溶解乙炔氣的充裝及操作規(guī)范
一、充裝原理
乙炔是一種極不穩(wěn)定的氣體，為便于安全充裝、運輸、儲存和使用，必須將乙炔氣體在加壓的條件下充裝到浸漬有溶劑的多孔填料的鋼瓶內。
鋼瓶內裝有多孔填料，其主要目的是利用填料的微孔結構去分散溶解于溶劑中的乙炔，以避免產生分解爆炸。加壓的作用，在于增加乙炔的充裝量。因為加壓下的乙炔溶解度比常壓下的溶解度要大得多，見表6-8，所以乙炔氣的充裝過程，實質就是乙炔氣在加壓的條件下溶解于丙酮的過程。
表6-8 乙炔在丙酮中的溶解度(g/kg)
圖6-3 氣體充裝工藝流程圖 工業(yè)氣體充裝系統(tǒng)
圖6-4 充氣裝置系統(tǒng)圖
二、充裝工藝流程及其裝置
典型的充裝工藝流程如圖6-3所示。
如和此裝置系統(tǒng)不同時，應符合相應系統(tǒng)的充裝標準規(guī)定。
乙炔充瓶裝置，除應符合《乙炔站設計規(guī)范》的要求外，還應符合下列基本要求：
1．乙炔充裝排上的管道、閥門、附件及乙炔瓶等的連接處，均應保證不滲漏。
2．充氣瓶管道中不得有鐵銹或者其它顆粒狀機械雜質。
3．充裝排的全部管路系統(tǒng)應可靠接地。
4．充裝排上的乙炔瓶充裝的體積流速，應盡量采取較小值。
5．充裝排的高壓放散管應裝設阻火器。
6．充裝排上的充氣支管，宜設置自動啟閉裝置，以防止空氣混入管內。
三、充裝操作要點
1、充裝前的準備
(1)乙炔瓶在充氣前，充氣單位應由專人對乙炔瓶進行逐只檢查，合格后，方可補加丙酮。
檢查項目有：
a．外觀檢查(如第六章第二節(jié)所述)。外檢時，如發(fā)現(xiàn)易熔合金塞上的合金流失，瓶閥出氣口有碳黑或焦油等異物，應卸閥進行內部檢驗。
b．壓力測定。按表6—9規(guī)定執(zhí)行，小于表內要求必須按下條規(guī)定對瓶內氣體進行分折。
c．剩余氣體純度分析。特別是剩余壓力小于表6-9要求的乙炔瓶，必須逐只分析剩余氣體的純度。純度確實低于98％時，則應對該瓶進行不純氣體的抽真空和置換處理(首次充氣的新瓶也應照此辦理)。
表6-9 剩余壓力與環(huán)境溫度關系表
在氣瓶檢查中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的問題是：
a．瓶閥碰壞的較多，其原因是不使用專用扳手和不戴瓶帽造成。
b．瓶體撞傷損壞的較多，其原因是運輸裝卸和使用中拋、滑、滾、碰造成。
c．易熔合金塞因回火而造成合金流失，卻加以偽裝。
d．剩余壓力不足(剩余壓力應符合表6-9規(guī)定)。
e．外表面被噴上其它顏色油漆。
f．有燒傷的痕跡，有時被涂上油漆進行掩蓋。
g．丙酮補充不足。這是由于未按工藝要求補加以及在管理上混亂造成。
h．超過檢驗期限。
(2)補加丙酮
乙炔瓶在使用過程中，隨著乙炔氣的釋放，瓶內的丙酮要流失一些。按GB 11638—89《溶解乙炔氣瓶》規(guī)定，當新乙炔瓶在環(huán)境溫度15～25℃的范圍內，以不小于2m3/h的流量連續(xù)放氣，丙酮損失率應不大于50g/kg(丙酮／乙炔氣)。為了保證乙炔瓶的安全性，所以在充裝乙炔氣以前，應逐只檢查其丙酮損耗情況，以確定丙酮補加量。
