氢气安全培训课程
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洁设备，直至浓度低于1% 通过加压/减压循环来清洁和惰性化盲端 当进口压力太低时，断开压缩机以避免空气进入
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第31页，共37页。
引发氢气事故的9个原因
工程不足 (没有惰性化) 回路隔离措施不充分 材料缺陷 (焊接后没有热处理) 关闭单个阀门来进行管道隔离 孔口周围安全距离太短 材料选择不当 (如 SS304) 空气进入 (如压缩机空气进口) 管道内微粒 (速度过快会磨损设备零件) 电气危险，尤其是每天使用的小电器，如打火机、照相
低或是（环境空气进口处）氧气含量太高时切断压缩机 在室内用气体爆炸危险浓度指示剂检测泄漏
19
第19页，共37页。
氢气的可燃性
排气孔口设计的考虑:
排气口和安全排放装置朝向安全区域（管道系统直径要小， 以避免空气进入）
远离人群、火源，电气设备（即使是防爆设备），进风口， 建筑物开口
有足够的高度以避免当排气口点燃时的热辐射 排气口的最小高度: 3 到 5 m, 取决于管径 或高于临近设备1 m 以上 或在屋顶上方 1.5 m 以上
15
第15页，共37页。
可燃气体与空气混合时的爆炸极限
(注意: 丙酮、苯和甲醇在常压下不是气体)
与空气混合的气体 %
丙烯
甲醇 甲烷 硫化氢
Propylene Methanol Methane
氢气Hydrogne Sulfide
乙烯
乙醇 一氧化碳
Hydrogen Ethylene
苯
Ethanol
丙酮Carbon Monoxide
机、手机和手电筒
32
第32页，共37页。
规则和标准
危险物品运送规则: 在欧洲是 ADR
压力容器规则: PED和TPED
33
第33页，共37页。
文件
AIR LIQUIDE信息 氢气规范 材料安全数据表 RTS C.O2.04a: 氢气处理的危险 IT 76: H2 BP- 控制和安全设备 NI 196: 氢气压缩 RTS C0203: 氢气瓶的使用 RTSC0201a: 氢气瓶 NI 310:氢气压力容器设计建议 NI 423:氢气使用的压力容器 AS B16.04: 由于排放口处氢气燃烧造成的设备损害 ITGM/SR002: 对氢气设备施工
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第11页，共37页。
氢气
事故:
1996年1月在荷兰，由于H2 PSA容器的裂缝而引起氢气 泄漏。裂缝发生在槽口。起因是由于几何不连续性引起 应力集中， 再加上PSA在正常使用条件下的疲劳应力。
12
第12页，共37页。
氢气 事故:
最近在液空合成气（Air Liquide Syngas）工厂发生了氢气 爆炸和火灾。火灾一开始是在 1”排气孔的喷嘴，当时排出 阀已打开，而排气孔上游的断流阀尚未完全关闭，水平排出 口的斜接出口虽然在5 m的高度上，火焰仍向下对着地面上 在例行操作中操作人员有可能经过的地方。请参考AS B16.04。
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第3页，共37页。
氢气
物理性质:
比重最低 (比空气轻14倍) 导热性是空气的7倍 H2 可以透过大多数非金属材料和一些金属材料 无毒，只是会引起窒息 对人类无毒 冶金学：对钢的氢脆化 氢浸蚀发生在 温度>250℃时 沸点：大气压下为-253 ℃ /-423.0 °F/20°K
4
第4页，共37页。
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第28页，共37页。
H2 使用设备的选取
温度要适合 压力适合 氢脆变性适合 使用前设备清洗 过滤等级：50 微米 流体速度要限制在 60 m/sec 设备要有低的泄漏速率
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第29页，共37页。
材料
令人满意的材料
