实验气体分类与实验气体使用注意事项.doc

实验气体
钢铁冶金是在一定气氛下进行的，这就涉及到有关气体的制备、控制、使用问题。实验气体永远参与反应，载气载热，维持特定气氛或作为惰性气体。
1. 实验气体的分类
1）压缩气体：氧、氢、氮、一氧化碳、氩、氨、氦等。
2）溶解气体：乙炔（溶于丙酮中，加油活性炭）
3）液化气体：二氧化碳、一氧化氮、二氧化硫、丙烷、石油气等。
4）低温液化气体：液态氧，液态氮，液态氩等。
2. 几种特殊气体的性质与安全
（1）氢气：氢气密度小，易泄漏，扩散速度很快，易与其它气体混合。氢气与空气混合气的爆炸极限：空气中含量为18.3：59.0％（体积比），此时，极易引起自燃自爆，燃烧速度约为2.7米／秒。
氢气应单独存放，最好放置在室外专用的小屋内，以确保安全，严禁放在实验室内，严禁烟火。应旋紧气瓶开关阀。
（2）氧气：氧气是强烈的助燃烧气体，高温下，纯氧十分活泼；温度不变而压力增加时，可以与油类发生急剧的化学反应，并引起发热自燃，进而产生强烈爆炸。
氧气瓶一定要防止与油类接触，并绝对避免让其它可燃性气体混入氧气瓶；禁止用（或误用）盛其它可燃性气体的气瓶来充灌氧气。氧气瓶禁止放于阳光曝晒的地方。
（3）一氧化碳：纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。空气混合爆炸极限为12.5%～74%。一氧化碳进入人体之后会与血液中的血红蛋白结合，进而使血红蛋白不能与氧气结合，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体，故易于忽略而致中毒。
（4）一氧化氮：该品不稳定，在空气中很快转变为二氧化氮产生刺激作用。氮氧化物主要损害呼吸道。吸入初期仅有轻微的眼及呼吸道刺激症状，如咽部不适、干咳等。常经数小时至十几小时或更长时间潜伏期后发生迟发性肺水肿、成人呼吸窘迫综合征，出现胸闷、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫绀等。可并发气胸及纵隔气肿。肺水肿消退后两周左右可出现迟发性阻塞性细支气管炎。一氧化氮浓度高可致高铁血红蛋白血症。慢性影响：主要表现为神经衰弱综合征及慢性呼吸道炎症。个别病例出现肺纤维化。可引起牙齿酸蚀症。
燃爆危险：该品助燃，有毒，具刺激性。
危险特性：具有强氧化性。与易燃物、有机物接触易着火燃烧。遇到氢气爆炸性化合。接触空气会散发出棕色有酸性氧化性的棕黄色雾。一氧化氮较不活泼，但在空气中易被氧化成二氧化氮，而后者有强烈腐蚀性与毒性。
（5）乙炔：乙炔是极易燃烧、容易爆炸的气体。含有7-13％乙炔的乙炔--空气混合气，或含有30％乙炔的乙炔--氧气混合气最易发生爆炸。乙炔与氯、次氯酸盐等化合物也会发生燃烧与爆炸。
存放乙炔气瓶的地方，要求通风良好。使用时应装上回闪阻止器，还要注意防止气体回缩。如发现乙炔气瓶有发热现象，说明乙炔已发生分解，应立即关闭气阀，并用水冷却瓶体，同时最好将气瓶移至远离人员的安全处加以妥善处理。发生乙炔燃烧时，绝对禁止用四氯化碳灭火。

几种可燃气体在空气中的爆炸极限
气体
H2
CO
H2S
NH3
CH4
爆炸范围体积/%
上限
74.2
74.2
45.5