首先，要確定丙酮補加量，即逐個測定乙炔瓶實際重量(以下簡稱實重)和瓶內剩余壓力(乙炔瓶應在室內靜置8小時后，再測定剩余壓力)，并求出瓶內剩余乙炔量（按下式計算）：Cs=0.38δVB (6.8)
式中：Gs——乙炔瓶內剩余乙炔量，kg；
δ——填料孔隙率，％；
V——乙炔瓶實際容積，L；
B——乙炔在丙酮中的重量溶解度，kg/kg。
其中δ、V的數(shù)值可以從瓶肩原始標志中查出，B可按表6—10選取。
表6-10 乙炔在丙酮中的重量溶解度B (kg/kg)
表6-11 40L乙炔瓶不同溫度、壓力下剩余乙炔量(kg)
在實際操作中，40L乙炔瓶的剩余乙炔量一般通過查表求得(見表6-11)，然后根據(jù)乙炔瓶皮重、實重和剩余乙炔量，確定丙酮補加量。
丙酮補加量(mF)＝乙炔瓶皮重(Tm)+剩余乙炔量(Cs)-實重(A) (6.9)
稱量結果，保留一位小數(shù)。補加丙酮時，要戴好防護眼鏡，防止不小心把丙酮濺入眼內。補加后必須對丙酮補加量進行復檢，如果超過0.5kg或低于氣瓶凈重1.5kg的應視為不合格氣瓶。不合格的乙炔瓶須進行妥善處理后，方可補加丙酮。
其次，補加丙酮應注意以下問題：
a．嚴格按標準補加。少加則瓶內氣態(tài)乙炔增加，瓶內壓力將會不正常，易發(fā)生事故；多加，安全空間減小，氣瓶容易產生“液壓”現(xiàn)象，也容易發(fā)生事故。故稱量衡器的最大稱量值應為乙炔瓶充裝后質量的1.5～3.0倍。衡器應保持準確，其檢驗期不超過三個月，并每天至少用四等砝碼校正一次。
b．丙酮的品質應符合GB 6026一級品的要求。嚴格控制丙酮中的含水量，丙酮中含水，將會明顯地影響乙炔在丙酮中的溶解度，降低乙炔瓶的充氣量。同時，瓶內含水量增加，還會降低氣瓶的壽命，影響乙炔氣的質量，間接地對焊割的質量有著明顯的副作用。
c．補加丙酮如用氮氣加壓，應嚴格控制加壓氮氣的壓力小于0.8MPa，氮氣品質應符合GB 3864中Ⅱ類二級要求。如用丙酮泵則應注意：
先把泵的氣閥打開，將調壓器調到0.41MPa。
把手輪和連接管對準乙炔瓶，慢慢打開球閥并排出空氣，直到丙酮穩(wěn)定地從連接管流出。
關閉球閥，停泵(如果繼續(xù)運轉，管路中仍然會有空氣)。
把丙酮軟管接到乙炔瓶閥上，打開瓶閥，用球閥操縱泵，加入足夠量的丙酮。
d．丙酮補加后，必須靜置8小時以上，方可充氣，否則在使用中容易造成乙炔瓶噴丙酮。
e．首次充裝丙酮的乙炔瓶，應先抽真空。
(3)搬進充氣間以后，要認真檢查瓶閥出氣口密封墊是否完好。發(fā)現(xiàn)損壞或有疑問時，應及時更換。因為密封墊不規(guī)矩，是充裝時漏氣的主要原因。
(4)每臺壓縮機充裝氣瓶數(shù)，應根據(jù)壓縮機的排氣能力，按下式計算：
式中：N——每次充裝乙炔瓶的最低數(shù)，只；
Q——乙炔壓縮機的排氣量，m3／h；
V——充氣時體積流速，m3／(h·L)。
充氣時的體積流速與充氣方式有關，兩次充氣時，不宜超過0.015m3／(h·L)。
(5)檢查各管線、閥門、儀表、阻火器以及消防器材等是否完好。
(6)充氣前管道內必須用乙炔氣體進行吹掃，絕對防止管道內的空氣進入瓶內。在長期停車或檢修后再次開車前，應用氮氣吹掃設備管道，合格后再用乙炔氣吹掃。
(7)確實將氣瓶與充氣管路連接好，如果連接不好，就會縮短充氣導管的壽命，并成為泄漏和事故發(fā)生的隱患。
