安全培训(一)-静电的危害与预防ppt课件.ppt

安全培训 一 作业场所静电的危害与预防 3 内容导航 生产生活中的静电1静电产生的物质特性和条件1 1静电产生的内因1 2静电产生的外因2作业场所静电的危险与危害静电的危险性静电的危害3小幽默 4静电危害的预防与消除防静电基本原则改进工艺控制静电产生静电的泄放消散静电的中和及屏蔽易燃易爆物的控管人体静电危害与消除5本期培训效果自测 4 生产生活中的静电 静电放电ESD electrostaticdischarge 是一种常见的现象 在干燥的天气中梳头 可以听到清晰的噼啪声 夜晚脱衣服 有时可以看见蓝色的小火花 开关屋门或车门时 手碰到金属部位会有噼啪声并有刺痛感 在与客人握手寒暄之际 因双方感到有刺痛感而出现骤然缩手的尴尬场面 这些都是生活中的静电现象 一般由于电量有限 尚不致造成多大伤害 ESD现象 安全释放静电工具 5 在工业生产中 静电也是很常见的 从传统的观点来看 它是火工 化工 石油 粉碎加工等行业引起火灾 爆炸等事故的主要诱发因素之一 也是亚麻 化纤等纺织行业加工过程质量及安全事故隐患之一 还是造成人体电击伤害的主要因素之一 随着高科技的发展 静电所造成的后果已经突破了安全问题的界限 静电放电造成的频谱干扰危害 是在电子 通讯 航空 航天以及一切应用现代电子设备 仪器的场合导致设备运转故障 信号丢失 误码的直接原因之一 此外 静电造成敏感电子原件的潜在失效 是降低电子产品工作可靠性的重要因素 据日本20世纪80年代的一项统计资料 在失效的电子元件中 有45 是因静电危害造成的 静电对电子器件的危害很大 也是引起火灾 爆炸事故的主要因素之一 1静电产生的物质特性和条件 7 1 1静电产生的内因 物质的逸出功不同 任何两种固体物质 当两者作相距小于2 5纳米时 1纳米 10 9m 在接触界面上会产生电子转移现象 这是由于各种物质逸出功不同的缘故 两物体相接触时 逸出功较小的一方失去电子带正电 而另一方就获得电子带负电 物质的电阻率不同 由高电阻率物质制成的物体 其导电性能差 带电层中的电子移动比较困难 构成了静电荷积聚的条件 例如 两物体紧密接触时 接触界面上形成了双电层 若物质均为导体 纵然分离的速度很快 先分离部分的电子总能很容易地通过最后分离的接触点泄漏返回原处 两物体分开后仍然各自表现为电中性 但若此两物体或其中之一由绝缘物质构成 物体分离后就有一部分电子回不到原来的物体上去 因而两物体均出现带电性 绝缘体中的电子 电子转移 8 电阻率分为体积电阻率和表面电阻率两种 单位为 m 对不同状态的物体要采用不同的计算方式 根据实验得知 一般情况下电阻率和静电的产生之间有如下关系 注意 电阻率在108 1013 m之间的物质是防静电工作的重点 如汽油 苯等电阻率在109 1013 m之间 它们都容易起静电 9 水在正常情况下是静电的良导体 但当少量水夹在绝缘油品中 因为水滴与油品相对流动时要产生静电 反而会使油品静电量增加 金属是良导体 但当它与大地绝缘时 就和绝缘体一样 也会带有静电 这一点 在实际工作中 应予注意 油和水的接触面 少量的水混在油中 会增加油品静电量 从而增加危险性 这一点 在际工作中 应予注意 10 介电常数不同 介电常数也称电容率 是决定电容的一个因素 在具体配置条件下 物体的电容与电阻结合起来 决定了静电的消散规律 如果液体相对介电常数大于20 并以连续性存在及接地 一般说来 不管是输送还是储运 都不大可能积累静电 就静电的防治工作而言 石油 化工 化工品储运 石油输送 纺织 电子半导体 通讯 冶金 印刷等行业静电防治工作的重要性远高于其它行业 但我们经过较为深入的学习了解后 更有助于实际工作的有效展开 尤其对设计 