26.4
15
下限
4.1
12.5
4.3
17.1
5.0

3. 钢瓶
3.1 钢瓶结构
钢瓶的部件与重要标记如图1所示。钢瓶帽①用于保护钢瓶阀门。阀门手轮②用于开关钢瓶阀门。有时，阀门并未配备装手轮，需要使用特制的扳手进行操作。

图1 钢瓶部件与标记
阀门锁紧螺母③包含一个填料盖与阀杆周围的填料。当配合隔膜阀使用的时候，此螺母不得随意调整。卸压装置④在压力高到不安全时可以让气体逸出。阀门出口接头⑤用于连接压力调节器与（或）流量调节装置。为防止接错钢瓶，提供了各种类型的接头供互不相容的气体使用，不同型号接头通常由CGA（压缩气体协会）编号来识别，例如，CGA No。350是用于氢的接头。钢瓶套环⑥总是扣戴着钢瓶帽，除非钢瓶阀门连接有调节装置。阀门出口帽⑦用于保护阀门螺纹不受损伤，并保持出口清洁，一般情况下不使用。
规格号⑧表示该钢瓶符合运输部DOT-3AA标准，标准中规定了钢瓶的制作材料，容量与测试程序。此规格号还标示出该钢瓶的设计工作压力，即在21℃时为15.6Mpa。
⑨标示的是钢瓶序列号，⑩标示出初始水压试验的日期（月与年，图中为
1997年4月）。此后的钢瓶水压试验，对大多数气体而言，应第5年进行一次，以确定它们是否可以继续使用。此时，新的试验日期应标记在钢瓶的肩部。对于某些不含腐蚀性试剂的低压气体钢瓶，现行的规则允许以视觉试验代替水压试验；对某些气体所用的高压钢瓶，规则还允许每间隔10年进行一次水压试验。⑾是工厂监察员的原始监察标志，即通过水压及其它必需的验证试验，证明该钢瓶符合DOT标准。
3.2钢瓶颜色标识
我国常用高压气瓶颜色标志一览表（GB7144-1999 气瓶颜色标志）：

3.3钢瓶使用的注意事项
（1）在搬动存放气瓶时，应装上防震垫圈，旋紧安全帽，以保护开关阀，防止其意外转动与减少碰撞。搬运充装有气体的气瓶时，最好用特制的担架或小推车，也可以用手平抬或垂直转动。但绝不允许用手执着开关阀移动。
（2）钢瓶应存放在阴凉、干燥、远离热源（如阳光、暖气、炉火）处。高压气体容器最好存放室外，并防止太阳直射，风吹日晒。可燃性气体钢瓶必须与氧气钢瓶分开存放。互相接触后可引起燃烧、爆炸气体的气瓶（如氢气瓶与氧气瓶），不能同存一处，也不能与其它易燃易爆物品混合存放。钢瓶直立放置时要固定稳妥；气瓶要远离热源，避免曝晒与强烈振动；一般实验室内存放气瓶量不得超过两瓶。
（3）绝不可使油或其他易燃性有机物沾在气瓶上（特别是气门嘴与减压阀）。也不得用棉、麻等物堵漏，以防燃烧引起事故。
（4）使用钢瓶中的气体时，要用减压阀（气压表）。减压阀（气压表）中易燃气体一般是左旋开启，其他为右旋开启。各种气体的减压阀（气压表）、导管不得混用，以防爆炸。不可将钢瓶内的气体全部用完，一定要保留0.05MPa以上的残留压力（减压阀表压）。可燃性气体如C2H2应剩余0.2～0.3MPa（约2kg／cm2～3kg／cm2表压）。乙炔压力低于0.5MPa时，就应更换，否则钢瓶中丙酮会沿管路流进火焰，致使火焰不稳噪声加大，并造成乙炔管路污染堵塞。H2应保留2MPa，以防重新充气时发生危险，不可用完用尽。
（5）乙炔管道禁止用紫铜材料制作，否则会形成乙炔铜，乙炔铜是一种引爆剂。
