谈谈油船的防静电设施(学会征文).doc

1 谈谈油船的防静电措施 扬州市地方海事局 王峰 一、概述 近几年来我国经济建设的持续升温拉动了运输业的快速发展油船的数量也急剧增加?作为一种重要的运输工具油船在海上航行、锚泊或修理过程中极易发生火灾事故据统计 自二十世纪50年代以来因装卸油的速率过高等其他原因引起的油轮静电事 故也从未间断过。二十世纪70年代一些大型油轮又因压载水又称压舱水的激涌或排放产生 的静电引起了爆炸。70年代末某月在不到三个星期的时间内有三艘超级油轮因静电相继发生了爆炸震动了世界航运界。而进入本世纪以来全球更是发生了数十起比较严重的油轮火灾和爆炸事故。 我国因静电引起的船舶事故也时有发生造成的财产损失或人员伤亡也比较严重。1997年5月30日 2.4万吨级“大庆243号”油轮在向油驳卸油时由于静电引起油气爆炸、燃烧随后扩散到3艘均为3000吨级的油驳导致近万吨原油外泄死6人失踪3人重伤1人轻伤4人。“大庆243号”轮侧倾翻沉一条3500吨级油驳沉没一条油驳严重烧损直接经济损失822.6万元。由于在海上无法及时获得外界的帮助一旦处置不当极容易造成船毁人亡的严重后果同时还会造成严重的海上污染事故。因此做好油船火灾、爆炸事故预防具有重要意义。 由上可见各种油船爆炸事故中由静电放电而引起的爆炸事故已占重要的一部分。根据统计资料显示在引起船舶燃爆的重要火源中静电火源占第三位。 静电的危害很多它的第一种危害来源于带电体的互相作用即静电干扰。因为静电放电干扰不仅干扰电子系统的工作而且能造成设备失灵器被损坏等永久性故障。如干扰飞机无线电设备的正常工作使飞机变成聋子和瞎子导致火箭出现计算机故障起飞后姿态失控而炸毁等等。静电的第二大危害是有可能因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸。漆黑的夜晚我们脱尼龙、毛料衣服时会发出火花和“叭叭”的响声这对人体基本无害。但在手术台上除电火花会引起麻醉剂的爆炸伤害医生和病人在煤矿火花放电则会引起瓦斯爆炸导致工人死伤矿井报废。油罐车或油船在行驶、航行或装卸油过程中因为燃油与罐体、管道等摩擦产生静电。如果静电大量积累也将会产生火花放电引燃油气而发生爆炸。甚至在油轮的洗舱过程中也会因静电而引爆残油气体。 总之静电危害无处不在。本文重点将谈静电的第二大危害-即静电火源而引起可燃物起火和爆炸的危害。对于油船化学品船来说谈谈如何采取对其船体、液货舱、管系等装置的防静电的措施防患于未然。 二、静电成因分析 众所周知物质都是由分子构成分子是由原子构成原子由带负电荷的电子和带正电荷的质子构成。在正常状况下一个原子的质子数与电子数量相同正负平衡所以对外表现出不带电的现象。当电子受外力这个外力包含各种能量如动能、位能、热能、化学能等而脱离轨道即可产生静电。 在日常生活中任何两个不同材质的物体接触后再分离就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电而另一得到一些剩余电子的物体则带负电。若在分离的过程中电荷难以中和电荷就会积累使物体带上静电。所以一般来说物体与其它物体接触后分离就会带上静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电在日常生活中脱衣服产生的静电也属“接触分离”起电。 石油产品的气体或液体也是由分子、原子组成当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。 比如当石油或液态化学品在油船或化学品船管道中高速流动时 2 两截法兰连接的管道之间及与油、化船甲板之间将会产生很强的静电能达到很高的电压常常由几伏达到上万伏此时人的手摸上去足可能丧命。而根据实验证明在静电达300伏时足以引起汽油或煤油蒸气与空气形成的混合气体燃烧或爆炸。 静电起电和消散与周围环境的相对湿度密切相关空气相对湿度越低越容易产生静电。当相对湿度在50以下甚至在30以下时固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。根据试验在装卸汽油时空气相对湿度在3540时静电压可达1000V在50时可达5006O0V7275时静电压几乎为零。这是因为空气相对湿度越高导除静电越快静电积聚的可能性越小。 三、现行船舶规范、规则对防静电接地措施的一些规定选摘 相关行业 GB 5023597工业金属管道工程施工及验收规范的6.12.1规定有静电接地要求的管道各段管子间应导电。