安调人员 在了解静电产生的机理后 可以更加灵活地选择静电预防消除措施 提高公司产品的系统可靠性 从而避免因小意外导致的大问题 11 1 2静电产生的外因 接触起电 紧密的接触和迅速的分离任何物体的表面都是不平滑的 相互接触只能作到多点接触 当接触距离小于2 5纳米时 电子就有转移 即形成了双电层 如果分离的速度足够迅速 物体即可带电 摩擦就是紧密接触和迅速分离反复进行的一种形式 从而促进了静电的产生 紧密接触 迅速分离的形式还有如撕裂 剥离 拉伸 加捻 撞击 挤压 过滤及粉碎等 摩擦起电 双电层 12 2008年2月18日16日晚10点半 四川温江和宁街景阳巷37号院里传出一声巨响 44岁的杨云出门查看自制氢气瓶的情况 刚走出家门 爆炸突然发生了 杨云当场身亡 温江安监局工作人员分析 是杨云身上所穿腈纶衣服产生静电 引燃了泄漏的氢气导致惨剧发生 案例1 衣服静电引爆自制氢气 阳台上被炸坏的天花板 13 2007年12月6日上午 兰州四名男子在用高压水枪对油罐车罐体内的残液进行清洗时 使罐体内残余的烈化油 一种工业添加剂 产生静电 导致整个车体突然发生爆炸起火 三名男子被炸伤 一名正在罐内清洗的男子被烧伤 以上两个案例都是两种物质在 紧密接触 迅速分离 的反复进行过程中产生的静电直接导致事故发生 14 感应起电 置入电场中的导体在电场作用下 会出现正 负电荷在其表面不同部位分布的现象 称为感应起电 如果该导体与周围绝缘则将产生电位 由于导体带有电位 并有分离开来的电荷 因此 该导体有可能发生静电放电 在工业生产中 带静电的物体能使附近不相连的导体 如金属管道 零件表面的不同部位出现带有电荷的现象 这就是静电感应起电 15 举例 在加工有静电起爆危险的物品时 不允许有人在操作者背后走动 原因 人走动可能带电 带电的人在操作者背后走动时 操作者的手有可能对接地危险品放电 或者操作者对地放电后 背后带电的人一离开 操作者就变为孤立的带电体 就有可能发生静电放电 图解 16 附着起电 某种极性的离子或带电粉尘附着到与地绝缘的固体上 能使该物体带上静电或改变其带电状况 物体获得电荷的多少 取决于物体对地电容及周围条件 如空气湿度 物体形状等 人在有带电微粒的场合活动后 由于带电微粒吸附于人体 人体也会带电 附着起电的情况多见于纺织 矿石粉碎 冶金 面粉加工的等多粉尘的行业 电解起电 将金属浸入电解溶液中 或在金属表面形成液体薄膜 由于界面上的氧化 还原反应 金属离子将向溶液扩散 即在界面形成电流 随着这一过程的进行 界面上出现双电层 形成电位差 在一定条件下 这个电位差足以阻止金属离子继续溶解 达到平衡状态 平衡状态遭到破坏时 金属离子再度扩散 又形成电流 17 压电效应起电 某些固体材料 电介质 在机械力的作用下会产生电荷 压电效应起电的特点是在试件同一表面上 同时存在分布不均匀的正负电荷 压电效应产生的电荷密度较小 但在局部面积上 同时存在分布不均匀的正负电荷 仍有可能具有引起爆炸的能量 压电效应原理 打火机 压电效应产生的电量代替早期的火石 18 极化起电 绝缘体在静电场内 其内部和外表面能带电荷 是极化作用的结果 在绝缘的容器内盛装带电物体 容器外壁具有电性 就是此原因 按分子结构不同 极化分为两类 一是非极性分子极化 在外电场作用下 构成分子的正 负电荷发生相对移动 排列有序 在表面上分别出现束缚电荷 外电场愈强 束缚电荷也愈多 二是极性分子的极化 这些极性分子由于热运动 电矩方向排列混乱 总体上不显电性 在外电场作用下 电矩有沿外电场转动的倾向 但并非全部作有序排列 外电场愈强 分子排列愈整齐 喷出带电 粉体 液体和气体从截面很小的开口处喷出时 这些流动物体与喷口激烈摩擦 同时流体本身分子之间又互相碰撞 