(8)在沒有開啟瓶閥的狀態(tài)下，應對瓶閥密封部分檢查有無泄漏，如有，應妥善處理。
(9)開啟所有乙炔瓶閥門和充裝支管切換閥后，也應在瓶閥的密封部分檢查是否有泄漏現(xiàn)象，如有，應及時處理。
2、氣體充裝
(1)與壓縮機操作人員聯(lián)系，通知充裝準備工作完畢。
(2)接到送氣通知后，緩慢開啟充裝排總管的切換閥。
(3)向充裝中的氣瓶均勻地噴淋冷卻水(噴水的目的除了冷卻乙炔瓶，防止充氣超溫引起乙炔分解外，還可以防止靜電產生，提高最小點火能量，加快乙炔在丙酮中的溶解速度)。其噴淋量約為20L/(m2·min)。如噴水不均勻，應立即檢查并清除噴淋口處的水垢和雜質。
(4)充氣中每隔一定時間，必須檢查氣瓶閥出氣口、閥桿、易熔合金塞等部位有無泄漏。
(5)如發(fā)現(xiàn)出氣口有泄漏時，應將其充裝卡具擰緊。如仍泄漏，應關閉瓶閥和支管總閥，卸下泄漏乙炔瓶上的充裝卡具，更換密封墊。
(6)如發(fā)現(xiàn)瓶閥漏氣時，應關閉支管總閥，且擰緊瓶閥，壓緊螺帽下的密封墊。如仍未消除或瓶閥頸部以及易熔合金塞漏氣，則應視為不合格氣瓶送去修理。
(7)對再次充氣的乙炔瓶，事先要調查其來歷，確實沒有過量充裝的危險時，才可以接收。
再次充氣的乙炔瓶和正常充裝的乙炔瓶同時連接時，充裝管路壓力必須與再次充氣的乙炔瓶壓力相等時，方可開啟瓶閥。為了防止和正常充裝乙炔瓶混批，應在再次充氣的瓶上做好標記。
(8)隨時比較壓縮機末段壓力表與充裝臺上壓力表的示值差，其誤差不得大于0.05MPa。
(9)無論采用幾次充裝，第一次充裝后，乙炔瓶的靜置時間不應少于8小時。
(10)對于乙炔瓶的充氣流速，間歇充氣時，不宜超過0.015m3/(h·L)。
(11)根據(jù)預測充裝時間，進行充裝終了時間的比較，觀察壓力上升的快慢。
a．過快時：
檢查充氣乙炔瓶的閥門是否全開，充裝支管是否堵塞；如懷疑有空氣混入時，應分析乙炔氣的純度、室內溫度以及冷卻水效果等。
b．過慢時：
檢查充裝管道系統(tǒng)有無泄漏；觀察壓縮機各段壓力表指針的讀數(shù)、振擺情況，去判斷其壓縮的狀態(tài)是否正常，充裝排回流閥或排空閥是否有泄漏現(xiàn)象等。
(12)充氣過程中，應隨時測試瓶壁溫度是否在規(guī)定范圍以內，如發(fā)現(xiàn)個別乙炔瓶發(fā)熱異常或已超過40℃時，應果斷將其從充裝臺上卸下，推到室外，做出標記，交技術人員分析處理。
(13)每小時要全面檢查一次，發(fā)覺室內有乙炔氣味，應立即做好通風，且必須查清氣味來源。凡發(fā)現(xiàn)充裝系統(tǒng)中有泄漏之處(如法蘭、管路閥、瓶閥、充氣支管……)應立即檢修。
(14)在預定結束充裝時間以前，從同一充裝臺上抽取數(shù)只氣瓶進行稱重檢查，以確定充裝終了的時間。
(15)在任何情況下，最高充裝壓力不得超過2.4MPa。
(16)充裝結束時，在與壓縮機操作等有關人員聯(lián)系后，關閉充裝管路的切換閥，然后關閉瓶閥(在關閉瓶閥時，應同時檢查閥桿部位有無泄漏)。
(17)通過回收氣體系統(tǒng)，將充裝總管和支管內的乙炔氣回收，然后關閉支管總閥。
(18)從氣瓶上卸下充氣卡具，并垂直放置，以保存充裝支管內的殘存乙炔氣。
