有酸味 无毒性的气体 二氧化碳分子式为CO2 相对分子量为44 009 在标准状态下 其密度为 1 977kg m3 二氧化碳能溶于水并部分生成碳酸 临界温度为31 1 临界压力为7 38MPa 二氧化碳在常温下的化学性质稳定 不会分解 也不会与其他元素反应 但在高温下 它却很容易分解成一氧化碳和氧 因而具有氧化性 二氧化碳也具有一切酸性氧化物的化学性质 并能与碱性氧化物或碱起化学反应 二氧化碳制取方法主要有两种 生产石灰的副产品 发酵过程的副产品 氨气氨气是一种无色透明而带刺激性臭味的气体 在标准状态下 其密度为0 771kg m3 分子式为 NH3 相对分子量为17 031 临界温度132 5 临界压力11 48MPa 氨极易溶于水 常温常压下1体积不能溶解900体积的氨 氨气与氯气接触能发生自燃 并形成不稳定的 极易爆炸的氯化氢 氨在高温下能分解成氢气和氮气 氨具有较高的体积膨胀系数 充装满液的液氨气瓶 在0 60 范围内 液氨的温度每升高1 其压力升高1 32 1 8MPa 因而液氨气瓶超装极容易发生爆炸 氨具有毒性 在空气中达到一定的浓度时 能使人中毒或死亡 所以 要特别注意 氯气氯气是一种剧毒的 带有黄绿色的 强氧化性的酸性腐蚀性气体 分子式为CL2 相对分子量为70 906 临界温度为144 临界压力为7 76MPa 液氯气化体积的增加是惊人的 在标准状态下 1L液氯可气化氯气484L 且吸收大量的热 氯最突出的化学性质是其氧化性 氯能和各种金属作用 且反应较为激烈 但在干燥的和常温下的氯气不与铁和其他金属作用 所以为了安全延长设备和钢瓶的寿命 应控制氯气中的含水量 才能将氯加压后贮存于钢瓶中 氯气的体积膨胀系数较大 在0 60 范围内 满量充装的氯气瓶 温度每升高1 瓶内压力增加0 87 1 42MPa 所以液氯气瓶超装也是极易爆炸的 液化石油气液化石油气 英文缩写LPG 是一种混合物 主要成分是丙烷 丁烷和丁烯 液相性质 液化石油气在常温常压都以气体状态存在 液态的液化石油气流出后在常温常压下会变成约250倍的气体急速扩散 液态的比重只是水的一半 气相性质 液化石油气的气相比空气重1 5 2倍 所以有漏出的液化石油气不像天然气那样会向上扩散 而是沉积于地面 在充装与使用液化 石油气时 必须对此给予足够的重视 并应采取有效防护措施 因为液化石油气易燃性大 无论气温多么低 一遇到火种就会燃烧 容易引起火灾 结冰现象 液化石油气中可能溶有微量的水 无论在液化石油气的液相还是在气相中 水的溶解度都会随着温度升高而增大 在低温时 溶于液化石油气中的水就会析出 这种现象被笼统地称为 结冰现象 无论在低温中压或高温高压下 都有可能结冰 即生成烃类水化物 白色结晶 三 溶解气体溶解气体只有一种就是溶解乙炔气 在常温 常压下 20 101 32KPa 纯乙炔是无色 无味 无臭的可燃气体 分子式为C2H2 相对分子量为26 038 临界温度35 18 临界压力为6 19MPa 乙炔气体化学性质非常活泼 具有氧化 分解 聚合等反应能力 它能溶于许多液态溶剂中 其溶解度的大小因温度 压力和溶剂种类的不同而不同 在自然界是没有天然乙炔气体存在的 只有采用工业方法抽取 工业许多种 如电石法 甲烷裂解法等 最常见的是电石法 第三章气瓶基础知识第一节常用术语一 物理性能术语密度指金属材料单位体积的质量 重量 符号为 单位为kg m3或g cm3 热膨胀性指金属材料受热后产生体积增大的性能 通常用线膨胀系数来衡量 二 