316 不锈钢 铜 黄铜 铝 Cu-Be (因伐合金) 大部分塑料 (渗透性低 ，尤
氢气安全培训课程
1
第1页，共37页。
氢气
化学符号: ADR 分类:
气态氢: 液态氢: 危险-代号: 危险特征: UN 编号:
H2
2类, 代码 1F 2类, 代码 3F
23 可燃气体 UN 1049 (压缩气体) UN 1966 (冷却液体)
2
第2页，共37页。
氢气
物理性质:
常温和大气压力下为气体 非常易燃 无色 无嗅 无味 H2 比其他气体散逸更快
SS316、铝、铜和合金，某些黄铜和青铜都适用
27
第27页，共37页。
低温危险
H2 可能引起冻伤 (LH2, 冷蒸汽和管道) 未加被覆的液氢输送管道液化了周围的空气，空气液滴富
含氧气，必须收集在盘中安全地蒸发掉 LH2中使用的材料必须能在极低温下保持韧性 要考虑到金属的氢脆化，尤其是LH2 SS316、铝、铜和合金、某些黄铜和青铜都适用
Benzene
Acetone
2,40
10,30
6,70 5,00 4,30
4,00
15,00
2,80
3,30
1,40
2,60
12,50
8,80
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19,00
36,50 45,50
28,60
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74,20
74,20
70
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氢气在空气中的可燃性
4%-75% 氢气只需很少的能量便可点燃。氢气的燃烧速度在
8
第8页，共37页。产Fra bibliotek纯度标准工业级99.95% 氢
< 500 ppm N2
< 2 ppm
O2
< 5 ppm H2O
< 3 ppm
CH4
< 2 ppm CO + CO2
低温级99.99997% 氢，用在电子工业，可从液态氢制得
9
第9页，共37页。
氢 用途:
火箭燃料 (NASA, ARIANE) 化学合成 (氨、甲醇) 石油精炼 食用有机油的加氢化 GTAW 焊接，等离子体切割，成型气体 氧气还原 (用在金属加工炉内的受控大气、
公司图标 产品标志 产品的危险警告 ADR 级别
UN 编号 危险特征 危险编号 可燃气体警告
36
第36页，共37页。
标签和标记
一般的建议和警告标记 人身保护 管线标签 批准的人员 压力容器标示 公司图标 公司的联系信息
紧急信息 阀门和部件标示 年度安全检查 通风烟道清洁标示 接地 防雷
34
第34页，共37页。
文件
EIGA MSDS: 氢气和冷冻氢 Doc 15/96: 氢气站 Doc 6/93: LH2的存贮、输送和分配 TN 26/81: 氢气瓶和运输容器
CGA G5.3:氢气规范 G5.4:客户场地的管道系统 G5.5:排放口系统
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第35页，共37页。
标签和标记
20
第20页，共37页。
氢气的可燃性
氢气:
氢气的火焰不是明显可见 氢气的火焰很难熄灭，因为存在的热很容易使空气中
的氢气重新燃烧 氢气排放口处很容易形成气阱，在空气中非常容易突
然点燃。
21
第21页，共37页。
氢气燃烧
氢气的火焰在许多条件下都不可见 用固定在棒上的纸片可以检测火焰 切勿试图徒手检测 H2 火焰 氢气的火焰可在强风中燃烧，可从起源地扩展好几米远 任何排放均必须谨慎的完成，要防止气阱中聚积氢气，
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第18页，共37页。
氢气的可燃性
设计上预防:
尽量采用焊接连接，防止泄漏 将H2/氧化回路物理分隔开 不要使用仪表气源，氮气除外 在对回路进行清洁和惰性化时，采用断流阀和排出阀双重
隔离 – 如果在封闭区域，将排出口引至安全的地点 电气设备 – 防爆，固有的安全化或清洗 在压缩机的进口和出口处检查氧气含量，如果进口压力太