(19)從充裝臺上搬走氣瓶，運到靜置場所靜置，并不得少于8小時。
3、充裝后檢查項目及其合格標準
充裝后，檢查員取靜置24小時后的氣瓶，按下列規(guī)定進行檢查，不合格氣瓶嚴禁出廠。
(1)稱重
逐只稱重測定瓶內乙炔充裝量是否合格。
a．氣瓶稱重前，其表面應處于干燥狀態(tài)。
b．稱重衡器應符合有關標準要求，允許誤差為±0.1kg。并用以下公式校對：
Gmax=0.2δV (6.11)
Gmin=0.18δV (6.12)
式中：Gmax——乙炔最高充裝量，kg；
Gmin——乙炔最低充裝量，kg；
δ、V——與公式6.8相同。
超過最高充裝量時，應將其置于衡器上，用回收裝置使乙炔亢裝量回收至合格范圍之內；低于最低充裝量時，應查明原因，如情況允許，可再次充裝。
乙炔瓶單位容積充裝量小于0.12kg／L時，按不合格氣瓶處理。將瓶內乙炔回收后，送至檢驗單位處理。
(2)純度分析
從同一充裝臺充裝的氣瓶中，任意抽取2只氣瓶，按GB 1918-86《溶解乙炔》有關規(guī)定，分析瓶內乙炔純度，其純度≥98.0％即為合格。
若2只氣瓶中，有1只氣瓶分析結果不合格，則應對該批氣瓶逐只分析。
(3)壓力測定
從同一充裝臺充裝的氣瓶中，任意抽取2只氣瓶，進行充裝壓力測定，其結果應符合表6-12要求。
表6-12 不同環(huán)境溫度下乙炔瓶限定壓力
溶解乙炔氣的充裝操作規(guī)范
抽取的2只氣瓶中，如有1只氣瓶壓力不合格，則應對該批氣瓶逐只測定壓力。壓力不合格的氣瓶不允許出廠。
(4)氣密性試驗
用洗滌精溶液逐瓶檢查乙炔瓶閥(含壓緊螺帽密封易熔合金)及其與瓶口連接處，瓶肩上的易熔合金塞處漏氣，如發(fā)現(xiàn)泄漏必須妥善處理，否則嚴禁出廠。
(5)磷化氫、硫化氫檢驗
從同一充裝臺充裝的氣瓶中，任意抽取1只氣瓶，進行磷化氫、硫化氫含量檢驗。
用浸有10％硝酸銀試紙試驗，其結果在10秒以內不變色或呈淡黃色為合格。(使用后的試紙，一定要收集起來放入水中稀釋后，再扔到安全場所。特別是硝酸銀溶液，不要與乙炔瓶接觸，因乙炔和硝酸銀反應生成的乙炔銀是爆炸性物質)。如果該瓶氣體經(jīng)檢驗不合格，應逐只進行檢驗，不合格產品不得出廠。
4、充裝記錄
乙炔氣充裝及充裝后的檢驗，均應按工藝要求及時準確地作好記錄。
(1)補加丙酮記錄要點：
a．瓶號、制造單位代號；
b．實際容積、皮重、實重、剩余壓力；
c．剩余乙炔量；
d．補加丙酮量；
e．操作者。
(2)氣體充裝記錄要點：
a．充裝日期；
b．充裝間溫度；
c．乙炔瓶編號；
d．管路壓力；
e．實際容積；
f．皮重；
g．充裝后重量；
h．乙炔充裝量；
i．發(fā)生的問題與處理結果；
j．操作者簽章。
(3)充裝后檢驗記錄要點：
a．充裝終了日期及時間；
b．檢查日期及時間；
c．檢查結果(純度、磷化氫及硫化氫含量、壓力、氣密、氣體充裝量)；
d．檢查時氣溫；
e．檢查只數(shù)；
f．檢驗員簽字。
四、充裝注意事項
乙炔在充裝過程中，由于流速快、壓力高，很容易發(fā)生火災和爆炸事故。為了確保安全充裝，應注意如下問題：
1、防止乙炔與空氣混合發(fā)生爆炸
(1)要始終保持整個工藝設備系統(tǒng)、乙炔純度不低于98％。如果充裝氣體以前，系統(tǒng)內的局部必須打開，之后整個管路必須經(jīng)氮氣置換，再經(jīng)乙炔置換直至合格，方準開車充氣。