（6）开、关减压器与开关阀时，动作必须缓慢；使用时应先旋动开关阀，后开减压器；用完，先关闭开关阀，放尽余气后，再关减压器。切不可只关减压器，不关开关阀。开瓶时阀门不要充分打开，乙炔瓶旋开不应超过1.5转，要防止丙酮流出。
（7）使用高压气瓶时，操作人员应站在与气瓶接口处垂直的位置上。操作时严禁敲打撞击，并经常检查有无漏气，应注意压力表读数。
（8）氧气瓶或氢气瓶等，应配备专用工具，并严禁与油类接触。操作人员不能穿戴沾有各种油脂或易感应产生静电的服装手套操作，以免引起燃烧或爆炸。可燃性气体与助燃气体气瓶，与明火的距离应大于十米（确难达到时，可采取隔离等措施）。
（9）为了避免各种气瓶混淆而用错气体，通常在气瓶外面涂以特定的颜色以便区别，并在瓶上写明瓶内气体的名称。
（10）各种气瓶必须定期进行技术检查。充装一般气体的气瓶三年检验一次；如在使用中发现有严重腐蚀或严重损伤的，应提前进行检验。气瓶瓶体有缺陷、安全附件不全或已损坏，不能保证安全使用的，切不可再送去充装气体，应送交有关单位检查合格后方可使用。
3.4通用的预防措施
处理、贮存与使用压缩气体的一些通用的预防措施如下所述
1）决不要碰倒钢瓶或任其激烈碰撞。
2） 钢瓶可以贮存在露天，但不能放置在地面以下以防止生锈。钢瓶可以贮存在阳光下，除非该地区经常出现极端温度；对某些气体，如果供应商建议遮光贮存，则应绝对遵守。如果冰或雪积聚在钢瓶上，应在室温下融化。
3）在将钢瓶安全地靠墙或靠工作台放置，或安放在钢瓶架中，并作好用前准备工作之前，每个钢瓶均不应摘除阀门保护帽。
4） 避免拖动、滚动或滑动钢瓶，即使距离很短也不应该这样做。应当使用适用的手推车来移动。
5）决不损坏阀门内或钢瓶中的卸压装置。
6） 不要将满瓶与空瓶存放在一起。
7） 不要将满瓶与空瓶连接到同一集气总管上。当有空钢瓶连接到带压工作系统中时，气体会产生倒流。
8） 钢瓶的任何部分都不应该承受高于51.6℃（125。F）的温度。决不能让火焰接触压缩气体钢瓶的任何部分。
9）钢瓶不应该承受人造的低温[-40℃（-40。F）或更低]，因为许多型号的钢材在低温下都会丧失韧性与抗冲击强度。特种不锈钢钢瓶可适用于低温环境。
10） 不要将钢瓶放置在可能成为电流回路一部分的地方。当进行电弧焊的时候，必须小心起弧时不要对着钢瓶。
11） 供可燃压缩气体使用的所有钢瓶、管道与设备要统一接地。
12） 只能在通风良好的区域使用压缩气体。有毒、可燃与有腐蚀性的气体应该在通风罩中小心处理。系统的密封应严密，并应使此类气体产品在现场保持最低含量。
13） 在收到供应商的供货时，钢瓶应进行周转使用。钢瓶贮存区的建设应使适当的库存周转有可能进行。
14） 当将气体排出到液体中时，应该使用捕液器或适配的止回阀，以防止液体倒流到钢瓶内或调节器中。
15） 当使用压缩气体时，应佩戴专用劳保器具，如安全护目镜或面罩、橡胶手套与安全鞋。在极危险的操作中，如处理氟时，应该在具有良好通风环境的屏蔽墙后进行操作。当使用有毒气体工作时，气体面罩应能随取随用。这些面罩应该放置在可以方便取用而不会被污染的地方，并应经矿物局核准可供使用。凡投身于压缩气体的处理工作，均应熟悉各类面罩与可用呼吸辅助设备的正确使用方法及其受限情况。
