Miksi porttiventtiilien käyttö happiputkissa on kielletty?

GB 16912 Happi- ja niihin liittyvien kaasuturvallisuustekninen määräysten mukaan, kun paine on yli 0,1 MPa, on ehdottomasti kiellettyä käyttääporttiventtiilit. Kun paine on 0,1–0,6 MPa, venttiililevy on tehtävä ruostumattomasta teräksestä. Kun paine on 0,6–10 MPa, on käytettävä kaikista ruostumattomasta teräksestä tai kuparipohjaisista seoksista valmistettuja venttiilejä. Kun paine on yli 10MPa, venttiilit on tehtävä kaikista kuparipohjaisista seoksista.
 
Viime vuosina hapenkulutuksen kasvun vuoksi suurin osa hapen käyttäjistä on käyttänyt happiputkia hapen kuljetukseen. Happiputkien ja venttiilien polttamis- ja räjähtämisonnettomuuksia tapahtuu aika ajoin pitkien putkistojen ja laajan jakelun sekä venttiilien äkillisen avaamisen tai nopean sulkemisen vuoksi. Siksi happiputken piilevä vaara ja vaara analysoidaan kattavasti ja vastaaviin toimenpiteisiin ryhtyminen on ratkaisevan tärkeää.
 
Useiden yhteisten happiputkien ja venttiilien palamisen ja räjähdyksen syyanalyysi

1. Ruosteen, pölyn ja hitsauskuonan välinen kitka putkistossa ja putkiston sisäseinässä tai venttiiliportissa aiheuttaa korkean lämpötilan ja palamisen. Tämä tilanne liittyy epäpuhtauksien tyyppiin, hiukkaskokoon ja ilmavirtausnopeuteen. Rautajauhe ja happi on helppo syttyä palamaan. Mitä hienompi hiukkaskoko on, sitä pienemmäksi sytytyspiste muuttuu; Mitä nopeampi kaasun nopeus on, sitä helpompi palaminen on.

                 
2. Putkistossa tai venttiilissä on matalasytytyspisteaineita, kuten rasvaa ja kumia, jotka syttyvät osittain korkeassa lämpötilassa.

Useiden palavien purkausten syttymispisteet hapessa normaalissa paineessa ovat seuraavat:

 
3. Adiabaattisen puristusta synnyttävä korkea lämpötila polttaa palavia.
Esimerkiksi venttiilin edessä oleva paine on 15MPa ja lämpötila on 20°C; venttiilin takana oleva paine on 0,1 MPa. Jos venttiili avataan nopeasti, venttiilin takana oleva happilämpötila voi nousta 553:een°C adiabaattisen puristuskaavan mukaisesti, joka on saavuttanut tai ylittänyt joidenkin aineiden syttymispisteen.
 
4. Korkeapaineisen puhtaan hapen palavien sytyttimän alempi sytytyspiste on happiputkien ja venttiilien palamisen houkutin.
Happiputket ja -venttiilit ovat erittäin vaarallisia korkeapaineessa puhtaassa hapessa. Testit ovat osoittaneet, että tulen räjähdysenergia on käänteisesti verrannollinen paineen neliöön, mikä on suuri uhka happiputkille ja venttiileille.
  
Ennaltaehkäisevät toimenpiteet
1. Suunnittelun olisi oltava asiaa koskevien määräysten ja standardien mukaista.
Suunnittelun olisi oltava niiden määräysten vaatimusten mukainen, kuten metallurgiaministeriön vuonna 1981 antamien rauta- ja teräsyritysten happiputkia koskevien määräysten, hapen ja siihen liittyvien kaasuturvallisuuden teknisten määräysten (GB16912-1997) ja happiasemien suunnittelueritelmien (GB50030-91) vaatimusten mukainen.

(1) Hiiliteräsputkien hapen enimmäisvirtauksen olisi täytettävä seuraavat vaatimukset: Kun paine on enintään 0,1 MPa, virtausnopeuden on oltava 20 m/s. Kun paine on välillä 0,1– 0,6 MPa, virtausnopeus on 13m/s. Kun paine on välillä 0,6-1,6MPa, virtausnopeus on 10m/s. Kun paine on välillä 1,6-3,0MPa, virtausnopeus on 8m/s.　
(2) Tulipalon estämiseksi happiventtiilin taakse olisi liitettävä kupariseoksia tai ruostumattomasta teräksestä valmistettuja putkistoja, joiden pituus on vähintään viisi kertaa putken halkaisija ja vähintään 1,5 metriä.　　
(3) Happiputkistoissa olisi oltava mahdollisimman vähän kyynärpäitä ja kaksijakoisuuksia. Happiputkikyynärpäät, joiden käyttöpaine on yli 0,1 MPa, on leimattava. Kaksipuolisen pään ilmavirran suunnan on oltava 45°60:een°pääputken ilmavirran suunnan kanssa.　　
(4) Pepuhitsatussa koverakonveksilaipassa O-rengastiivisteenä käytetään punaista kuparihitsauslankaa, joka on luotettava tiiviste happilaipan palonkestävyys.　　
(5) Happiputkessa olisi oltava hyvä sähkölaite. Maadoituskestävyyden on oltava alle 10Ωja laippojen välisen vastuksen on oltava alle 0,03Ω.　　
(6) Korjaamon päähappiputken päähän olisi asennettava tuuletusputki happiputken puhdistuksen ja vaihdon helpottamiseksi. Suodatin on asennettava ennen kuin pidempi happiputki tulee korjaamon säätöventtiiliin.
 