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第37页，共37页。
氢气的聚积可能会形成爆炸性的混合物
22
第22页，共37页。
扑灭氢气火焰
切断来源让火烧尽，是最好的办法 白天的火焰可以通过热浪或棒上的纸片来检测
23
第23页，共37页。
灭火设备
氢气火焰很难扑灭 只能用 MONEX 粉末灭火器灭火 灭火器要放在装置的旁边 氢气站附近要有充足的供水、灭火器（干粉或
m/s)
氢气的燃烧热很小，比所有其它可燃气体要小10倍
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第17页，共37页。
氢气的可燃性 安全预防措施:
消除火源 不要吸烟 ! 不要有明火! 只能使用不产生火花的工具 不要穿合成纤维（尼龙等）服装 如果必须使用电气设备，划定 H2 的危险区域 避免气体的高速排放 避免H2在天花板处聚集：对封闭区域在顶部通风 将法兰结合好以确保电气连续性 将所有仪器、拖车和气瓶组接地 安装雷电保护设备
3m/s 到 2050 m/s (或 7400 km/h)之间
4% 刚刚能燃烧，只能向上燃烧
5% 开始向侧面燃烧
18% 45%
74%
75%
燃烧速度比声音速度还快
燃烧速度 7400 km/h – 包括冲击波
刚刚能燃烧
不会燃烧 – 空气量不够
氧气和氢气混合- 速度大约3600 m/s。(声音速度是320
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第13页，共37页。
氢气
事故:
2001年4月, 在瑞典， H2管道的维护工作正常进行， 阀门 关闭，但法兰的螺栓没有拧紧。 H2 从管道中逸出，在建 筑物内聚积。爆炸造成2个工人烧伤，建筑物烧毁。隔离 阀泄漏，管道另一端的压强达到了6 bar。
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第14页，共37页。
氢气 危险:
可燃性 可引起窒息 压力 膨胀系数 (液态到气态) 脆化 容易扩散
氢气 物理性质:
所有化学元素中最轻的:
宇宙中最丰富的物质。
太阳就是一个核反应堆，在其中氢气不 断的与氦气熔合。熔合过程中放出的热 量温暖了地球。
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第5页，共37页。
氢气
物理性质:
液态氢的质量只有 70.8 g/l 氢气燃烧产生的火焰为浅色，几乎不可见 液态氢的低温可以凝固几乎任何气体，即使是氮气，
电子产品生产，浮法玻璃制造）
10
第10页，共37页。
氢气 事故:
在60 年代和70年代, 许多气瓶和管子在氢气使用中都出现 了问题。而现在由于它们的极限抗张强度(UTS)已经达到了 950 Mpa， 经过超声测试 (UT) ，可以消除制造过程中的缺 陷，因此可以安全的使用。
1991年10月，在德国，一个H2 罐从顶部爆炸，碎片飞出超 过300 m 远。 原因是焊接处的一道700mm 长、20mm 深 的裂缝。容器中的环状缺陷使得在焊接区域附近应力过度， 造成氢脆化。
二氧化碳灭火器）和灭火毯
24
第24页，共37页。
防护服
宽松合适的手套 鞋底没有铁掌或钉子 靴面是棉或Nomex（高熔点芳香族聚
酰胺）织物 眼部保护 长袖 (工作时不能卷起）
25
第25页，共37页。
高压危险
液氢贮藏罐所能承受的最大工作压力为 12 bar 氢气瓶、存贮器和管状拖车可以到 200 bar 或更多 不要靠近压力释放装置的排气出口，压力过度时可能会突
但不包括氦气。
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第6页，共37页。
比热值
氢气升温所需的热量和氮气差不多 常压下，对于10 m3 的氢气，每升高 1 ℃需要的热量为
11.94 kJ 对于 10 m3 的氮气，同样的温度变化需要12.08 kJ, 而氮
气的重量是氢气的 14 倍
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第7页，共37页。
氢气如何制造?