会产生大量的静电 飞沫带电 喷在空间的液体 由于扩展飞散和分离 出现了许多小滴组成的新的液面 产生静电 19 以上是引起静电的几种常见常见形式 另外还有淌下 沉浮 冻结等多种产生静电的方式 需要指出的是 产生静电的方式不是孤立单一的 如摩擦中起电的方式就包括了接触带电 热电效应起电 压电效应起电等几种形式 在以上引起静电的几种方式中 与我公司涉及最多的是第一种情况 接触起电 另外 加速器出束时 高能粒子流将空气电离后产生的电荷 附着在空中微粒上也会积累静电 2作业场所静电的危险与危害 21 2 1静电的危险性 静电电量与电压 静电的电量并不大 绝缘体带电后由于材料本身的高电阻而使电荷保持在绝缘体中 被绝缘的导体也使电荷保持在导体上 通常情况下 纯净气体是绝缘体 因此 悬浮状态的粉尘云 液滴云或雾都能将其电荷保持很长时间而与自身电阻率无关 当电量一定时 改变电容可以获得很高的电压 如两物接触 其间距最小可达10 9m 界面上形成的双电层的接触电势只有10 3 10 1V 如果把距离拉大到1cm 两者之间的电压可升高到104 106V 即达到100万伏之高 所以静电的电量虽然不大 却可以得到很高的电压 因此是很危险的 静电可以达到很高的电压 22 高压静电 23 静电放电 积聚在液体或固体上的电荷 对其他物质或接地导体放电时可能引起灾害 火花放电 电晕放电 刷形放电 场致发射放电及雷形放电是几种常见的静电放电形式 下面我们逐一了解 高压静电放电 24 火花放电 sparkdischarge 是发生在液态或固态导体之间的放电 其特征是有明亮的放电通道 通道内有密度很高的电流 使其中的气体完全电离 放电很快且有很响的爆裂声 两导体之间的电场强度超过击穿强度时 就会发生火花放电 因为发生放电的是导体 所有电荷几乎全部进入火花 即火花几乎消耗掉所有的静电能量 火花放电 25 当导体上有曲率半径很小的尖端时 即发生电晕放电 coronadischarge 电晕放电不一定指向某一特定方向 电晕放电时 尖端附近的场强很强 尖端附近气体发生电离 电荷可离开导体 而远离尖端处场强急剧减弱 电离不完全 只能形成微小电流 电晕放电的特征是伴有嘶嘶的响声 有时会有微弱的辉光 电晕放电 26 刷形放电发生于导体与非导体之间 其一端具有放电集中点 另一端放电通道不集中 呈分枝状 有 啪 的较强破坏声 其放电总体经常有刷子似的形状 在实际工作中 带电量大的非导体与数厘米以上的较平滑的接地导体之间易产生刷形放电 放电时电能量密度比电晕放电大 局部能量可能具有引燃能力 因此易造成危害 应予以关注 刷形放电 危险 27 场致发射放电是从物体表面发射出电子的放电 其放电能量很小 因此 只有涉及敏感度很高的易爆物品时 才具有危险 当悬浮在空气中的带电粒子形成大范围 高电荷密度的电荷云时 会发生闪雷状的所谓雷形放电 受压液体 液化气高速喷出时 可能发生雷形放电 雷形放电能量很大 引燃危险也很大 以上两种情况在我公司的实际工作中几乎不会遇到 这里不再多介绍 28 静电引燃 静电引燃一般分为导体放电引燃 非导体放电引燃 空间电荷放电引燃三种类型 如前面所述 静电放电过程中可能导致物体燃烧 导致物质燃烧的最小电压为静电对该物质引燃极限 导体放电通常是火花放电 火花能量与导体积蓄的静电能量基本相等 即发生火花放电时 静电能量全部用于引燃 因此 可以用混合物的最小引燃能量作为引燃界限 非导体放电 空间电荷放电一般是电晕放电和刷形放电 一次放电只能释放带电体积蓄的部分能量 因此 很难确定引燃界限 29 静电生理效应人体放电时 人能感觉到的最小火花能量大约为1mJ 静电放电时 不同的人生理效应是不同的 例如 有些人10mJ能量就可引起肌肉收缩而不适 