16） 归还空钢瓶时，瓶内应余留部分正压，装运前应关好阀门。将随钢瓶一起运来的原装阀门出口帽与瓶帽装配复位。给钢瓶作“空瓶”标记或贴“空瓶”标签（可以使用DOT的标准“空瓶”标签），并存放在准备归还供应商的指定区域。
17） 钢瓶使用前，应看清楚钢瓶标签上所列全部信息，并查阅《材料安全数据表》（MSDS）中与所用气体有关的内容。遵照所有可供利用的安全实例进行操作。
18） 眼浴器、安全淋浴器、气体面罩、呼吸器与（或）人工呼吸器应当放置在附近，但不要靠的太近，因为在大的气体泄漏事故中它们可能受到污染。
19） 灭火器，最好是干化学品型，应放在随手可取之处，并应定期检验以保证它们能正常使用。
万一过量接触某种气体或被气体烧伤，压缩气体的使用者应该熟悉所用的急
救方法。工厂的医生应该熟悉如何进行必要的进一步处理。在救治有毒气体中毒患者或腐蚀性气体灼伤患者的过程中，任何不必要的处置延误，都可能造成患者永久性的伤害，甚至可能导致死亡。经批准的工作人员应该实施急救，但不应主动实施医学治疗，而应立即与医生联系。
3.5钢瓶中气体量的确定
当钢瓶中所装的非液化气被排出时，钢瓶压力下降的量与排出的量成正比。为了防止倒流与污染，钢瓶在还余留有正压（等于或稍高于0.17Mpa）时就应该认为是用空了。若空钢瓶阀门未关闭，将会使空气与水分随着温度变化时的“呼吸”吸入钢瓶，如果气体是可燃的就可能形成爆炸性的混合物，而在装有氯气、氯化氢或其它可形成酸的气体或腐蚀性气体的钢瓶中，将会产生极强的腐蚀性。
当从钢瓶中取出液化气的气相时，只要有液体存在，钢瓶压力或蒸气压力就总是维持恒定。只要温度不变，压力就不变。然而，如果从钢瓶中取出物料的速度过快，物料本身将提供液体蒸发所需的热量而冷却，蒸气压就会随之降低。因此，装有液化气的钢瓶内，其容量是不可能确定的，除非称重。对于装液化气的钢瓶，为了让容量可以确定，应在钢瓶上打上皮重标记或贴上皮重标签。对一些高压液化起钢瓶，如二氧化碳、乙烷与氧化亚氮，钢瓶物料耗尽的标志，可以由观察钢瓶压力的变化来判断。
只要在记录钢瓶压力以前没有迅速取出其物料，在液相耗尽以后，钢瓶压力将降低到正常蒸气压以下。装二氧化碳的钢瓶在液相耗尽以后还会留有它原先物料的约20%。为防止倒流与钢瓶受污染，装液化气的钢瓶与装非液化气的钢瓶一样，也不应该完全用空。
3.6空钢瓶的处理
在认为钢瓶用空时，应该关闭阀门。阀门防护帽、阀门出口防尘帽与其它随钢瓶装运的附件应该像接收时一样装戴在钢瓶上。钢瓶应做标记或加“空瓶”标签。然后把钢瓶放到空瓶贮存区，与满瓶分开，等待用小型货运汽车运还给供应商。
处理空钢瓶不小心，可能导致把它错认为是满瓶。把空钢瓶连接到高压系统会使外面的物料倒入钢瓶，与倒流有关的所有危险均有可能发生，并有可能在钢瓶内发生激烈的化学反应。

4. 减压器
由于气瓶内压力较高，而气焊与气割与使用点所需的压力却较小，所以需要用减压器来把储存在气瓶内的较高压力的气体降为低压气体，并应保证所需的工作压力自始至终保持稳定状态。总之，减压器是将高压气体降为低压气体、并保持输出气体的压力与流量稳定不变的调节装置。
4.1减压器的作用与分类
1）按介质
　　可分为氧气减压器，乙炔减压器，氮气减压器，空气减压器，氩气减压器，氢气减压器，氦气减压器，二氧化碳减压器，丙烷减压器，天然气减压器与含有腐蚀性质的不锈钢减压器等，
