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預防操作氧氣及三氟化氮安全維護 首頁 > 宏理氣體 知識分享 > 氣體工安資訊 > 預防操作氧氣及三氟化氮安全維護

預防操作氧氣及三氟化氮之氣體鋼瓶、壓縮機、幫浦時可能發生爆炸,導致勞工受傷或死亡

氣體鋼瓶配管爆炸

某航空公司維修部門使用高壓氧氣鋼瓶分裝成旅客用氧氣瓶,當勞工打開鋼瓶上之閥門後,管線上之調節閥突然發生爆炸(圖1),爆炸波沿著導管,貫穿約0.5公分厚鐵板之管子,造成直徑約3公分的大洞(圖2),致使該名勞工臉部、胸部遭受嚴重灼傷,緊急送醫。該案發生原因分析如下:

 

1、爆炸起始點係為調節閥中間的橡膠墊圈(圖3),該橡膠墊圈作用為密合閥門之空 隙。
2、觀察鐵管內燃燒爆炸後物質為鐵融塊。

 

配管內可能存在的可燃物質有潤滑油、密封用橡膠墊圈、鐵粉。於常壓、純氧之下測定該可燃物之發火溫度,潤滑油為 273-305 ℃,,橡膠為341℃,而於高壓氧環境之下,發火溫度又可降低約100度。

鐵塊於常壓、普通大氣環境之下(21% 氧濃度),其鐵塊發火溫度約為1500℃;而常壓、純氧環境下,其鐵塊發火溫度降為為930℃ ;而 200 mesh鐵粉發火溫度則劇降約為315℃,而於氧氣達35kg/cm2時,又可降低數十度1

鋼瓶內鐵粉汙垢係來自管壁剝落及因沖蝕產生鋼壁變薄,該鐵粉汙垢高速經過調節閥時,產生磨擦熱,致使溫度上昇,達到易燃橡膠之自然發火點而起爆,導致鐵粉汙垢連續燃燒。鐵與氧之反應式如下:

Fe+ 3/4 O2 → 1/2Fe2O3 + 97.6 kcal/mol該反應燃燒熱極大,溫度則急速上昇呈白熱狀態,燃燒產物氧化鐵則以熔融狀態隨氣流移除,在連續供氧狀態,繼續激烈燃燒。因此氧氣配管若發生燃燒爆炸事故,斷絕

氧氣供給,則可消滅鐵的燃燒。

助燃性氣體用之壓縮機、幫浦之危險性

三氟化氮為半導體廠常用之氣體,與氧氣相同為助燃性氣體,所以發生爆炸原因與氧氣相同。而以壓縮機、幫浦運送氧氣、三氟化氮時也經常會發生爆炸,其發生原因有二:

1、潤滑機油進入機具時,於壓縮過程中,內部氧氣會突然升高至160 ℃左右(T=1.4T0T0=309 K),而潤滑油於高壓純氧之下,其自然發火溫度亦降低至160 ℃左右,所以於分散於機具空間內潤滑油,也會於該設備發生自然發火而爆炸。
2、機具內部之瓣膜為塑膠製品,機具壓縮過程之升溫現象中,引起塑膠瓣膜燃燒。

參考資料:

1、化學安全工學,北川徹三,日刊工業新聞社,1959

1 氧氣管線上之閥件爆炸後情形

   圖2爆炸波貫穿分裝鋼管情形(鋼管內遺留熔融鐵塊)


      3 閥件爆炸後細部圖(爆炸中心點為閥件密封用橡膠墊圈)

勞工必須採取下列步驟,以確保操作氧氣及三氟化氮鋼瓶、壓縮機、幫浦時之安全性

操作注意要點

1、拆解管線輸送中之閥,鑑識是否有橡膠製之墊圈。

2、鑑識壓縮機、幫浦內是否有塑膠製品

3、以低輻射劑量X光機,鑑識管線上是否有潤滑油存在於管線表面,並予以拆解擦拭乾淨。

 

爆炸後緊急處理要點

1、立即關閉氧氣氣體鋼瓶及設備之閥門,以使鐵粉不能繼續燃燒。

2、了解緊急處理步驟和處理設備放置位置。

3、假如工人停止呼吸,立即移出爆炸區域,實施心肺復甦術(CPR),立即請求醫療

協助,並保持患者體溫。

  老闆必須採取下列步驟,以確保操作氧氣及三氟化氮鋼瓶、壓縮機、幫浦時之安全性

提供消除工程控制

1、改換所有管線上閥之墊圈為非橡膠製品。
2、改換所有壓縮機、幫浦內部零件為非塑膠、橡膠製品。
3、提供低輻射劑量X光機以偵測設備上機油分佈情形。

提供緊急應變設備

1、提供適當之滅火設備,例如乾粉滅火器或二氧化碳滅火器。
2、提供緊急眼睛沖洗設備。

提供教育訓練

1、訓練員工安全操作步驟。
2、訓練勞工緊急應變相關訓練,例如消防滅火訓練。

提供救護訓練

1、確保勞工熟悉急救步驟
2、確認緊急救護之醫院

          

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