气瓶安全综述－－

一、气瓶工作特点及分类

    （一）气瓶工作特点

    气瓶是移动式小型盛装容器，单瓶容积一般不大于1000L。其基本工作特点是：
    1．工作场所、工作条件经常变化；
    2．介质单口进出，充装和使用不同时进行；
    3．多次反复充装介质。

    （二）气瓶最高工作温度和许用压力

    气瓶最高工作温度，指考虑日晒，瓶内介质可能达到的最高温度，我国标准规定为60℃。
    气瓶许用压力，指保证气瓶安全，允许气瓶承受的最高压力，它应不小于瓶内介质温度为60℃时的介质压力。

    （三）气瓶分类

    主要依据瓶内介质临界温度的不同而分类。临界温度是介质气、液相状态界限消失，气化潜热为零的温度。介质温度超过临界温度时仅靠压缩无法使其液化。
    1． 永久气体气瓶 临界温度tc＜- 10℃的气体称作永久气体，盛装永久气体的气瓶叫永久气体气瓶。盛装氧、氮、空气、甲烷及氩、氖等气体的气瓶均属此类。
    永久气体在环境温度下始终呈气态，以较高压力将其压缩才能在气瓶较小容积中储存较多质量，因而这类气瓶必须有较高的许用压力，其常用标准压力系列为15MPa、20MPa及30MPa。
    2．高压液化气体气瓶 临界温度tc≥- 10℃的气体称作液化气体，液化气体又分高压液化气体和低压液化气体两种。
    临界温度tc≥-10℃而≤70℃的液化气体为高压液化气体，其气瓶为高压液化气体气瓶。二氧化碳、氧化亚氮、乙烯、氯化氢等均属这类气体。
    高压液化气体在环境温度下可能呈气液两相状态，也可能完全呈气态，因而也要求以较高压力充装。其气瓶标准压力系列为8MPa、12.5MPa、15MPa及20MPa。
    3．低压液化气体气瓶 tc＞70℃的液化气体为低压液化气体，其气瓶为低压液化气体气瓶。液氯、液氨、硫化氢、丙烷、丁烷及液化石油气等均属于低压液化气体。
    在环境温度下，低压液化气体始终处于气液两相共存状态，其气态的压力是相应温度下该气体的饱和蒸气压。按最高工作温度为60℃考虑，所有低压液化气体的饱和蒸气压均在5MPa以下，所以这类气体可用低压气瓶充装，其标准压力系列为1.0MPa、2.0MPa、3.0MPa、5.0MPa。
    4．溶解气体气瓶 专指盛装乙炔的特殊气瓶。其安全问题具有特殊性，本文不作进一步介绍。

二、气瓶基本结构和主要附件

    （一）气瓶基本结构

    1．无缝气瓶 瓶体无焊缝的高压气瓶，用于盛装永久气体或高压液化气体。按坯料和制造方式又可分为两种：
    （1）冲拔拉伸气瓶。是将棒状钢坯加热冲孔制成杯形，再经拔伸和收口而成的气瓶，其底部多呈凹形，是我国无缝气瓶的主要形式。
    （2）管子收口气瓶。以无缝钢管为坯料，经加热旋压收口制成的气瓶，其底部有的呈凸形，有的呈凹形，呈凸形时需再加底座以便立置。
    2．焊接气瓶 瓶体有焊缝，用于盛装低压液化气体或溶解气体的气瓶。容积较小的焊接气瓶由带直边的两封头对焊而成，仅有一条环焊缝；容积较大的焊接气瓶由两端封头与中部圆筒体焊接而成，除两条环焊缝外，圆筒体还有一纵焊缝。

    （二）气瓶主要附件

    1．瓶阀 是装置于气瓶上端瓶颈或阀座上，用以控制气体进出气瓶的阀门。瓶阀出气口的螺纹有左右旋之分，左旋螺纹用于可燃气体气瓶，右旋螺纹用于不可燃气体气瓶。
    2．瓶帽 是用于保护瓶阀防止其被碰坏的帽罩式装置。分固定式和拆卸式两种。
    3．防震圈 是套装在气瓶瓶体上使其免受直接冲撞的橡胶圈，用于高压气瓶。
    4．安全泄压装置 包括易熔塞、爆破片、安全阀或其组合装置，主要用于无毒及不燃气体气瓶，且多装置在瓶阀部位。
    盛装有毒或剧毒气体的气瓶子上，禁止装配各种安全泄压装置。

