高压氧气管道的燃烧事故及防止措施

高压氧气管道的燃烧事故及防

止措施（最新版）

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tosociety.Systematicdesign,serviceandmanagement.

（安全管理）

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编号：AQ-SN-0965

特种设备技术ISpecialEquipmentTechnology

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高压氧气管道的燃烧事故及防止措施（最

新版）

说明：安全技术防范就是利用安全防范技术为社会公众提供一种安全服务的产

业。既然是一种产业，就要有产品的研制与开发，就要有系统的设计、工程的

施工、服务和管理。可以下载修改后或直接打卬使用。

1高压氧气管道的燃烧事故原因

高压氧气管道一般都采用钢管。但是在阀门的操作过程中，屡

次发生过管道本身的燃烧引起高压氧气喷出的事故。还有在高压氧

气瓶充装工厂中见到的高压氧气管道的燃烧弓［起的喷出事故，瓶阀

飞出伤人等等。因案例较多，在此不再一一列举，事故案例可参见

《深冷技术》。这种事故不是单纯的气体喷出事故，而是输送高压氧

气的钢管或阀门，由于在里面的高压氧介质中被点火燃烧，使管壁

穿孑L,喷出高压气体的事故。其直接原因是基于铁和氧之间的化学

反应，是一种金属火灾。

2在氧气中铁的燃烧反应

在氧气介质中，如果要燃烧金属，先把金属加热到一定燃点温

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度以上。在常压氧气下，不锈钢的燃点为1380~C,钢的燃点为1290C,

约10g的铁块燃点却降到930℃,约200目的铁粉为315℃。不管这

样，在常压下氧气中的铁的燃点呈粉状时比较低，呈块状时燃点高,

即铁粉颗粒越细，燃点温度越低。如果把氧气压力提高到3MPa时，

氧气中的燃点约为842℃。所以在压力氧的条件下，燃点温度还要降

低几十度乃至100℃左右。

铁在氧气中一旦被燃起来，它的燃烧热是非常大的。因此急剧

升高温度呈现灼热状态，能生成氧化铁在熔化后被气流冲击。在连

续不断地供给氧气的条件下，可使燃烧持续下去。氧和铁的化学反

应及其燃烧热可由下式表示

Fe+(3/4)02

->(l/2)Fe2

03

+408.3kJ/mal

每克铁的发热量为：

408.3/55.85=7.31kJ/g

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燃烧每克铁所需氧气

(3/4)X22.4/55.85=0.3L/G

即在常温常压下燃烧每克铁时所需氧气量大约300m。因此，铁

如果继续燃烧时，需要的氧气比铁的体积多2360倍。由于这个原因，

在氧气管上发生燃烧事故时，管路的燃烧方向是向着提供氧气的方

向烧去。也就是向着与氧气流相反的方向传播。因此只要关闭管路

的阀门，切断氧气的供应，就很容易消灭铁的燃烧。

3氧气管路的点火原理

氧气管路自行燃烧，首先把管壁至少加热到块状燃点温度

800"900℃以上。其次是否有可能把氧气管路加热到这样高的燃点温

度。

1.氧气流中锈垢的摩擦

氧气在管道中高速流动，锈垢颗粒也随着一起流动，与管壁摩

擦后产生热量。由于锈垢颗粒质量小，致使热量也很小。但管壁是

无穷大，因此管壁的摩擦热量很快消失，故在管壁本身的温度上升

并不明显。由于这个原因可认定管壁不可能被加热到燃点以上的温

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度。

2.管道内可燃物的燃烧

在氧气管道内存在可燃物时，如果遇到某种点火源时即可燃烧。

管道内可能存在可燃物：

(1)雾状润滑油。液氧中常含有很微量的润滑油，成为油雾，混

入氧气流中，凝结在管路连接部位或阀门部位等死角里，也有在锈

垢和油雾掺混在一起形成粘性物质的情况。

(2)安装管路或清洗管路用可燃性洗涤剂，而这种洗涤剂可能残

留在管路内部的情况。

(3)使用可燃性衬垫材料。如纤维、腺胶等做衬垫材料，如错用

这种衬垫材料的情况。

以上是氧气管路可能存在可燃物所要考虑的三种情况。假如这

些可燃物在氧气中被点燃，那么它的燃烧热可能引起管路的燃烧。

3.管路摩擦时产生的铁粉

氧气管路内壁生成锈垢，尤其是在拐弯部位的内壁上，由于冲

击磨损生成锈垢中的不完全氧化铁粉被剥落下来，甚至还有铁的颗

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粒，在氧气中可能引起管路燃烧。

4.赤热铁粉点燃可燃物

在高压氧气中，铁粉随氧气流动时与管壁摩擦，很容易达到燃

点温度而自燃。这时铁粉是被导热率很小的氧气流所包围，故积累

了燃烧热成为高温赤热粒子（大约有1000℃以上）在氧气流中高速流

动。另一方面，管道内有可能存在可燃物（油雾、洗涤剂、衬垫等）。

当赤热状态的铁粒子与这些可燃物相碰时，其温度足以把可燃物瞬

间点燃。也可以说，铁粉成为可燃物的着火源。而且也会直接导致

管壁被烧穿孔，喷出高压氧气。

5.绝热压缩引起的发热

如果急剧打开高压氧气管路中的阀门或者氧瓶阀时♦,由于绝热

压缩，出现发热现象成为事故的原因。

4防止措施

为了防止氧气管道的燃烧事故。必须考虑如下几方面的措施：

（1）在高压氧气管道的内壁、阀门、接头等的表面，应平滑无突

起部位，且对管内气流不会造成死角。

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(2)衬垫(特别是纤维)严禁使用可燃物材料。

(3)氧气管道要尽量采用直管，少用弯头，以便磨损。生成危险

的铁粒子，且因赤热粒子的冲撞，有可能引起着火的危险。

(4)管内无油或不许管内残留洗涤剂。

(5)要尽力排除管道内的锈垢和吸附剂粒子。氧气中带有水分能

够促进产生锈垢，因此还要除掉管内的水分。要求通过十分干燥的

氧气，此时不许通过潮湿氧气，这是为了避免在通过潮湿氧气后又

通过干燥氧气，会生成锈垢脱落，招来祸根。

(6)管道采用不锈钢或部分管道使用铜材，是可以抑制生产氧化

的锈垢及磨损的铁粒子。但是如果别的部位仍然产生这些粒子或别

的可燃物，即使使用了不锈钢或铜材，也不能防止管道的燃烧事故。

(7)管道内氧气流速在3MPa内，限制在8m/s以下的速度,如

果限制各方面的因素，并处理得当的话，管内流速可选用25m/s以