(2)管路維修、更換閥門等工作進行前后也要切實做好氣體置換工作。充氣過程中，嚴禁更換儀表、安全閥等裝置，以防止空氣串入系統(tǒng)。
(3)嚴格進行充氣前的氣瓶檢查，絕對避免氧氣、空氣混入空瓶。
(4)系統(tǒng)內的乙炔經(jīng)取樣分析合格后，才能充入乙炔瓶。
(5)及時檢查和排除系統(tǒng)各部位的乙炔泄漏。室內應設置乙炔報警儀。廠房內要做好通風換氣工作，以確保室內乙炔含量不超過標準要求。
2、杜絕激發(fā)能源
(1)要保持良好冷卻，避免絕熱壓縮。
(2)操作工具材質應為鋁合金或不銹鋼材料，禁止用鐵器敲擊管道和設備。
(3)啟閉閥門速度要慢，系統(tǒng)泄壓或乙炔放空，流速切忌太抉。
(4)禁止把乙炔瓶放置在絕緣材料上充氣。
(5)充氣過程中，瓶壁溫度嚴禁超過40℃。
(6)設備、電器、儀表等檢修質量，應符合防爆技術要求，并應保持下去。
(7)乙炔管道凍結，宜用40℃以下的溫水解凍，不要使用其它熱源。
(8)保持乙炔管道、設備的良好接地，以利導去靜電。
(9)禁止各種火源進入生產區(qū)域。
(10)任何人不準穿帶鐵釘?shù)男M入廠房，進入前必須導除人體靜電。
(11)經(jīng)常向地面灑水，以保持室內具有較高的濕度。
(12)操作人員要穿戴防靜電的勞保護具，充氣過程中，不得更換衣服、亂跑、打鬧。其他人員經(jīng)批準進入廠房，也應照此辦理，防止人體靜電引起火災。
3、重視預防措施
(1)充裝工藝設備中，必須設置阻火器、逆止閥、安全閥等裝置，并保持良好的工作狀態(tài)。
(2)噴淋冷卻水是導除靜電的有效措施，所以即使在冬季也應正常使用。如水量太小或噴水不均勻，應及時修好。
(3)嚴格控制工藝參數(shù)，有效控制壓力與溫度，防止因超溫超壓造成事故。
(4)配置良好有效的消防器材。
(5)認真控制保險裝置、安全聯(lián)鎖、報警信號等，出現(xiàn)險情應立即發(fā)出警報，使操作人員及時采取措施，消除隱患，保證安全。
(6)充裝中如出現(xiàn)著火燃燒，應立即停止充裝，并切斷氣源，完全停止乙炔氣進入燃燒區(qū)，使火源孤立，用冷卻法和隔離法撲滅火源。
五、充裝失常原因分析
由于管理上和技術上的種種原因，在乙炔氣瓶重復充裝過程中，有些乙炔瓶出現(xiàn)了充裝失常現(xiàn)象，如表6-13所示。
表6-13 充裝失常的特征及其原因分析瓶內積水或丙酮乙炔純度變低
常見的原因有三：
一是丙酮流失。補加時由于計算和稱重的誤差，造成丙酮補加量增多或減少，會使乙炔充裝量發(fā)生相應變化。
二是乙炔純度降低。不溶性雜質(如氣體的分壓)會使靜置后的平衡總壓升高，在規(guī)定的平衡壓力下，乙炔充裝量必然減少。
三是丙酮或乙炔氣中含水量增加。這會造成瓶內溶劑量出現(xiàn)假象，致使乙炔充裝量劇減。因此，在乙抉充裝中，保持丙酮合格和乙炔氣的純度是保證乙炔正常充裝量的關鍵。乙炔瓶本身質量的好壞，也會直接影響丙酮乙炔的充裝。
從以上分析可以看出，在乙炔生產中必須嚴格按照工藝規(guī)程操作，才能把充裝失常的氣瓶壓縮到最低限度，以確保乙炔在充裝、使用、運輸、儲存等各個環(huán)節(jié)的安全性。