氧气安全知识培训材料

氧气基本知识

一、氧气的性质

在常温下，氧气是无色、无味、无毒的气体，比空气重。在标准状态下，氧气密度为1.429kg/m3。标准大气压下，当温度降为—182.98 ℃，气态氧变为液态氧。液氧系天蓝色、透明、易流动的液体。当温度降为－248.4 ℃，液氧变为蓝色固体结晶。

氧气本身不能燃烧，但它是一种化学性质极为活跃的助燃气体，属于强氧化剂。氧与其他物质化合生成氧化物的氧化反应无时不在进行。氧气与一切可燃物可进行燃烧。与可燃气体，如氢、乙炔、甲烷、煤气、天然气等可燃气体，按一定比例混合后容易发生爆炸。其化学反应的能力是随着氧气压力的增大和温度的升高而显著增强。氧气纯度越高，压力越大，愈危险。各种油脂与高压氧气接触，就会发生激烈的氧化反应而迅速燃烧甚至爆炸。由此可见，氧气既是助燃气体，又可以促使某些易燃物质自燃。

二、氧气的生产应用

随着吹氧炼钢、高炉富氧鼓风等强化冶炼的措施和钢坯自动火焰清理机新技术的采用，钢铁企业的用氧发展很快，已成为国民经济中最大的用氧部门。

氧气的制取方法很多，一般有化学法、电解法、吸附法和深度冷冻法等。

深度冷冻法制氧以空气为原料，电耗低(1.8～2.16 MJ／m3)、成本低、产量高、质量好，安全运转周期长，工艺成熟，目前已在工业上得到广泛应用。

氧气在钢铁企业生产中占有很重要的地位，并具有非常广泛的用途。其用途基本可分为：工艺用氧和切焊用氧。

三、气割原理概述

气割是利用可燃气体与助燃气体（氧气），在割炬内进行混合，使混合气体发生剧烈燃烧。利用燃烧放出的热量将工件切割处预热到燃烧温度后，喷出高速气流，使切口处金属剧烈燃烧，并将燃烧后的金属氧化物吹除，实现工件分离。

氧气切割过程包括以下三个阶段：

1、气割开始时，用预热火焰将起割处的金属预热到燃烧温度（燃点）。

2、向被加热到燃点的金属喷射切割氧，使金属剧烈燃烧。

3、金属燃烧后生成熔渣和产生反应热。熔渣被切割氧吹除，所产生的热量和预热火

焰热量将下层金属加热到燃点，这样继续下去就将金属逐渐地割穿。随着割炬的移动，就将金属工件割成所需的形状和尺寸。

所以，金属的切割过程实质是铁在纯氧中的燃烧过程，而不是钢的熔化过程。

四、氧气的爆炸和燃爆

1、氧气的爆炸：

(1)物理爆炸。无化学反应，也没有大幅升温现象。一般是在常温或比常温稍高的温度下，由于气压超过了受压容器或管道的屈服极限乃至强度极限，造成压力容器或管道爆裂，如氧气钢瓶使用年限过久，腐蚀严重，瓶壁变薄，又没有检查，以致在充气时或充气后发生物理性超压爆炸。

(2)化学爆炸。有化学反应，并产生高温、高压，瞬时发生爆炸，如氢、氧混合装瓶，

见火即爆。

2、氧气的燃爆

发生燃爆需要可燃物、氧化剂和激发能源三要素同时存在。氧气和液氧都是很强的氧化剂。氧气的纯度越高，压力越高，危险性越大。

当可燃物与氧混合并存在激发能源时，可能发生燃烧，但不一定爆炸。只有当氧与可燃气体均匀混合，浓度在爆炸极限范围内时，遇到激发能源，才能引发爆炸。这就是燃烧条件和爆炸条件的惟一差别。

五、氧气管道发生爆炸有哪些原因？

氧气管道曾经发生过多起管道燃烧、爆炸的事故，并且多数是在阀门开启时。氧气管道材质为钢管，铁素体在氧中一旦着火，其燃烧热非常大，温度急剧上升，呈白热状态，钢管会被烧熔化。

分析其原因，必定要有突发性的激发能源，加之阀门内有油脂等可燃物质才能引起。激发能源包括机械能(撞击、摩擦、绝热压缩等)、热能(高温气体、火焰等)、电能(电火花、静电等)等。具体如下：

1、管道内的铁锈、粉尘、焊渣与管道内壁或阀口摩擦产生高温发生燃烧

这种情况与杂质的种类、粒度及气流速度有关，铁粉易与氧气发生燃烧，且粒度越细，燃点越低；气速越快，越易发生燃烧。

表1 常压氧气中铁粉燃点

2、管道内或阀门存在油脂、橡胶等低燃点的物质，在局部高温下引燃。

几种可燃物在氧气中（常压下）的燃点，见表2。

表2 几种可燃物在氧气中（常压下）的燃点如下表

3、绝热压缩产生的高温使可燃物燃烧

例如阀前为15MPa，温度为20℃，阀后为常压0.1MPa，若将阀门快速打开，阀后氧气温度按绝热压缩公式计算可达553℃，这已达到或超过某些物质的着火点。

空气绝热压缩后温度与压力的关系，见表3。

表3 空气绝热压缩后温度与压力的关系

4、高压纯氧中可燃物的燃点降低是氧气管道阀门燃烧的诱因

氧气管道和阀门在高压纯氧中，其危险性是非常大的，试验证明，着火的引爆能与压力平方成比例，这些对氧气管道和阀门构成了极大的威胁。

六、氧气爆炸的防范措施

1、设计应严格按照有关的法规、标准执行。

这些法规标准包括《氧气站设计规范》（GB0030-91）、《氧气及相关气体安全技术规程》（GB16912-1997）、《钢铁企业氧气管网的若干规定》（冶金部-1981）等法规标准。

（1）限制氧气在碳素钢管中的最大流速。见表52；

（2）工作压力超过1.6Mpa的氧气管道，在沿气流方向在阀门或流量孔板后需装一段长度5倍于直径（但不小于1.5米）的铜管或不锈钢管，以免气流通过阀门

或孔板时产生火花，引起事故。

（3）阀组范围内的连接管道，应采用不锈钢或铜基合金材料。

（4）位于氧气放散阀下游侧的工作压力大于0.1MPa的氧气放散管段，应采用不锈钢管。

（5）管材的选择应符后下表中的规定：

注:上表中√表示推荐管材。√√表示可用管材，但不经济。√√√表示用于工艺上有特殊要求之处。

（6）工作压力大于0.1MPa的阀门，严禁采用闸阀；工作压力为0.1MPa或以上的压力或流量调节阀的材料，应采用不锈钢或铜基合金或以上两种的组合。阀门

的密封填料，应采用石墨处理过的石棉或聚四氟乙烯材料，或膨胀石墨。

（7）氧气管道法兰用的垫片应符合下表规定

（8）应尽量减少氧气管道的弯头和分岔头，并采用冲压成型；氧气管道严禁采用折皱弯头。当采用冷弯或热弯弯制碳钢弯头时，弯曲半径不应小于管外径的5倍；

当采用无缝或压制焊接碳钢弯头时，弯曲半径不应小于管外径的1.5倍；采用