Клапаны в кислородной сфере

Кислород обычно обладает активными химическими свойствами. Это сильное окисляющее и горючее вещество, которое может соединяться с большинством элементов с образованием оксидов, за исключением золота, серебра и инертных газов, таких как гелий, неон, аргон и криптон. Взрыв происходит при смешивании кислорода с горючими газами (ацетиленом, водородом, метаном и др.) в определенной пропорции или при внезапном возгорании задвижки трубопровода. Поток кислорода в системе трубопроводов изменяется в процессе транспортировки газообразного кислорода. Европейская ассоциация промышленных газов (EIGA) разработала стандарт IGC Doc 13/12E «Кислородные трубопроводы и трубопроводные системы», разделив условия работы с кислородом на «воздействие» и «воздействие». невоздействие». «Удар» является опасным событием, поскольку легко стимулировать энергию, вызывая возгорание и взрыв. Кислородный клапан является типичным «случаем удара».

Кислородный клапан — это тип специального клапана, предназначенный для кислородного трубопровода и широко используемый в металлургии, нефтяной, химической и других отраслях промышленности, связанных с кислородом. Материал кислородного клапана ограничен рабочим давлением и скоростью потока, чтобы предотвратить столкновение частиц и примесей в трубопроводе. Поэтому при выборе кислородного клапана инженер должен полностью учитывать трение, статическое электричество, возгорание неметаллов, возможные загрязняющие вещества (коррозия поверхности углеродистой стали) и другие факторы.

Свойства кислорода

• Нормальная концентрация в воздухе 21%.
• Бесцветный, без запаха и вкуса.
• Не может быть обнаружен человеческими органами чувств
• Не горюч, но поддерживает и ускоряет горение.
• Легковоспламеняющиеся материалы, включая некоторые материалы, которые обычно относительно
• Негорюч на воздухе, очень быстро горит при высоких концентрациях кислорода.
• Для кислородного пожара необходимы три элемента: источник возгорания, кислород и легковоспламеняющийся материал (топливо), известный как «огненный треугольник».

Материал, используемый в кислородном клапане

Органические материалы имеют температуру воспламенения ниже, чем у металлов. Следует избегать использования органических материалов, контактирующих с кислородом, особенно если материал находится непосредственно в потоке. Если для изготовления таких деталей, как седла клапанов, диафрагмы или уплотнения, необходимо использовать органический материал, предпочтительно выбирать материал с самой высокой температурой воспламенения, самой низкой удельной теплоемкостью и необходимыми механическими свойствами.
Смазочные материалы и герметики следует использовать только в том случае, если они пригодны для работы с кислородом, и использовать их экономно. Обычные нефтяные смазки неудовлетворительны и особенно опасны из-за высокой теплоты сгорания и высокой скорости реакции.
Приблизительные температуры воспламенения в кислороде при давлении 138 бар (2000 фунтов на квадратный дюйм) для некоторых органических материалов показаны в таблице 1.
Таблица 1. Типичные температуры воспламенения

МАТЕРИАЛ	ТИПИЧНАЯ ТЕМПЕРАТУРА ЗАЖИГАНИЯ В КИСЛОРОДЕ 138 БАР (2000 фунтов на кв. дюйм, изб.)
ПТФЭ и ПКТФЭ	468
70% ПТФЭ с бронзовым наполнителем	468
Фторэластомер	316
Нейлон	210
полиэтилен	182
Хлоропрен и нитрил	149

Металлы

Выбор металлов должен основываться на их устойчивости к воспламенению и скорости реакции. Ниже приводится сравнение этих двух свойств некоторых широко используемых материалов клапанов.

Устойчивость к воспламенению в кислороде

Материалы перечислены в порядке от самого трудного к воспламенению к самому легкому воспламенению.

1. Медь, медные сплавы и никель-медные сплавы – наиболее стойкие.
2. Нержавеющая сталь (серия 300)
3. Углеродистая сталь
4. Алюминий – наименее устойчивый

Скорость реакции

Материалы перечислены в порядке от самой медленной скорости горения к самой быстрой скорости горения.

1. Медь, медные сплавы и никель-медные сплавы обычно не способствуют распространению горения.
2. Углеродистая сталь
3. Нержавеющая сталь (серия 300)
4. Алюминий – горит очень быстро.

Обратите внимание, что нержавеющая сталь после воспламенения горит быстрее, чем углеродистая сталь. Тем не менее, аустенитные марки нержавеющей стали (серия 300) считаются намного лучше углеродистой стали из-за их высокой устойчивости к воспламенению.

ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ КИСЛОРОДНОГО КЛАПАНА

Насколько опасен кислород

Кислород сам по себе не горюч. Однако в случае возгорания высокое содержание кислорода означает, что горючие материалы сгорают гораздо быстрее. Удар частиц, быстрое повышение давления или сжатие материалов могут привести к нагреву, который может привести к возгоранию. Загрязнения и механическая энергия, такая как трение, также могут вызвать возгорание и привести к быстрому и горячему возгоранию при наличии большего количества кислорода. Чем выше концентрация кислорода, тем выше риск возгорания.

Ларсон указывал, что, хотя с жидким кислородом необходимо соблюдать определенные меры предосторожности, еще важнее проявлять бдительность при работе с ним в газообразном состоянии.

Минимизация риска

Чтобы свести к минимуму риск возгорания, важно выбирать для клапанов хорошо совместимые материалы — как металлы, так и мягкие материалы. Также важно свести к минимуму механизмы воспламенения. Этого можно добиться, сведя к минимуму использование мягких товаров и ограничив использование смазочных материалов. Также важно использовать лучшие практики — от проектирования до производства, доставки продукта на объект и его эксплуатации.

Как выбрать клапан, используемый для кислорода?

Некоторые проекты прямо запрещают использование задвижек в кислородных трубопроводах с расчетным давлением более 0,1 МПа. Это связано с тем, что уплотнительная поверхность задвижек повреждается из-за трения при относительном движении (т. е. при открытии/закрытии клапана), что приводит к падению мелких «частиц железного порошка» с уплотнительной поверхности и легкому возгоранию. Точно так же кислородная линия клапана другого типа также взорвется в тот момент, когда разница давлений между двумя сторонами клапана велика и клапан быстро откроется.