2. Asennukseen liittyviä seikkoja
(1) Kaikki hapen kanssa kosketuksiin yttyvät osat olisi rasvanpoiston jälkeen erottava tiukasti, ja rasvanpoiston jälkeen puhallettava öljytöntä kuivaa ilmaa tai typpeä.
(2) Hitsaukseen on käytettävä argonkaarihitsausta tai kaarihitsausta.
 
3. Käytön varotoimet
(1) Happiventtiili on avattava ja suljettava hitaasti. Käyttäjän tulee seistä venttiilin kyljessä ja avata kaikki kerralla.
(2) On ehdottomasti kiellettyä käyttää happea putkijohdon räjäyttämiseen tai hapen käyttöön vuodon ja paineen testaamiseen.
(3) Toiminnan tarkoitukset, menetelmät ja edellytykset on selitettävä ja määrättävä yksityiskohtaisesti etukäteen.
(4) Manuaalisia happiventtiilejä, joiden halkaisija on yli 70 mm, saa käyttää, kun venttiilin etu- ja takaosan välinen paine-ero pienenee 0,3 MPa:n sisäosaan.
 
4. Huoltoa koskevat varotoimet
(1) Happiputki olisi tarkastettava ja huollettava usein, ruoste poistettava ja maalattava 3–5 vuoden välein.
(2) Putkijohdon varoventtiili ja painemittari olisi tarkastettava säännöllisesti kerran vuodessa.
(3) Hio maadoituslaite täydellisesti.
(4) Ennen liekin käyttöä on suoritettava vaihto ja puhdistus. Puhallettavan kaasun happipitoisuuden tulisi olla 18–23 %.
(5) Venttiilien, laippojen, tiivistysten, putkien ja varusteiden valinnassa olisi noudatettava happi- ja niihin liittyvien kaasuturvallisuuden teknisten määräysten (GB16912-1997) asiaa koskevia määräyksiä.
(6) Perustetaan tekniset tiedot sekä junan käyttö- ja huoltohenkilöstö.
 
5. Muut turvatoimenpiteet
(1) Laita rakennus-, huolto- ja käyttöhenkilöstö kiinnittämään huomiota turvallisuuteen.
(2) Parannetaan johtajien valppautta.
(3) Parannetaan tieteen ja teknologian tasoa.
(4) Paranna jatkuvasti hapen toimitusohjelmaa.
 
johtopäätös
Todellinen syy porttiventtiilin kieltämiseen on itse asiassa se, että porttiventtiilin tiivistyspinta vaurioituu kitkan vuoksi tiivistyspintojen suhteellisten liikkeiden (ts. venttiilin avaamisen ja sulkemisen) vuoksi. Kun tiivistyspinta on vaurioitunut, tiivistepinnalta putoaa rautajauhetta. Tällainen pieni rautajauhe on helppo syttyä tuleen, ja tämä on todellinen vaara.
 
Itse asiassa porttiventtiilit ovat kiellettyjä happiputkissa. Myös muut venttiilit, kuten palloventtiilit, ovat onnettomuuksien kohteena. Myös maapalloventtiilin tiivistepinta vaurioituu ja vaara voi myös ilmetä. Monien yritysten kokemus on, että kupariseoksista valmistetut venttiilit on hyväksytty happiputkistoja varten hiiliteräksen ja ruostumattoman teräksen venttiilien sijaan.
 
Kuparipohjaisilla seosventtiileillä on korkean mekaanisen lujuuden, kulumiskestävyyden ja hyvän turvallisuuden edut (ei staattista sähköä). Todellinen syy on se, että porttiventtiilin tiivistyspintaa on erittäin helppo käyttää, mikä johtaa rautarautaan. Mitä tulee tiivistystehon vähenemiseen, se ei ole ongelma.

Itse asiassa monissa happiputkissa, joissa ei käytetä porttiventtiilejä, tapahtuu myös räjähdysonnettomuuksia, jotka yleensä tapahtuvat sillä hetkellä, kun venttiilin kahden puolen välinen paine-ero on suuri ja venttiili avataan nopeasti. Monet onnettomuudet ovat myös osoittaneet, että sytytyslähteet ja palavat lähteet ovat perimmäinen syy. Porttiventtiilin käytön kieltäminen on vain keino hallita palavia, ja tarkoitus on sama kuin ruosteen säännöllinen poistaminen, rasvanpoisto ja öljykielto. Virtausvirran hallinnan ja staattisen maadoituksen parantamisen on poistettava syttymislähde. Mielestäni venttiilin materiaali on ensimmäinen tekijä. Samanlaisia ongelmia esiintyy vetyputkistoissa. Uusi spesifikaatio on poistanut sanat porttiventtiilien kieltämisestä, mikä on selvä todiste. Tärkeintä on löytää syy. Monet yritykset eivät itse asiassa välitä käyttöpaineesta, vaan ottavat käyttöön kuparipohjaisia seosventtiilejä. Myös räjähdysonnettomuuksia tapahtuu. Siksi palolähteen ja palavien jätteillä hallinta, putkiston huolellinen ylläpito ja turvallisuuden huomioiminen ovat kriittisimpiä.