化学性能术语耐腐蚀性指金属材料抵抗各种介质 如大气 水蒸汽和其他有害气体及酸 碱 盐等 侵蚀的能力 抗氧化性指金属材料在高温条件下抵抗氧化作用的能力 化学稳定性指金属材料耐腐蚀和抗氧化的总和 金属材料在高温下的化学稳定性又称为热稳定性 三 力学 机械 性能术语极限强度极限强度是指金属材料抵抗外力破坏作用的能力 单位是MPa或N mm2 抗拉强度代号 b屈服强度 屈服点 单位是MPa或N mm2屈服点是指金属材料在受外力作用到某一程度 其变形 伸长 突然增加很大时材料抵抗外力的能力 断面收缩率代号 单位 是指金属材料受拉力作用断裂时 断面缩小的面积与原有断面的百分比 硬度是指材料抵抗硬的物体压入表面的能力 硬度按测定方法的不同分为以下三种 布氏硬度 代号 HB 无单位 洛氏硬度 代号 HR 无单位 维氏硬度 代号 HV 无单位冲击韧性是唯一测定材料韧性的指标 四 气瓶工艺及附件术语电弧焊利用电弧热能作为热源的熔化焊 焊条电弧焊 手弧焊 用手工操纵焊条进行焊接的电焊方法 热影响区焊接或切割过程中 材料因受热的影响但未熔化而发生金相组织和机械性能变化的区域 焊后热处理焊接后为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理 报废气瓶对于不符合安全的基本要求 不再允许进入使用领域的 必须作破坏处理的气瓶 第二节气瓶的分类气瓶按其结构 材质 用途 制造方法 承受压 力 使用要求及形状等七个方面进行分类 一 从结构上分类大致可分为无缝气瓶和焊接气瓶两类型 无缝气瓶充装氧 氮 氩等永久气体或二氧化碳等高压液化气体 均使用无缝气瓶 焊接气瓶充装氨 氯 液化石油气等低压液化气体和溶解乙炔均使用焊接气瓶 同无缝气瓶为矮粗形状 深冲型气瓶 两件组装 这种气瓶在瓶体上只有一道焊缝 最有代表性的是液化石油气的 LPG YSP 15型的钢瓶 有纵焊缝气瓶 三件组装气瓶 瓶体采用钢板卷 制而成 再组装上两个封头 如LPG的YSP 50型的钢瓶 液氯 液氨 溶解乙炔气瓶 都是这种结构 二 从材质上分类 钢质气瓶 碳钢气瓶 焊接气瓶的材质一般选用低碳钢或低合金钢 锰钢气瓶 目前国内使用的无缝气瓶 大部分是锰钢气瓶 铬钼钢气瓶 国外使用的较多 国内也已经开始使用 如 CNG钢瓶 铝合金气瓶这种气瓶抗低温冲击性能非常优良 瓶重较轻 和耐腐蚀性好 目前主要用于一氧化碳气的充装 使用 三 从用途上分类 永久气体气瓶 用压缩充装 是指充装氢 氧 氮等气体的气瓶 液化气体气瓶 压缩而液化 是指充装液氯 液氨气瓶和液化石油气钢瓶 溶解乙炔气瓶是指乙炔溶解于丙酮中 然后将其贮藏在带有填料 硅酸钙 的气瓶中 溶解乙炔由此而来 四 从制造方法上分类五 从承受压力上分类 按公称工作压力分为高压气瓶和低压气瓶 气瓶安全监察规程 规定 公称工作压力大于等于8MPa的气瓶为高压气瓶 公称工作压力小于8MPa的为低压气瓶 六 从使用要求上分类 一般气瓶 是指无特殊要求的气瓶 特殊气瓶 是指使用在微电子工业 航空航天 医疗 安全抢救等行业的气瓶 七 从形状上分类 瓶形气瓶 桶形气瓶 球形气瓶 葫芦形气瓶 第三节气瓶的结构形式主要分成三种 无缝气瓶的结构型式 焊接气瓶的结构型式 溶解乙炔的结构型式 第四节气瓶的主要技术参数一 公称工作压力 我国气瓶的公称工作压力气瓶的公称工作压力 对于盛装永久气体的气瓶 是指在基准温度时 我们国家规定为20 所盛装气体的限定充装压力 对于盛装液化气体的气瓶 是指温度为60 时瓶内气体压力的上限值 