可用方法: 烃的催化重整 （如天然气或石脑油） 甲醇蒸汽重整 氨的离解 (NH3) 电解水 (H2O)
然开启 不要打开加压的管接头，不要断开加压的管线，也不要试
图将其拧紧 必须在减压和用惰性气体充分清洁后才能进行修理工作
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第26页，共37页。
脆化
氢气在金属表面的吸附，氢气向高应力金属区的迁移 和在其中滞留，会导致通常具有韧性的金属脆化
可选择淬火的和回火的钢，Rm < 950 MPa ，消除表 面缺陷 (具体见 NI 310)
其是尼龙和Zytel)
不满意的材料
高强度钢 (参考 NI 310) SS 304 蒙乃尔铜-镍合金 镍合金 许多高渗透性的塑料
30
第30页，共37页。
操作
H2 使用的设备使用前先进行密封性测试 确保有效接地 只有减压并用惰性气体充分清洗后才可进行修理 采用断流阀和排出阀双重隔离 在通 H2或空气之前, 先用氮气或是抽真空来惰性化/清
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引发氢气事故的9个原因
工程不足 (没有惰性化) 回路隔离措施不充分 材料缺陷 (焊接后没有热处理) 关闭单个阀门来进行管道隔离 孔口周围安全距离太短 材料选择不当 (如 SS304) 空气进入 (如压缩机空气进口) 管道内微粒 (速度过快会磨损设备零件) 电气危险，尤其是每天使用的小电器，如打火机、照相
低或是（环境空气进口处）氧气含量太高时切断压缩机 在室内用气体爆炸危险浓度指示剂检测泄漏
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氢气的可燃性
排气孔口设计的考虑:
排气口和安全排放装置朝向安全区域（管道系统直径要小， 以避免空气进入）
远离人群、火源，电气设备（即使是防爆设备），进风口， 建筑物开口
有足够的高度以避免当排气口点燃时的热辐射 排气口的最小高度: 3 到 5 m, 取决于管径 或高于临近设备1 m 以上 或在屋顶上方 1.5 m 以上
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可燃气体与空气混合时的爆炸极限
(注意: 丙酮、苯和甲醇在常压下不是气体)
与空气混合的气体 %
丙烯
甲醇 甲烷 硫化氢
Propylene Methanol Methane
氢气Hydrogne Sulfide
乙烯
乙醇 一氧化碳
Hydrogen Ethylene
苯
Ethanol
丙酮Carbon Monoxide
机、手机和手电筒
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第32页，共37页。
规则和标准
危险物品运送规则: 在欧洲是 ADR
压力容器规则: PED和TPED
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第33页，共37页。
文件
AIR LIQUIDE信息 氢气规范 材料安全数据表 RTS C.O2.04a: 氢气处理的危险 IT 76: H2 BP- 控制和安全设备 NI 196: 氢气压缩 RTS C0203: 氢气瓶的使用 RTSC0201a: 氢气瓶 NI 310:氢气压力容器设计建议 NI 423:氢气使用的压力容器 AS B16.04: 由于排放口处氢气燃烧造成的设备损害 ITGM/SR002: 对氢气设备施工
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第11页，共37页。
氢气
事故:
1996年1月在荷兰，由于H2 PSA容器的裂缝而引起氢气 泄漏。裂缝发生在槽口。起因是由于几何不连续性引起 应力集中， 再加上PSA在正常使用条件下的疲劳应力。
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第12页，共37页。
氢气 事故:
最近在液空合成气（Air Liquide Syngas）工厂发生了氢气 爆炸和火灾。火灾一开始是在 1”排气孔的喷嘴，当时排出 阀已打开，而排气孔上游的断流阀尚未完全关闭，水平排出 口的斜接出口虽然在5 m的高度上，火焰仍向下对着地面上 在例行操作中操作人员有可能经过的地方。请参考AS B16.04。
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第3页，共37页。
氢气
物理性质:
比重最低 (比空气轻14倍) 导热性是空气的7倍 H2 可以透过大多数非金属材料和一些金属材料 无毒，只是会引起窒息 对人类无毒 冶金学：对钢的氢脆化 氢浸蚀发生在 温度>250℃时 沸点：大气压下为-253 ℃ /-423.0 °F/20°K
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第28页，共37页。
H2 使用设备的选取
温度要适合 压力适合 氢脆变性适合 使用前设备清洗 过滤等级：50 微米 流体速度要限制在 60 m/sec 设备要有低的泄漏速率
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第29页，共37页。
材料
令人满意的材料