三、气瓶充装

    气瓶充装时的介质温度一般低于其最高工作温度60℃，必须通过控制充装压力或充装量，使气瓶有一定裕度，以确保介质升温至60℃时压力不超过气瓶许用压力。

    （一）永久气体气瓶的充装压力

    永久气体气瓶的充装压力可按下式估算：
    p≈poT/To
    式中，p——气瓶充装压力（绝对），单位为MPa；
    T——气瓶充装时的介质温度，单位为K；
    po——气瓶的许用压力（绝对），单位为MPa；
    To——气瓶最高工作温度，To=333K（60℃）；
    由于充装时的介质温度通常低于60℃，T＜To，所以p＜po，即充装压力低于气瓶许用压力。充装温度越低，充装压力低于气瓶许用压力越多。

－－（二）高压液化气体气瓶的充装系数

    充装系数指单位气瓶容积内允许充装的最大介质质量，单位为kg／L，以符号Fd表示。
    绝大多数高压液化气体的临界温度低于60℃。由于充装时的温度常低于临界温度而压力较高，高压液化气体在充装时往往呈液态，瓶内压力是液面之上该气体的饱和蒸气压。而在充装之后的运输、使用或储存过程中，受到环境温度的影响，瓶内气体的温度有可能高于其临界温度。
    在这种情况下，瓶内的液化气体全部气化，压力大幅度升高，瓶内状态与永久气体基本相同。
    由于充装时的饱和蒸气压仅与介质种类及充装温度有关，而与充装量及介质全部气化后的瓶内压力无关，所以只能通过控制单位气瓶容积的充装质量——充装系数，进而控制全瓶充装质量及瓶内介质压力。
    高压液化气体气瓶的充装系数，不应大于所装气体在60℃及气瓶许用压力下的气相密度。这样可确保在60℃时瓶内压力不超过气瓶许用压力。

    （三）低压液化气体气瓶的充装系数为保证气瓶在最高工作温度60℃时不致满液（液相满瓶）超压，低压液化气体气瓶的充装系数按下式控制：
    Fd≤0.98ρ
    式中ρ为低压液化气体在60℃时的液相密度。部分低压液化气体气瓶的充装系数如下表所示。
 

    （四）低压液化气体气瓶满液后的压力升高实际充装低压液化气体时，必须确保单位气瓶容积中的充装量不超过规定的充装系数，否则即为超装。超装气瓶在介质温度达到60℃之前即出现满液。出现满液的温度由超装程度决定，超装的越多，出现满液的温度就越低。
    由于低压液化气体的体积膨胀系数较大，满液后如继续升温，介质膨胀的体积已无气瓶空余容积容纳，将造成大幅度的瓶内压力升高。自满液温度算起，温度每升高1℃，瓶内压力大约增加1MPa，从而会很快导致气瓶破裂。比如一液氯气瓶因过量充装，在10℃时满液，此时瓶内介质压力为0.5MPa，继续升温至20℃时，瓶内压力增加至10.2MPa，远远超过了气瓶的许用压力2MPa，而已接近气瓶的爆破压力。

四、气瓶安全管理要点

    气瓶超装或混装，特别是低压液化气体气瓶超装，可燃气体与助燃气体混装，或两种可发生反应的气体混装，是造成气瓶爆炸事故的常见原因。气瓶安全管理，关键是防止气瓶超装与混装，同时也应管好气瓶运输、使用、储存、检验等环节。

    1.严格气瓶充装管理，防止超装。
    气瓶充装单位应经省级安全监察部门审查确认，注册登记，并接受年审；实行固定充装单位的充装制度，充装单位只充装自有气瓶和托管气瓶；气瓶充装前应有专人对气瓶进行检查，了解气瓶安全状态及确认瓶内气体。

    2.按气瓶涂色专瓶专用，充装前按规定留余压余气，防止混装错装。
    常用气瓶的涂色为：氧气瓶——淡酞蓝；氮气或空气瓶——黑；二氧化碳气瓶——铝白；液化石油气瓶——银灰；液氨气瓶——淡黄；液氯气瓶——深绿；溶解乙炔气瓶——白。
    瓶内气体不得用尽，永久气体气瓶的剩余压力应不小于0.05MPa，液化气体气瓶应留有不少于规定充装量0.5％～1.0％的剩余气体。

    3.正确操作，防止撞击，缓慢开启和关闭瓶阀。

    4.远离明火，防止受热。

    5.文明装卸，运输和使用中妥善固定。

    6.可燃气体气瓶与助燃气体气瓶严格分开装运，隔离贮存，分开堆放。

    7.化学性质活泼的气体，对其气瓶应经常检查，防止泄漏，限期存放。

    8.注意维护保养，防止腐蚀，保持涂色及涂字清晰，附件完好。

    9.按规定进行定期检验。

    定期检验期限：盛装惰性气体的气瓶，每5年检验一次；盛装腐蚀性气体的气瓶，每2年检验一次；盛装一般气体的气瓶，每3年检验一次；民用液化石油气钢瓶，使用不满20年者，每5年检验一次。使用20年以上者，每2年检验一次。

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