2）按功能
　　还可分为集中式与岗位式两类；按构造不同可分为单级式与双级式两类；
3）按工作原理
　　不同可分为正作用式与反作用式两类。目前，常见的国产减压器以单级反作用式与双级混合式（第一级为正作用式、第二级为反作用式）两类为主。

152系列单级式中型气体减压器
4.2减压器的构造与工作原理
　　1） 152系列减压器的本体是由黄铜<HPb59-1 >制成。两级减压与单级减压的构造基本相似，均由活门顶杆、调压弹簧、弹性薄膜装置、减压门等零部件组成。第一级减压系统主要用于将高压气体自动降为中压气体，降至压力为2MPa，然后送入第二级减压系统。在二级减压系统，当旋拧调压螺钉时，通过调压弹簧、弹性薄膜装及活门顶杆，使减压活门作不同程度的开启与关闭，以用来调节第一减压系统送入的氧气的减压程度或停止供气。
　　2）152型减压器进气接头处螺纹尺寸为23. 4mm，接头的内孔尺寸为7mm,出气接头内径尺寸为4.8mm,其最大流量为40m3 /h。减压器本体上还装有高压氧气表与低压氧气表，分别指示高压气室（即氧气瓶内）与低压气室内的压力（即工作压力）。高压氧气表的量程为。25MPa。低压氧气表的量程为0-1.6MPa o
　　使用152T型减压器时，当顺时针旋拧调节螺钉时，可顶开减压活门，高压氧气便从缝隙中流入低压室。由于氧气在低压室内体积发生膨胀而使压力降低，即减压作用。
　　3） 152T型双级式减压器进气接头螺母螺纹尺寸为G5/8，接头的内径尺寸为7mm,出气接头的内径尺寸可按不同需要选用5mm或9mm两种。在本体上安装的高压氧气表的量程为0-25MPa，低压氧气表的量程为0-1.6MPa。
4.3压力调节器的安装与使用
调节磁靠螺纹与钢瓶连接，无需强制紧固螺纹。如果调节器的进口与钢瓶出口不匹配，不应该试图强制匹配。匹配不好表明这个调节器不能用于所选择的气体。
为了获得需要的传输压力，应该使用下列步骤：
1. 调节器连接到钢瓶阀门出口以后，以逆时针方向旋转传输压力调节螺旋，直到它能自由旋转。
2. 慢慢打开钢瓶阀门直到调节器高压表指示出钢瓶的压力。至此，可对钢瓶压力进行校验，看是否处在预期的压力值。如果压力低于预期值，应与供应商联系。（注意：钢瓶压力低意味着阀门有可能漏气，因而有可能是一个严重的安全问题）。
3. 关闭调节器出口的流量控制阀，顺时针方向旋转传输压力调节螺旋，直至达到需要的输送压力。流量的控制可以依靠调节器出口提供的阀门或者依靠调节器下游管线中的辅助阀门来调节。调节器本身不应该用于流量控制，即不应该依靠调节压力来获得不同的流量。这会使压力调节器的用途失效。在某些情况下，以这种方式获得较高的流量时，压力设置值可能超过系统的设计压力。
4. 在确定流量以后，设置的输送压力可能略微降低。检验一下看看输送压力是不是所希望的，并进行必要的调整。
4.4压力调节器类型的选择
选择何种类型的压力调节器，取决于所需的传输压力的调控范围，需要维持的传输压力的精密度以及气体的流速要求。压力调节器有单级与双（两）级两种基本类型。单级型其输送压力随着钢瓶压力下降会有微小变化。这也预示当流速增加时，其输送压力的下降要比两级调节器大。另外，这还表示其“锁定”压力（停止流动时所需高于输送压力的压力设定值）要比两级调节器高。通常，与单级调节器相比，两级调节器能在比较严格的条件下输送更接近于恒定的压力。