二 公称容积与直径在 气瓶安全规程 中规定 容积小于等于12L为小容积 12L以上至100L 含100L 为中容积 大于等于100L的为大容积 钢质无缝气瓶有小到0 4L大到80L的 最常见的为40L 钢质焊接气瓶的容积作为熔解乙炔气瓶 以40L最为普遍 液氯与液氨气瓶以800L和400L最为普遍 液化石油气钢瓶的容积以YSP 15型的钢瓶最为常见 其容积为35 5L 内径为314mm 充装重量为14 5 0 5kg 第五节气瓶附件气瓶附件是指瓶帽 瓶阀 易燃合金塞和防震圈 气瓶附件是气瓶的重要组成部分 对气瓶的安全使用起着非常重要的作用 一 瓶帽保护瓶阀用帽罩式安全附件统叫瓶帽 其功能在于避免气瓶在搬运和作用过程中 由于碰撞而损伤瓶阀 瓶帽主要分为两种形式 拆卸式瓶帽 固定式瓶帽 从使用情况来看固定式瓶帽优于拆卸式瓶帽 二 瓶阀 瓶阀是气瓶的主要附件 它是控制气体进出的一种装置 对瓶阀的要求 7点要求 瓶阀材料应不与瓶内盛装气体发生化学反应 也不影响气体的品质 瓶阀上与气瓶连接的螺纹 必须与瓶口螺纹相匹配 并应符合相应标准的规定 氧气和强氧化性气体气瓶的瓶阀 密封材料必须采用无油脂的阻燃材料 液化石油气瓶阀的手轮材料应具有阻燃性能 瓶阀阀体上如装有爆破片 其爆破压力应略高于瓶内气体的最高温升压力 同一规格 型号的瓶阀 其质量允差不应超过5 瓶阀出厂时 应逐只出具合格证 瓶阀的种类气瓶瓶阀的国家标准有七种 使用的材料主要是铜基合金 三 安全装置 是否设置超压泄放装置有争议 常见的安全泄放装置主要是易熔合金塞 我国主要用于溶解乙炔气瓶和氨气瓶 气瓶安全监察规程 中规定在有毒或剧毒的气体的气瓶上 禁止装配易熔合金塞 爆破片式的泄放装置适用与不可燃的永久气体或高压液化气体 四 防震圈 功能有三 厚度一般不小于25mm 防震圈的主要功能是 1 使气瓶免受直接冲撞 2 可以保护气瓶漆色 3 减少磨损 延长寿命 第六节颜色标志和钢印标志气瓶的颜色标志是指气瓶外表面的颜色 字样 字色和色环 其作用有二 一是气瓶种类识别根据 二是防止气瓶锈蚀 颜色标志颜色标志应符合GB7144 气瓶颜色标志 的要求 氧气瓶的瓶色为淡蓝色 空气瓶为黑色 字样GB7144中规定气瓶上表示瓶内充装介质名称的字样 可燃性气体一定要采用大红色 色环色环是区别充装同一介质 但是具有不同公称工作压力的气瓶压力 二 气瓶的钢印标志气瓶的钢印标志是识别气瓶质量的重要依据 气瓶的钢印包括制造钢印和检验钢印标志 制造钢印标志TP 气瓶的水压试验压力WP 公称工作压力W 气瓶的原始重量 V 气瓶的容积S 气瓶的设计壁厚RZZ 气瓶的制造单位许可证编号 检验钢印标志按 气瓶安全监察规程 附录 要求 在检验合格的气瓶上打上检验钢印标志 有 检验日期 下次检验日期 检验单位代码三 气瓶检验色标 颜色 形状与检验年份有关 气瓶经检验合格后 应在检验钢印上按检验年份涂检验色标 如2001年为铁红色 2011年也是 公称容积40L的中容积气瓶的检验色标 矩形为80mm 40mm 椭圆形的长短轴分别为80mm和40mm 检验色标每10年为一个循环周期 第四章气体充装 运输 贮存和使用第一节常用术语公称工作压力 对于永久气体的气瓶 是指在基准温度 一般为20 所盛装气体的限定充装压力 对于液化气体气瓶是指温度为60 时瓶内气体压力的上限值 对于溶解乙炔气体的气瓶 是指温度为15 时瓶内气体压力的上限值 最高温升压力 充装在允许工作温度时 气瓶内介质达到的压力 许用压力 气瓶在充装 