当每对法兰或螺纹接头间电阻值超过0.03时应设导线跨接。 通风与空调工程施工质量验收规范GB502432002规定 8.2.6燃油管道系统必须设置可靠的防静电接地装置其管道法兰应采用镀锌螺栓连接或在法兰处用铜导线进行跨接且接合良好。 建筑电气工程施工质量验收规范GB503032002规定 12.1.1金属电缆桥架及其支架和引入或引出的金属电缆导管必须接地PE或接零PEN可靠且必须符合下列规定 1金属电缆桥架及其支架全长应不少于两处与接地PE或接零PEN干线相连接 2 非镀锌电缆桥架间连接板的两端跨接铜芯接地线接地线最小允许截面积不小于4mm2 爆炸危险场所安全规定劳动部1995第十八条规定爆炸危险场所必须设置相应的可靠的避雷设施有静电积聚危险的生产装置应采用控制流速、导除静电接地、静电消除器、添加防静电等有效的消除静电措施。 交通部防静电个人防护用品使用管理规定1997规定 第二条 本规定适用于交通港航企业各类易燃易爆作业场所的现场人员防静电安全管理。. 各类易燃易爆作业场所包括 一油船化工品船、液化气船的舱甲板舱口、量油口、观察孔、透气口、输油管和货油舱、货油泵舱、污油水舱、压载舱等。 第三条 进入规定易燃易爆作业场所的人员包括现场作业、管理人员、安全检查人员和临时参观的人员等必须穿着防静电个人防护用品。包括防静电工作服、鞋、帽、手套等系列用品。 第四条 各单位配备的防静电个人防护用品必须符合JT201790、GB1201489、GB438584的有关技术要求。 交通部海事局法规 国内航行海船法定检验技术规则简称海法规2004及新版2010第四篇“船舶安全”第2-1章第3.9.2条规定“为防止静电放电危害凡用作易燃液体和能挥发出可燃气体和/或产生易燃粉尘固体的货舱柜、处理装置和管系而非直接或通过支承件焊接或用螺栓固定安装在船体上以及其与船体间的电阻超过1M?者应加专门的接地搭接片。该接地搭接片的截面积应不小于10mm?。” 内河船舶法定检验技术规则简称河法规2009征求意见稿第五篇第2.3.12.14条大致同上只是删去了“以及其与船体间的电阻超过1M者”一段。 内河船舶法定检验技术规则2004第三篇“电气设备” 第3.7.1条对接地措施 3 也作了较为详细的规定。 CCS规范规定较为详细 内河钢船建造规范简称河规2009第三篇“电气设备”规定 1.4.6.3条“不论是专用导体接地或靠设备底座或支架接地其接触面均需光洁平贴保证有良好的接触并应有防止松动和生锈的措施。” 1.4.6.13条“连续接地导体和单独接地导体与船体结构的各连接点应位于船上易于到达之处并应以直径不小于4 mm的黄铜或其他耐腐蚀材料制成的螺钉紧固该螺钉应仅作接地之用。” 1.4.6.14条基本同河法规2009征求意见稿第五篇第2.3.12.14条规定相同增加了“其与船体的连接应符合本节1.4.6.3和. 1.4.6.13的规定。” 13.1.9.1条“在危险区域或处所中的所有电气设备不论其工作电压如何其金属外壳均应可靠接地。” 13.1.9.2条“为防止静电放电危害货舱柜、处理装置和管系应按本篇1.4.6.14的规定进行接地。” 注 2002版第四篇“电气设备”无上述条款规定的详细仅在13.1.10.7条中规定了相似的条款 钢质海船入级规范简称海规2009及2006第四篇“电气设备” 1.3.4.12条“为防止液体/气体/蒸汽流动而引起的静电放电危害凡用作易燃液体和能挥发出可燃气体和/或产生易燃粉尘固体的货舱柜、处理装置和管系应满足下列要求略” 2.16.5.1条“在危险区域或处所中所有电气设备不管其工作电压如何其金属外壳均应可靠接地。” 2.16.5.2条“为防止静电放电危害货油舱 柜 、处理装置和管系应按本篇 1.3.4.12的规定进行接地。” 2.16.5.3条“桅索应与船体有可靠的电气连接。” 四、油船防静电措施 我们知道火灾燃烧必须有三要素燃料蒸气状或雾状、空气和火燃烧源而静电产生的火花是值得注意的燃烧源。从上述静电成因可以分析出静电荷作为火源必须符合以下四个条件而对这四个条件加以控制方能避免引起静电火花引燃的灾害 a、产生静电荷。 b、聚集起能产生引燃火花的静电荷。 c、存在火花隙。 d、火花隙中存在可被引燃的蒸气一空气混合物。 结合国家相关部门对预防静电危害的各项规定及现行法规、规范我们应采取油船防静电措施如下 1、在油船上工作期间须穿防静电服、鞋 目的是为了防止人身积聚静电造成危害。防静电工作服GB12014-1989是为防止衣服的静电积聚用防静电织物为面料而缝制的专用服装适用于对静电敏感场所或火灾或爆炸危险场所穿用。