当选择正确的调节器时，气体纯度也是需要考虑的因素。调节器的设计与选用的制作材料能够对所使用气体的纯度产生不利的影响。在气体纯度是关键因素的应用领域，应选择高纯气体调节器。
4.5手动流量控制
在只需要间歇流量控制与操作者总是在场的情况下，可以使用手动型流量控制器。这种类型的控制器只不过是一只通过人工操作就能提供适合气体量的阀门。借此可以获得精细的流量控制，但必须记住，因为没有提供自动防止超压的手段，在密闭系统中或是堵塞了的系统中可能产生压力逐渐上升的危险。

4.6减压器的安全使用
　　使用减压器应按下述规则执行：
　　(1)氧气瓶放气或开启减压器时动作必须缓慢。如果阀门开启速度过快，减压器工作部分的气体因受绝热压缩而温度大大提高，这样有可能使有机材料制成的零件如橡胶填料、橡胶薄膜纤维质衬垫着火烧坏，并可使减压器完全烧坏。另外，由于放气过快产生的静电火花以及减压器有油污等，也会引起着火燃烧烧坏减压器零件。
　　(2)减压器安装前及开启气瓶阀时的注意事项：安装减压器之前，要略打瓶阀门，吹除污物，以防灰尘与水分带入减压器。在开启气瓶阀时，瓶阀出气口不得对准操作者或他人，以防高压气体突然冲出伤人。减压器出气口与气体橡胶管接头处必须用退过火的铁丝或卡箍拧紧；防止送气后脱开发生危险。
　　(3)减压器装卸及工作时的注意事项：装卸减压器时必须注意防止管接头丝扣滑牙，以免旋装不牢而射出。在工作过程中必须注意观察工作压力表的压力数值。停止工作时应先松开减压器的调压螺钉，再关闭氧气瓶阀，并把减压器内的气体慢慢放尽，这样，可以保护弹簧与减压活门免受损坏。工作结束后，应从气瓶上取下减压器，加以妥善保存。
　　(4)减压器必须定期校修，压力表必须定期检验。这样做是为了确保调压的可靠性与压力表读数的准确性。在使用中如发现减压器有漏气现象、压力表针动作不灵等，应及时维修。
　　(5)减压器冻结的处理。减压器在使用过程中如发现冻结，用热水或蒸汽解冻，绝不能用火焰或红铁烘烤。减压器加热后，必须吹掉其中残留的水分。
　　(6)减压器必须保持清洁。减压器上不得沾染油脂、污物，如有油脂，必须在擦拭干净后才能使用。
　　(7)各种气体的减压器及压力表不得调换使用，如用于氧气的减压器不能用于乙炔、石油气等系统中。

减压器的安全使用
1）各种气体专用的减压器，禁止换用或替用。
2）减压器在专用气瓶上应安装牢固。采用螺扣连接时，应拧足5个螺扣以上，采用专门夹具压紧时，装卡应平整牢靠。
3）同时使用两种不同气体进行焊接时，不同气瓶减压器的出口端都应各自装有单向阀，防止相互倒灌。
4）减压器接通气源后，如发现表盘指针迟滞不动或有误差，应由当地劳动、计量部门批准的专业部门修理，禁止焊工自行调整。
5）禁止用棉、麻绳或一般橡胶等易燃物料作为氧气减压器的密封垫圈。
6）液化石油气与溶解乙炔气瓶、液体二氧化碳气瓶等用的减压器必须保证减压器位于瓶体最高部位，防止瓶内液体流出。
7）减压器卸压的顺序是：先关闭高压气瓶的瓶阀，然后放出减压器内的全部余气，放松压力调节杆使表针降到0位。
8）不准在高压气瓶或集中供气的汇流导管的减压器上挂放任何物件，如焊炬、电焊钳、胶管、电焊电缆等。