使用 储运过程中 允许承受的最高压力 水压试验压力为检验气瓶静压强度所进行的以水为介质的耐压试验压力 简称试验压力 屈服压力 气瓶在内压作用下 筒体材料开始沿壁厚全面屈服时压力 充装压力气瓶充装结束时 瓶内气体的压强称为充装压力 以上术语都是压力方面的 基准温度由产品标准规定的气体充装标准温度 基准温度就是基准充装温度 这个温度值的确定世界各国是不一致的 意大利 德国 法国 澳大利亚 英国均规定15 南非联邦定为20 加拿大和美国定为21 1 日本定为35 我国在 气瓶安全监察规程 中规定为20 基准温度的确定 不仅用于气体充装 更主要的是此温度值已成为气瓶设计的重要参数 充装温度气瓶充装终了时瓶内气体的温度 测量方法是 在气瓶充装结束时 用半导体温度计 或别的电子温度计直接测量已充装气瓶瓶壁温度 温度计上的读数即近似地反映所充装气体的温 度 充装温度的确定应按下列方法确定 取充气间的环境室温加上充气温差 指在测温试验时实际测定得出的气瓶充装温度与室温之差 作为气瓶的充装温度 充气温差应在规定的充气速度下 由实验测定 实验结果应挂贴上墙 最高工作温度标准允许达到的气瓶最高使用温度 气瓶最高使用温度是气瓶使用温度范围40 60 的上限温度 气瓶内介质主要影响因素是环境温度 因为气 瓶是无绝热层 移动式压力容器 无论是在气体充装还是使用的过程中 瓶内的气体压力随气瓶所处环境温度的升高而升高 根据我国的地理位置的气候条件 气瓶的最高工作温度定为60 这是1965年公布的 气瓶安全监察规程 首次规定的 一直沿用至今 以上术语都是温度方面的 水容积气瓶内腔的实际容积 充装系数标准规定的气瓶单位水容积允许充装的最大气体质量 是由充装介质的液相饱和密度换算而来的 F W VF 充装系数kg Lw 液化气体充装质量kgV 气瓶容积L低压液化气体充装系数确定原则 充装系数应不大于在气瓶最高使用温度下 液体密度的97 在温度高于气瓶最高使用温度5 时 瓶内不满液 高压液化气体充装系数确定原则 瓶内气体在最高使用温度所达到的压力不超过气瓶的许用压力 在温度高于最高使用温度5 时 瓶内气体压力不超过气瓶许用压力的20 气相空间瓶内介质处于气液两相平衡共存状态时 气相部分所占的空间 满液瓶内气相空间为零时的状态 气瓶净重瓶体及其不可拆连接件的实际质量 不包括瓶阀 瓶帽 防震圈等可拆件 实瓶质量气瓶充装后气瓶的质量 残液所谓残液就是液化气体在使用温度下 不易气化而残留于气瓶内的那部分液体 第二节气瓶充装单位应具备的条件一 一般规定 一 技术力量 1 充装单位要配备至少一名掌握所充装气体专业知识和压力容器知识 有充装工作经历三年以上并具有工程师以上职称 液化石油气充装单位可以是助理工程师 的专职安全技术负责人 2 应配备与充装气体种类 规格适应的足够的气体充装工作人员 其中每个班组至少应有两名经过专业培训 经过技术监督部门考核 取得证书的充装操作人员 3 应配备3 6名经过专业培训取得技术监督部门颁发证书的气体充装前检查员 气体充装后检查员等管理人员 4 应配备专职或兼职的安全员 负责气体充装安全工作 年供应液化石油气2000t以上的充装站应设安全管理小组 5 充装单位应当保持气瓶充装人员的相对稳定 二 厂房 工艺装备与安全防护设施1 厂房建筑及场地 1 厂房建筑应符合GB50016 建筑设计防火规范 和有关标准要求 充装易燃气体应为一级耐火建筑 充装其他气体应不低于二级耐火建筑 2 易燃气体充装间必须按有关规范设置足够的 泄压面积 