316 不锈钢 铜 黄铜 铝 Cu-Be (因伐合金) 大部分塑料 (渗透性低 ，尤
氢气安全培训课程
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第1页，共37页。
氢气
化学符号: ADR 分类:
气态氢: 液态氢: 危险-代号: 危险特征: UN 编号:
H2
2类, 代码 1F 2类, 代码 3F
23 可燃气体 UN 1049 (压缩气体) UN 1966 (冷却液体)
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氢气
物理性质:
常温和大气压力下为气体 非常易燃 无色 无嗅 无味 H2 比其他气体散逸更快
SS316、铝、铜和合金，某些黄铜和青铜都适用
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第27页，共37页。
低温危险
H2 可能引起冻伤 (LH2, 冷蒸汽和管道) 未加被覆的液氢输送管道液化了周围的空气，空气液滴富
含氧气，必须收集在盘中安全地蒸发掉 LH2中使用的材料必须能在极低温下保持韧性 要考虑到金属的氢脆化，尤其是LH2 SS316、铝、铜和合金、某些黄铜和青铜都适用
Benzene
Acetone
2,40
10,30
6,70 5,00 4,30
4,00
15,00
2,80
3,30
1,40
2,60
12,50
8,80
12,80
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36,50 45,50
28,60
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74,20
74,20
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氢气在空气中的可燃性
4%-75% 氢气只需很少的能量便可点燃。氢气的燃烧速度在
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第8页，共37页。产Fra bibliotek纯度标准工业级99.95% 氢
< 500 ppm N2
< 2 ppm
O2
< 5 ppm H2O
< 3 ppm
CH4
< 2 ppm CO + CO2
低温级99.99997% 氢，用在电子工业，可从液态氢制得
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第9页，共37页。
氢 用途:
火箭燃料 (NASA, ARIANE) 化学合成 (氨、甲醇) 石油精炼 食用有机油的加氢化 GTAW 焊接，等离子体切割，成型气体 氧气还原 (用在金属加工炉内的受控大气、
公司图标 产品标志 产品的危险警告 ADR 级别
UN 编号 危险特征 危险编号 可燃气体警告
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第36页，共37页。
标签和标记
一般的建议和警告标记 人身保护 管线标签 批准的人员 压力容器标示 公司图标 公司的联系信息
紧急信息 阀门和部件标示 年度安全检查 通风烟道清洁标示 接地 防雷
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第34页，共37页。
文件
EIGA MSDS: 氢气和冷冻氢 Doc 15/96: 氢气站 Doc 6/93: LH2的存贮、输送和分配 TN 26/81: 氢气瓶和运输容器
CGA G5.3:氢气规范 G5.4:客户场地的管道系统 G5.5:排放口系统
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第35页，共37页。
标签和标记
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第20页，共37页。
氢气的可燃性
氢气:
氢气的火焰不是明显可见 氢气的火焰很难熄灭，因为存在的热很容易使空气中
的氢气重新燃烧 氢气排放口处很容易形成气阱，在空气中非常容易突
然点燃。
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第21页，共37页。
氢气燃烧
氢气的火焰在许多条件下都不可见 用固定在棒上的纸片可以检测火焰 切勿试图徒手检测 H2 火焰 氢气的火焰可在强风中燃烧，可从起源地扩展好几米远 任何排放均必须谨慎的完成，要防止气阱中聚积氢气，
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第18页，共37页。
氢气的可燃性
设计上预防:
尽量采用焊接连接，防止泄漏 将H2/氧化回路物理分隔开 不要使用仪表气源，氮气除外 在对回路进行清洁和惰性化时，采用断流阀和排出阀双重
隔离 – 如果在封闭区域，将排出口引至安全的地点 电气设备 – 防爆，固有的安全化或清洗 在压缩机的进口和出口处检查氧气含量，如果进口压力太
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氢气的聚积可能会形成爆炸性的混合物
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扑灭氢气火焰
切断来源让火烧尽，是最好的办法 白天的火焰可以通过热浪或棒上的纸片来检测