使用的防静电织物的制作工艺主要是在纺织时大致等间隔或均匀地混入全部或部分使用金属或有机物的导电材料制成的防静电纤维或防静电合成纤维或者两者混合交织而成。而防静电鞋的作用则是直接使人体的静电荷从人体导向大地从而消除人体静电。按GB 4386-84导电胶底鞋鞋底的电阻值必须不大于150K 2、安放静电消除球 4 由不锈钢管和不锈钢球制成直接安放在静电防护区外人员进出口处。对于油船则应安放在舷梯与船连接的入口处。 当上船人员进入货油舱区域时先直接触摸导静电消除球用手触摸金属球约1秒钟通过导静电金属线直接把电流直接导入大地既可达到静电更充分得以消除的效果使其达不到危险的程度。高档型的人体静电消除球还可以与仪器连接使用达到一个双重消除静电功率同时具有独立的操作功效操作简单方便配备齐全有效防止的静电的产生所造成的极度危害。 静电消除球 3、加设法兰跨接铜片 货油管系安装时其装卸油系统透气系统控制系统的油管与油管、油管与闸阀、液货泵之间需用法兰连接而连接螺栓一般都是4根法兰处的密封垫多为绝缘材料电阻率较大这样油品在输送过程中产生的静电就不易导除。这就要求管道与管道、管道与油舱、管道与泵等法兰之间连接处用铜片将它们跨接这样就可以消除它们之间的电位差既可以将静电经接地线导入船体以防止在接触不良的地方发生静电放电火花从而达到安全目的。 现场检验时我们常常发现许多油船或化学品船未设置或未按要求加设跨接铜片。甚至错误的认为法兰之间的固定螺丝也有导除静电的作用但我们知道是铁一种导体而与铜相比它的导电性能就差远了。此外当连接螺栓、螺母发生锈蚀或有油漆等因素影响时导电性能几乎就消失。跨接的铜片最好采用紫铜片按规范或法规的要求截面积应不小于10mm?、电阻不大于0.03。这里还要提到的是用铜线跨接法兰从理论上讲只要达到相应的截面积也可以但考虑到铜线跨接需用专用的紫铜线两头应是扁的否则不易达到效果。而在船厂按规格制作跨接铜片将容易的多。 跨接铜片由紫铜片制成建议尺寸130300.51.5 5 4、加装有效的船岸接地电缆 采用有效接地或在船岸之间加接接地电缆等消除电荷的大量积聚。 因船岸之间无有效的接地电缆或连接不符合规定而引起的油轮起火爆炸事故国内外屡屡发生严重威胁着油轮、码头和港口的安全。这是因为普通的接地电缆不能杜绝杂散电流如电气化铁路等等点火源静电放电的效果也不理想。由国际海运联盟ICS、国际港口协会IAPH、石油公司国际海事论坛OCIMF最新修订的国际油船和石油终端站安全指南ISGOTT明确规定在油船装卸作业时船岸之间必须加装防静电绝缘法兰或非导电软管二者只能选用其一。同时还应满足电阻值应不大于2500K的要求。防静电绝缘法兰和防静电软管主要功能有两个一是中断船岸之间输油管线上的杂散电流二是对静电提供对地泄漏的专门通道。 5、重视避雷设施雷电也是由静电的高强度积累而引起的自然灾害。海法规2010第4篇第2章河法规2004第3篇第3章及CCS海规2009第4篇第2章、河规2009第3篇第12章对船舶避雷设施都有着较为详细的规定。 如河规2009第3篇第12章规定铜质避雷针的直径应不小于12mm钢质避雷针的直径应不小于25mm等等具体见下表12.1.1.3其导电杆应作防腐处理。 河规2009第3篇表12.1.1.3 材料 接闪器避雷针直径 mm 引下线截面积 mm2 铜 12 70 钢 25 100 铝合金 16 84 避雷针顶端高出桅顶或桅顶上的电气设备的距离应不小于300mm。此外还要注意的是当船舶在干船坞或船台上时应有适当的措施确保船舶的避雷系统或金属船体与岸地相连连接到岸地的整个电缆应位于船舶的外部09海规第四篇第二章第2. 13.1.8。 本人曾在江苏港监1994年第4期发表过漫谈避雷针一文这里就不一一论述了。 6、其它防静电措施 限制流速油品在管道中流速越快静电的积聚就越多开始输油的速度应不大于1m/s以后逐渐加快但不得超过4m/s 控制装卸方式油品从管道口喷出或从舱顶口注入必然要冲击舱壁、搅动舱内油品而产生大量静电同时引起可燃性气体浓度增大。因此油船应从底部通过密闭管道进行装油严禁灌舱作业 防止油、水及不同油品相混油品中如果混合有水在管道中流动时会产生静电进入油舱后水的沉降同样会产生静电 采用添加剂在油品中加入抗静电添加剂提高油品的导电性消除产生的静电 防止静电放电着火可使用检测报警装置随时掌握静电电荷或在油舱内充入惰性气体降低可燃性气体和氧气的浓度使其虽然放电却难以引起燃烧和爆炸。 6 主要参考文献