氢气管道规范.doc

12 氢气管道
气体的流速有经济流速和安全流速之分,对可燃性气体主要应着眼于安全流速。氢气具有着火能量低,与空气、氧混合燃烧和爆炸极限宽,燃烧速度快等特点,所以在生产和使用过程中的燃烧、爆炸问题应特别注意。氢与空气或与氧混合形成处于爆炸极限范围内的可燃性混合物和着火源同时存在,是燃烧和爆炸的两个基本条件。为此,应管理好可燃烧性物质,防止氢气泄漏、逸出和积累,注意系统的密封、抑制和监视爆炸性混合物的形成。同时要管理好着火源。着火源分自燃和外因点燃两大类。火源的形成和性质见表6。
表6  火源的形成和性质
    氢气在管道内流动,当流速大,与管壁摩擦增强,特别是管道内含有铁锈杂质时,形成静电火花。据美国宇航局统计的96次氢气事故中,氢气释放到大气与空气混合后着火事故占62%,%。多年以来,氢气管道设计中控制流速为8m/s,本规范修订前,规定碳钢管中氢气最大流速: MPa时为8m/s,~ MPa为12m/s;不锈钢管为15m/s。原规范执行中一些单位询问和提供超过规定最大流速的有关问题和情况,如扬子石化一巴斯夫公司提供,该公司相关石化装置的氢气流速采用小于20m/s。近年来,随着我国引进技术、设备和技术交往,许多单位实际又突破原规范的规定流速。国内已建部分氢气管道流速见表7。
表7  国内部分单元氢气管道流速
    从表7可见,氢气流速比修订前规定流速有所提高是可行的。为确保安全生产,应在接地、防泄漏方面加强技术措施。随着技术、材料及施工管理水平的提高,这是完全可以做到的,如:管道内壁除锈至本色;碳钢管氩弧焊作底焊,防焊渣落入管道中;安装过程中和安装后防止焊渣、铁锈遗留在管内并进行吹扫;%为合格;室外管道接地,阀门、法兰金属线跨接,设备、管道设接地端头等。
    在国家标准《氧气及相关气体安全技术规程》GB 16912-1997中规定管道中氧气的最高允许流速为: MPa时,碳钢15m/s、不锈钢25m/s; MPa时,不锈钢10m/s。本次修订参考此规定对氢气最大流速作了适当修改。
为避免因氢气泄漏造成燃烧和爆炸事故的发生,规定氢气管道的管材应采用无缝钢管,不采用具有焊缝的焊接钢管、电焊钢管等。
法兰和垫片的选用按工作介质的压力、温度和需要密封程度确定。由于氢气易泄漏,密封程度要求高, MPa采用凹凸式或榫槽式或梯形槽法兰。
    根据实际使用情况和保证氢气管道连接部位的密封,规定工作压力小于10MPa,氢气管道垫片采用聚四***乙烯或金属缠绕式垫片;压力大于等于10 MPa,垫片采用硬钢纸板或退火紫铜板。
氢气是易燃易爆气体,管道应采用焊接,以防止产生泄漏。与设备、阀门连接处允许采用法兰或丝扣连接,是因受阀门、设备本身连接方式的限制,从国内外氢气管道敷设情况看,几乎全是采用这种方法。
    丝扣连接处采用聚四***乙烯薄膜作填料,具有清洁、施工方便,安全性、密封性好的优点,目前国内外应用较为普遍,可以替代以往常用的涂铅油的麻或棉丝。
管道穿过墙壁或楼板时,为使管道不承受外力作用并能自由膨胀及施工检