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第23页，共37页。
灭火设备
氢气火焰很难扑灭 只能用 MONEX 粉末灭火器灭火 灭火器要放在装置的旁边 氢气站附近要有充足的供水、灭火器（干粉或
m/s)
氢气的燃烧热很小，比所有其它可燃气体要小10倍
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第17页，共37页。
氢气的可燃性 安全预防措施:
消除火源 不要吸烟 ! 不要有明火! 只能使用不产生火花的工具 不要穿合成纤维（尼龙等）服装 如果必须使用电气设备，划定 H2 的危险区域 避免气体的高速排放 避免H2在天花板处聚集：对封闭区域在顶部通风 将法兰结合好以确保电气连续性 将所有仪器、拖车和气瓶组接地 安装雷电保护设备
3m/s 到 2050 m/s (或 7400 km/h)之间
4% 刚刚能燃烧，只能向上燃烧
5% 开始向侧面燃烧
18% 45%
74%
75%
燃烧速度比声音速度还快
燃烧速度 7400 km/h – 包括冲击波
刚刚能燃烧
不会燃烧 – 空气量不够
氧气和氢气混合- 速度大约3600 m/s。(声音速度是320
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第13页，共37页。
氢气
事故:
2001年4月, 在瑞典， H2管道的维护工作正常进行， 阀门 关闭，但法兰的螺栓没有拧紧。 H2 从管道中逸出，在建 筑物内聚积。爆炸造成2个工人烧伤，建筑物烧毁。隔离 阀泄漏，管道另一端的压强达到了6 bar。
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第14页，共37页。
氢气 危险:
可燃性 可引起窒息 压力 膨胀系数 (液态到气态) 脆化 容易扩散
氢气 物理性质:
所有化学元素中最轻的:
宇宙中最丰富的物质。
太阳就是一个核反应堆，在其中氢气不 断的与氦气熔合。熔合过程中放出的热 量温暖了地球。
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氢气
物理性质:
液态氢的质量只有 70.8 g/l 氢气燃烧产生的火焰为浅色，几乎不可见 液态氢的低温可以凝固几乎任何气体，即使是氮气，
电子产品生产，浮法玻璃制造）
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氢气 事故:
在60 年代和70年代, 许多气瓶和管子在氢气使用中都出现 了问题。而现在由于它们的极限抗张强度(UTS)已经达到了 950 Mpa， 经过超声测试 (UT) ，可以消除制造过程中的缺 陷，因此可以安全的使用。
1991年10月，在德国，一个H2 罐从顶部爆炸，碎片飞出超 过300 m 远。 原因是焊接处的一道700mm 长、20mm 深 的裂缝。容器中的环状缺陷使得在焊接区域附近应力过度， 造成氢脆化。
二氧化碳灭火器）和灭火毯
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防护服
宽松合适的手套 鞋底没有铁掌或钉子 靴面是棉或Nomex（高熔点芳香族聚
酰胺）织物 眼部保护 长袖 (工作时不能卷起）
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第25页，共37页。
高压危险
液氢贮藏罐所能承受的最大工作压力为 12 bar 氢气瓶、存贮器和管状拖车可以到 200 bar 或更多 不要靠近压力释放装置的排气出口，压力过度时可能会突
但不包括氦气。
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第6页，共37页。
比热值
氢气升温所需的热量和氮气差不多 常压下，对于10 m3 的氢气，每升高 1 ℃需要的热量为
11.94 kJ 对于 10 m3 的氮气，同样的温度变化需要12.08 kJ, 而氮
气的重量是氢气的 14 倍
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第7页，共37页。
氢气如何制造?
可用方法: 烃的催化重整 （如天然气或石脑油） 甲醇蒸汽重整 氨的离解 (NH3) 电解水 (H2O)
然开启 不要打开加压的管接头，不要断开加压的管线，也不要试
图将其拧紧 必须在减压和用惰性气体充分清洁后才能进行修理工作
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脆化
氢气在金属表面的吸附，氢气向高应力金属区的迁移 和在其中滞留，会导致通常具有韧性的金属脆化
可选择淬火的和回火的钢，Rm < 950 MPa ，消除表 面缺陷 (具体见 NI 310)
其是尼龙和Zytel)
不满意的材料
高强度钢 (参考 NI 310) SS 304 蒙乃尔铜-镍合金 镍合金 许多高渗透性的塑料
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操作
H2 使用的设备使用前先进行密封性测试 确保有效接地 只有减压并用惰性气体充分清洗后才可进行修理 采用断流阀和排出阀双重隔离 在通 H2或空气之前, 先用氮气或是抽真空来惰性化/清