并应有与充气间体积相适应的安全泄压装置 充装介质重度小于空气的气体 泄压排气装置应开设在其建筑物顶部 充装介质重度大于或等于空气的气体 泄压排气装置应开设在其建筑物的靠近地面的位置上 充装间内的温度一般不宜超过30 3 气体压缩充装间和气瓶贮存库 罐车站等 必须具有符合安全技术要求的通风 遮阳 避雨雪和防静电的的设施 4 易燃易爆气体的充装间和气瓶库房必须采用不发火的材料铺设 如采用绝缘材料作整体面层时 应采用防静电措施 地下不得设地沟 5 氧气充装站的实瓶区与空瓶区之间必须设置防爆墙 其厚度不应小于120mm 高度不应低于2m 材料应为钢筋混凝土或其他的强度不低于钢筋混凝土的材料 6 充装站内在实 空瓶区及充装区之外应设置运瓶通道和气瓶装卸平台 7 站内必须设置消防车通道 专用的消防栓 灭火器材 消防水池 报警装置 2 安全设施 1 测试 计量衡器及监测等仪表 必须完备 并做好定期校验工作 2 应设置可靠的防雷装置 其接地电阻不得大于10 充装系统的管道 储存容器 阀门等 必须设置静电接地装置 其接地电阻不得大于10 并应定期由有检测资格的专业部门测试 3 充装台 储存容器 管道等 应设置安全阀 并要定期校验 对于液化石油气 100m3或100m3以上的贮罐应设两个或两个以上安全阀 并要求安全阀的开启压力不得超过贮罐的设计压力 4 充装氢气的充装站应在输送氢气的管道及放空管上设置阻火器 5 有毒气体充装站设有处理瓶内残液或余气的设备或装置 对充装剧毒液化气体的充装站 必须配 置在充装间同时可防止气体逸出的负压操作系统 6 根据气体性质 按GB2894 安全标志 中规定 在充装间内外设置醒目的安全标志 3 设备与管道 1 充装设备 管道 阀门和连接件等不应选用与介质发生化学反应的材料 特别是能导致爆炸的材料 用于压力大于或等于3 0Mpa的可燃或助燃性气体的管道 必须选用GB1529或GB1530黄铜管及不锈钢管 其管道阀门的材质应为不锈钢或铜基合金 严禁使用铸钢或铸铁阀门 2 输送气体管道的管径 特别是是输送可燃或助 燃性气体的管道管径 必须按气体最大流量和压力计算选用 3 工艺管道应根据介质类别 按有关标准喷涂颜色标记 4 充装单位具有一定的储存能力和足够数量的自有产权气瓶 对于液化石油气充装站应设置两台或两台以上的贮罐和自有产权气瓶 5 对于充装腐蚀性液化气体的充装站 站内的设备 管道 阀门及连接件与密封件应根据所充装气体的腐蚀性 选用相应的耐蚀材料制作 4 电气装置 电气装置必须符合下列条件 1 可燃气体充装单位的电气装置 含仪器 仪表 的设计 安装 验收 必须符合GBJ58 爆炸和火灾危险场所电力设计规范 的有关规定 2 可燃气体充装单位的电气装置 必须采用相应的防爆型 其防爆等级不得低于Q 2级 三 质量保证体系与规章制度 一 质量保证体系为了保障气体充装站的工作优质 安全进行 要求充装单位建立健全充装工作质量保证体系 现称质量管理体系 简称 质量体系 并编写 质量 手册 质量手册 是充装单位工作质量管理体系文字表达形式 是充装单位的指令性文件 在充装工作中各类工作人员必须长期认真遵守的基本行为规范和基本法规 质量手册 的编写必须规范 其基本原则与模式应服从 ISO9000 GB T19000 质量管理体系系列标准 质保体系应健全 该体系应由组织系统 控制系统组成 要求图表清晰 可操作性强 二 规章制度充装单位应根据有关规程 规范和标准的要求及充 装气体的特点 制定各项管理制度和安全技术操作规程 