另一些人承受数百毫焦耳的静电而无严重的肌肉收缩 1000mJ对于很多人都具有强烈作用 对于使人失去知觉的放电 其能量估计为数百焦耳 绝大多数情况下 人体静电放电能量都低于100mJ 所以生理上严重电击是很少的 但不应忽略放电时的肌肉反应会引起二次事故 例如 由于人碰掉工具或跌倒引起事故 注意放电时引起的二次事故 30 2 2静电的危害 固体静电危害在工业上 绝缘材料的带电会使生产不能顺利进行 例如 印刷业纸张的相吸 纺织业纺丝的不整齐等 更为严重的是在有可燃气体的场合 静电放电可成为引燃或引爆的点火源 绝缘材料的表面放电一般是刷形放电 刷形放电能够引燃最小引燃能量在4mJ以下的可燃混合气体 绝缘材料在进行加工和各种生产时 极易带电 例如 薄膜往卷轴上卷绕时 绝缘材料管道内输送粉体 液体物料时 都会使绝缘材料带电 如果发生放电即可引燃可燃混合气体 此外 靠近带电绝缘材料的不接地的导体和不接地的人体 都会因感应而带电 带电的导体或人体发生火花放电时 将其储存的能量全部释放出来 也是十分危险的 31 电子器件所能承受的静电破坏电压 从上表可见 大部分器件的静电破坏电压都在几百至几千伏 而在干燥的环境中人体活动所产生的静电可达几千伏到几万伏 为此 对于贵重的电子器件 在选择包装 储运方式 储存环境时应考虑静电危害的潜在因素 32 液体静电危害液体带电时 其内部和周围空间会有电场存在 当场强足够高时 就会发生放电 在一般情况下 液体内部的放电没有引燃的危险 但可以引起化学变化 这些变化能改变液体的性能或引起有关设备的腐蚀 液体在空气中的放电则有引燃的危险 油罐内液面与接地罐壁或其他金属构件之间的场强超过击穿强度时 即发生放电 放电能量的大小及引燃的可能性 很难估计 对地电阻在106 以上的导体或非导体 在带电液体作用下可以带电 一旦发生放电 危险性极大 例如 电阻率较大的液体流经绝缘导体时 绝缘导体会由于与液体摩擦 或由于带电液体电荷的传递等而产生电荷 带电液体靠近不接地的金属罐时 由于感应或电荷的转移而使绝缘的金属罐带电 浸在带电液体中的金属构件 其电位与其所处位置的液体电位相等 带电云雾向物体上的喷射时会使气漏旁边的不接地物体带电 由上述可见 放置在带电液体周围的孤立物体可以带电 而且十分危险 33 粉体静电危害当粉尘云中带电粒子产生的场强足够高时 就会发生粉尘云内部放电或粉尘云对大地的放电 粉尘云放电引燃危险较小 粉尘云放电可引燃非常敏感的混合物 如悬浮的微细粉尘或可燃混合气体 随着粉体结块的形成 电荷密度和场强增大 发生静电放电的几率增加 对于中电阻率的粉体 只要粉体处于接地金属容器内 绝大多数静电会被泄漏掉 在这种情况下 粉体表面放电引燃的危险性较小 但在非导体容器内 电荷泄漏缓慢得多 对大地放电引燃的危险性较大 无论容器是否导电 高电阻率粉体的电荷 都不会通过容器传导泄漏掉 在粉粒和容器壁之间 常发生低能空气放电 在大容器中 可能出现长距离放电 有较大的引燃能力 34 气体静电危害不论是大型工业吸尘器管嘴的带电 还是细小物品气动输运系统中管道带电 除非设备由金属制成并保持接地 否则可能会导致可燃气的引燃和人体的强电击 粉体的气动输送作为气体携带电荷的特例 还具有前述粉体静电的特点 任何含有颗粒物质的压缩气体的逸出和排放都具有潜在危险 例如 从进出气口 阀门或法兰漏缝处喷出带有水珠或锈末的压缩气体时 均可产生危险的静电 所以 装放最小引燃能量很低的气体如氢或乙炔与空气的混合气体时 只要这些气体含有颗粒物杂质 装放时就应格外谨慎 液化二氧化碳的释放 会产生气体和二氧化碳干冰的混合物 这种混合物高度带电 在喷嘴上及气体撞击的绝缘金属导体上 曾测得高达几千伏的静电电压 因此 当把二氧化碳用作惰性气体时 