作业指导书 建立各项充装工作记录 1 管理制度一般应包括以下内容 1 各类人员岗位责任 2 气瓶建档 标识 按期检验和维护保养 3 安全管理 包括安全教育 安全生产 安全检查等内容 4 用户信息反馈 5压力容器 压力管道等使用管理及定期检验 6 计量器具与仪器仪表校验 7 气瓶检查登记 8 资料保管 如充装资料 设备档案等 9 不合格气瓶处理 10 各类人员培训考核 11 对用户宣传教育 12 事故上报 2 安全技术操作规程 作业指导书 一般应包括 以下内容 瓶内残液 残气 处理 气瓶充装前 后检查 气瓶充装 气体分析 各种设备操作 事故应急处理 3 应有必要的工作记录和见证材料 一般应包括以下记录 1 收发瓶记录 2 充装前的检查记录 3 充装操作记录 4 充装后复验和记录 5 不合格气瓶隔离处理记录 6 设备运行 检修和安全检查记录 四 充装单位的职责 充装 1 确保气瓶的充装 运输 贮存符合GB14194 GB14193及 气瓶安全监察规程 第九章的规定 2 确保所充装气体质量符合产品技术标准并且出具合格证明 3 负责以对不符合技术要求的气瓶瓶阀零部件修理与更换 4 液化气体充装站应熟悉用户使用气体情况 5 液化石油气充装站应负责进站罐车装 卸前后的检查 6 负责向业务主管部门和当地安全监察部门报告气瓶充装情况 安全技术状况并建档案 五 充装单位应履行的义务 一 向气瓶消费者提供气瓶 并确保对气瓶的安 全全面负责 二 负责气瓶的维护 保养和颜色标志的涂敷工作 三 按照安全技术规范及有关国家标准的规定 负责做好气瓶充装前的检查记录和充装记录 并对气瓶的充装安全负责 四 负责对充装作业人员和充装前检查人员进行有关气体性质 气瓶的基础知识 潜在危险和应急需处理措施等内容的培训 五 负责向气瓶使用者宣传安全使用知识和危险性警示要求 并在所充装的气瓶上粘贴符合安全技术规范及国家标准规定的警示标签和充装标签 六 负责气瓶的送检工作 将不符合安全要求的气瓶送交地 市 级或地 市 级以上质监部门指定的气瓶检验机构报废销毁 七 配合气瓶安全事故调查工作 第三节气瓶充装单位监督管理一 对气瓶充装单位持证的要求气瓶充装单位应当向省级质监部门特种设备安全监察机构提出充装书面申请 经审查确认符合条件者 由省级质监部门颁发 气瓶充装许可证 未取得 气瓶充装许可证 的 不得从事气瓶气瓶充装活动 若未经许可 擅自从事充装活动的 由 特种设备安全监督管理部门予以取缔 没收违法充装的气瓶 处5万元以上20万以下的罚款 气瓶充装许可证 有效期为4年 有效期满前 气瓶充装单位应当向原批准部门申请更换 气瓶充装许可证 未按规定提出申请或未获准更换 气瓶充装许可证 的 有效期满后不得继续从事气瓶充装工作 气瓶充装单位只能充装自有产权的气瓶 二 气瓶充装单位气瓶建档的要求气瓶充装单位应当采用计算机对所充装的自有产权气瓶进行建档登记 并负责涂敷充装站标志 气瓶编号和打经省级质监部门备案的充装站标志钢印 国家鼓励采用条码等先进信息手段对气瓶进行安全管理 二 对气瓶充装单位持证作业的要求气瓶充装单位应当保持气瓶充装人员的相对稳定 充装单位负责人和气瓶充装人员应当经地 市 级或者地 市 级以上质监部门考核 取得特种设备作业人员证书 气瓶充装前和充装后 应当由充装单位持证作业人员逐只对气瓶进行检查 发现超装 错装 泄漏或其他异常现象的 要立即进行妥善处理 充装时充装人员应按有关安全技术规范和国家标准规定的充装系数或充装压力进行充装 禁止对使用过的非重复充装气瓶再次进行充装 任何单位和个人不得改装或是将报废气瓶翻新后使用 气瓶充装单位应当保证充装的气体质量和充装量符合安全技术规范及相关标准的要求 三 气瓶充装单位年度监督检查地 市 级质监部门安全监察机构应当每年对辖区内的气瓶充装单位进行年度监督检查 年度监督检查的内容包括 自有产权气瓶的数量 钢印标志和建档情况 自有产权气瓶的充装和定期检验情 况 充装负责人和充装人员持证情况 气瓶充装单位应当按照要求每年报送上述材料 地 市 级质监部门每年应当将年度监督检查的结果上报省级质监部门 对年度监督检查不合格的应予吊销充装许可证的充装单位 报请省级质监部门吊销其充装许可证书 第四节充装前检查一 充装前检查的目的气体充装前必须逐只进行检查 这是为了防止气瓶在充装过程中或在运输 贮存 使用中 由于混装 错装 误用报废瓶或超期服役瓶等原因而发 生各种事故 在实际使用中 由于气瓶在充装前没有经过认真检查 或虽经检查但检查的不仔细 或检验人员未经过专业培训看不出问题 致使可燃气体气瓶装进了氧气或空气 或把低压瓶当做高压瓶使用 或将气瓶充进了与所装介质能够发生化学反应的物质 甚至是把报废气瓶还在使用 由于这些由于情况的存在常常就在气体充装时发生事故 有的虽然充装当时没有出事但在后面的运输或使用中却发生事故了 气瓶事故的后果是十分严重的 轻者毁坏房屋设备 重者伴随人身伤亡 一定要从思想上重视充装安全问题 避免发生气瓶事故 二 充装前检查内容 气瓶在充装前 应由专职检查员负责逐只进行检查 检查内容至少应包括 1 国产气瓶是否是由具有 气瓶制造许可证 的单位生产的 制造单位较多 可以上网查询 发现无制造许可证单位制造的气瓶 不得充装 应进行报废处理 并向有关部门报告 2 表面的颜色标记是否与所装气体的规定标记相符 3 气瓶瓶阀的出口螺纹型式是否与所装的气体螺纹 相符 即 可燃气体用的瓶阀 出口螺纹应是左旋的 非可燃性气体用的瓶阀 出口螺纹应是右旋的 4 气瓶有无剩余压力 如有剩余气体 应进行定性鉴别 对于液化气体气瓶一般采用化学鉴别法 如鉴别氯 氯化氢等气体气瓶 用浸过氨水的布片或棉花球接近瓶阀出气口 会发生白雾 对于永久气体气瓶一般采用烟火点试法 对于无把握弄清瓶内是何种气体或要知道瓶内气体的组成部分是一般应采用化验分析法 但较复杂而且投资较大 5 气瓶外表面有无裂纹 严重腐蚀 明显变形及其严重外部损伤缺陷 6 气瓶是否在规定的检验期限内 7 经外观检查 存在明显损伤 需进一步检验的 8 气瓶的安全附件是否齐全和符合安全要求 9 盛装氧气或强氧化性气体的气瓶 其瓶体 瓶阀等是否沾染油脂或其他可燃物 10 易燃气体气瓶的首次充装或定期检验后的首次充装 未经置换或抽真空处理的 第五节永久气体的充装是指临界温度小于 10 的瓶装气体 永久气体气瓶内的介质只有单一的气相存在 在气瓶适用温度范围内 40 60 这类气体在充装 贮存 和使 用过程中 不会发生气液相变 因此被称为永久气体 永久气体气瓶充装量确定的原则是 气瓶内气体的压力在基准温度下 20 应不超过其公称工作压力 在最高工作温度下 60 应不超过水压试验压力的0 8倍 1 充装操作要点 1 永久气体充装操作人员必须严格遵守气体充装的规章制度 2 操作人员必须穿戴符合要求的护具 检查充装设备 含接地装置 仪器 仪表 工卡具是否安 全 灵敏 可靠后 方可进行以下工作 3 检查瓶阀是否完好 气瓶与卡具连接要牢固 可靠 然后打开各气瓶瓶阀 观察是否漏气 特别要注意瓶阀开启时是否漏气 4 缓慢开启充