如果不采取适当的防范措施 就可能产生灾害 35 人体静电危害在现代工业中 不乏人体静电引发燃烧爆炸的事故案例 如某家具厂静电喷漆室 操作人员穿橡胶底运动鞋操作使人体带电 当操作者接触设备时发生静电放电 导致洗涤油槽发生火灾 在医院手术台上 人体静电可以导致麻醉剂爆炸 从而伤害医护人员和病人 在工业生产中 操作人员经常与带电材料接触会产生静电积累 当与接地设备接触时 会产生静电放电 人与金属间放电火花的能量可达2 7 7 5mJ 这不仅可以引爆爆炸性混合物 而且会给放电人员带来痛苦的感觉 在许多情况下 衣物能够带电 如果人体接地 衣物一般不会发生严重的火花放电 但若人体未接地 工作过程中脱去外套 化工原料纺织品 就容易发生危险的静电放电 36 通过2 2小节比较枯燥的阅读 我们可以知道静电危害包括 引起爆炸和火灾 这是最危险 最主要 也是容易发生的静电危害 如前面讲的爆炸事故 静电电击 一般情况下 因为静电能量小 所以生产过程中产生的静电所引起的电击不会直接使人丧命 但人体可能因电此引起坠落 摔倒等二次事故 妨碍生产 造成损失 在聚乙烯的物料输送及储存 塑料和橡胶 感光胶片 电子半导体 印刷等行业 如不消除静电 将会降低产品质量 引起产品失效 造成产品污染 3小幽默 众士兵 渴 渴 渴死了 曹操 大家再坚持一会 我曾经到过这个地方 记得附近有一片梅林 再走一会可能就到了 众士兵 噢 啊 有梅子吃 嗯 半个时辰后 曹仁 主公 探险队找到了大量的水源 曹操 哈哈哈哈 大家听到了吗 终于有水喝啦 众士兵 不去 不去 一定要找到梅子 望梅止渴 节约 从前 王家村有对夫妻 王大嫂和王大哥 有一次他丈夫出外回来 王大嫂就对王大哥说 自从你出门以后 我在家里过日子可节省啦 王大哥问 你是怎样节省的呢 王大嫂说 我一天三顿剩下的饭菜 舍不得喂猪 也舍不得喂鸡 怕糟蹋了 到了晚上就加上猪肉 鸡蛋 香油 葱花炒一炒 夜里再吃 王大哥听了说 我在外边比你还节省哩 我怕穿坏了鞋 路上总是花钱坐车了 套牢了 台湾某上市公司最近股价直落 买股票的投资人个个莫不胆战心惊 纷纷打电话询问 某位年轻可爱的小姐回答如下 股东 喂 我是你们的股东啦 为什么你的股价一直下跌 我被套牢了啦 小姐 先生 请问您手上有几张我们的股票 股东 为什么要知道我有多少张 小姐 先生 是这样的 您如果是手上只有二 三张 请打电话给张老师 如果您拥有十张以上我们的股票 请打生命线 如果您拥有50张以上我们的股票 请打电话给财政部部长 如果你拥有500张以上我们的股票 请打电话给行政院院长 如果您拥有1000张以上我们的股票 请打电话给总统 他们都会竭尽所能的帮助您的 41 4静电的预防与消除 42 4 1防静电基本原则 静电引发火灾或爆炸的五个必不可少的条件 要有产生静电荷的条件 具备产生火花放电的电压 有能引起火花放电的合适间隙 电火花要有足够的能量 在放电间隙及周围环境中有易燃易爆混合物 只要消除上述五个条件中的一个 就可达到防止静电引发燃烧或爆炸危害的目的 由此可以确定消除静电危害的基本途径 43 从工艺改进着手尽量少产生静电 利用泄漏导走的方法迅速排除静电 利用中和电荷的方法减少静电积累 利用屏蔽的方法限制静电产生危害 改变生产环境 减少易燃易爆物的泄放 静电火花放电可以把电能转化为热能 但只要静电能量小于周围危险物质的最小引燃能量 就不会有燃烧爆炸危险 所以可以把引燃界限 作为防止静电危害的安全标准 注 引燃界限 相对某一物质而言 引起该物质燃烧的最小静电电压 消除静电危害的五项基本原则 44 4 2改进工艺控制静电产生 改进工艺是指从工艺过程 材料选择 设备结构 操作管理等诸方面采取措施 控制静电的产生 使其不致达到危险程度 在原料配方和结构材质方面应该进行优选 尽量选取不易摩擦或接触起电的物质 减少静电的产生 在有爆炸 火灾危险的场所 传动部分为金属材料时 尽量不采用皮带传动 设备 管道应光滑平整 无棱角 管径不宜有突变部分 物料输送时 应放缓速度 并且应控制物料中杂质 水分的含量 以免静电的产生 我公司产品的研发生产及设备的安调过程中 此方面涉及不多 即使是9Mev以上高能加速器的出束过程及181W靶的感生放射性 虽然会使空气电离 产生电荷 但数量不多 在一般工作场所 不致达到危险程度 45 4 3静电的泄放消散 静电的泄放消散是在生产过程中 采用空气增湿 加抗静电添加剂 静电接地和保证静止时间的方法 将带电体上的电荷向大地泄放消散 以期达到静电安全的目的 空气增湿可以降低静电非导体的绝缘性 湿空气可在物体表面覆盖一层导电的液膜 提高静电荷经物体表面泄放的能力 即降低物体的泄漏电阻 把所产生的静电导入大地 增湿的具体方法可采用通风调湿 地面洒水 喷放水蒸气等方法 空气增湿不仅有利于静电的导出 而且还能提高爆炸性混合物的最小引燃能量 有利于防爆 46 抗静电添加剂可使非导体材料增加吸湿性或离子性 使其电阻率降低至104 106 m以下 有些添加剂本身就具有良好的导电性 能将非导体上的静电荷导出 静电接地连接是为静电荷提供一条导入大地的通路 接地只能消除带电导体表面的自由电荷 对于非导体静电荷的消除是无效的 凡加工 贮存 运输能产生静电物料的金属设备和管道 应连成一个连续的导电整体并加以接地 不允许设备内部有与地绝缘的金属体 一般认为 带电体任何一处对地电阻小于106 时 则该带电体的静电接地是良好的 所以 降低带电体对地电阻 是排除静电的重要方法 47 防静电腕带 人体静电释放 移动式防爆静电接地报警仪 48 4 4静电的中和及屏蔽 静电的中和是用极性相反的离子或电荷中和危险的静电 从而减少带电体上的静电量 属于静电中和法的有静电消除器消电 物质匹配消电等几种类型 静电消除喷枪及喷涂设备 49 静电屏蔽是把静电对外的影响局限在屏蔽层内 从而消除静电对外的危害 同时屏蔽层内的物质也不会受到外电场的影响 这种静电封闭方法可保证系统静电的安全 具有静电屏蔽功能的胶带和包装袋 50 4 5人体静电危害与消除 人体身上的静电电压有多高 在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动 人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏 当感觉到电击时 人身上的静电电压已超过2千伏 当看到放电火花时 身上的静电已经超过3千伏 这时手指会有针刺般的痛感 当听到放电的 劈啪 声音时 身上的静电已高达7千至8千伏 经过试验过人体带静电5万伏时没有不适的感觉 带上8万伏高压静电时依然面带微笑 10万伏 最高试验过12万伏 时也没有生命危险 51 人体静电试验 52 静电虽然无处不在 且电压很高 然而对普通人并不会造成太大问题 但是 由于老年人的皮肤比年轻人相对干燥 加上心血管系统老化 抗干扰能力减弱等因素 更容易受静电的危害 引发心血管疾病 因此 静电对于中老年人 慢性心脑血管病患者和亚健康人群具有较一定的危害 需要在日常生活中加以注意 另外 静电吸附的大量尘埃中含有多种病毒 细菌与有害物质 对人体健康有危害 严重的静电现象可使人体皮肤起斑发炎 还可使人心情烦躁 头晕 胸闷 鼻咽不适 甚至可引发气管炎 哮喘和心律失常等 在人员密集 电脑密集的办公区工作时间久了 会感到不舒服 静电就是主要原因之一 人们从骨子里都渴望在下面这些不会遭受静电骚扰的环境里漫游 53 那 最现实地来讲 如何消除日常工作和生活中人身的静电呢 可以通过接地 穿防