Därför krävs särskild hantering av syrgas inom industrin
Användning av rätt komponenter är avgörande för driftsprocesser som involverar användning av syrgas. I den här artikeln berättar vi mer om lämpliga lösningar som förbättrar din process- och personsäkerhet.
Lösningar för användning av syrgas.
Känner du till våra magnetventiler, proportionalventiler och processventiler som är lämpliga för användning med syrgas? Här får du en överblick. Kontakta oss gärna vid frågor.
Våra produkter kan dessutom enkelt beställas online.
Varför är speciallösningar nödvändiga vid användning av syrgas?
Här har vi samlat de viktigaste punkterna.
Syrgas är under atmosfäriska förhållanden (T = 18 °C, p = 760 mm Hg) en färglös, luktfri och smaklös gas. I vår atmosfär finns det en andel på 21 vol.-%.
Syrgas är mycket reaktivt och bildar lätt oxider. I kombination med exempelvis olja, fett eller textilier som förorenats, kan syrgas självantända.
Syrgas är ett oumbärligt hjälpmedel inom många olika branscher och processer:
metallurgi, vid gjuterier
inom livsmedelsindustrin
inom vattenteknik, vattenrening och som oxidationsmedel
inom sjukvården och det medicinska området för andning
vid dykning och undervattensexpeditioner
inom rymdfart som oxidationsmedel för raketbränslen
inom kemiindustrin, t.ex. vid framställning av svavelsyra eller salpetersyra
vid framställning av syntetisk gas från kol och väte från tunga eldningsoljor
vid nedsmältning av metaller med hög smältpunkt via en oxyväteflamma
för bränsleceller
inom autogenteknik med acetylen och vid autogen svetsning och tillskärning
vid laserskärning som skärningsgas
som processgas vid plasmatillskärning
inom pappersindustrin för blekning
i textilindustrin t.ex. tvätterier
Ämnen som normalt kan förbrännas i luften beter sig väsentligt mycket mer intensivt i rent syre. I en ren syreatmosfär är explosiv förbränning möjlig vid ökat tryck, eftersom mindre energi krävs för antändning under dessa förhållanden.
Det finns många material som inte brinner i luften men som reagerar i rent syre under samma förhållanden. Brandrisken förhöjs under sådana förhållanden även av högre tryck eftersom antalet brännbara ämnen ökar när trycket stiger.
Det finns tre faktorer som är avgörande för att starta en brand: ett oxidationsmedel, ett bränsle och en antändningskälla. Avsaknad av en av dessa tre komponenter förhindrar normalt sett bränder från att uppstå.
Antaget att rent syre flödar i en industriell anläggning under förhöjt tryck. Komponenter inuti ventiler, tryckregulatorer, rörledningar och rördelar blir till bränsle. Syre är ett oxidationsmedel och komprimering av syre genererar även antändningsenergi.
Om syre expanderar från ett högt tryck till ett lägre så kan det uppnå ljudets hastighet. Om syret vid denna höga hastighet stöter på motstånd stiger dess temperatur på grund av den adiabatiska kompressionen. Anledningen till detta är att ingen värmeenergi kan avges till omgivningen under den korta tid som kompressionen sker. Om utgångstrycket ökar stiger temperaturen.
På grund av den stigande temperaturen nås självantändningspunkten för plast, organiska föreningar och små metallpartiklar inom en användning vars förbränning genererar tillräckligt med värme för antändning.
Orenligheter, supernatanta metallpartiklar och smutspartiklar, som vanligtvis inte brinner, kan bli så heta att de kan orsaka en brand eller till och med en explosion utöver slag- och friktionsvärmen.
Sammanfattningsvis talar vi här om antändningsmekanismer, som kan delas in i kategorierna slagpåverkan på partiklar, mekanisk slagpåverkan samt friktions- och tryckuppvärmning.
God riskhantering är särskilt viktigt. Detta innefattar tillverkning av systemet samt dess drift och underhåll:
undvik höga gashastigheter
undvik plötsliga hinder
använd endast plasttätningar om tillräcklig värmeavledning via en ansluten metallyta kan garanteras
välj metallmaterial som klarar högsta möjliga tryck, vilket innebär att speciallegeringar ibland är nödvändiga
uteslut användning av aluminium vid användning av rent syre på grund av dess låga antändningsenergi och låga smältpunkt
användning av icke-metalliska material bör kontrolleras, och om detta är möjligt bör icke-metalliska material användas som också har testats med avseende på användning med syre i enlighet med standarderna
under drift bör snabbt öppnande och stängande av ventiler och därmed tryckstötar undvikas
Under installationen är renlighet högsta prioritet för att säkerställa att inga organiska föreningar eller partiklar kan finnas i närheten av det rena, flödande syret. På grund av antändningsrisken måste alla komponenter som kommer i kontakt med syre rengöras och hållas rena inför användning tillsammans med syre, i den mån detta är tekniskt möjligt. De måste vara fria från slagg, rost, svetsrester, blästermaterial, olja, fett, lösningsmedel, samt andra främmande ämnen och partiklar (förpackningar, rostskyddsmedel, bearbetningsspån). Vanlig smörjning, likt vid installation av rörledningar i system, måste absolut undvikas i detta sammanhang. Kontakt med oljiga rengöringsdukar eller insmorda händer bör också undvikas. Kläder som är nedsmutsade med olja eller fett får ej bäras under hantering av syre.
Särskild uppmärksamhet måste därför ägnas åt rätt val av komponenter vid tillverkning och underhåll. Dessa måste dels tillverkas under största möjliga renlighetsförhållanden för att undvika kontaminering, dels måste de vara kompatibla med det ämne och de hjälpmaterial som används.
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) tillhandahåller information om vilka komponenter som kan användas i processer som involverar syrgasflöden. Med ”BAM-godkännande” avses i vardagligt tal ett test av icke-metalliska material (t.ex. tätningsmaterial) med avseende på reaktivitet med syre i gas- eller flytande form vid olika temperaturer och tryck.
Dessutom måste referensdokumentet M 034 från tyska BG RCI (Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie) efterföljas. Detta referensdokument behandlar information om och egenskaper hos syrgas, faror och skyddsåtgärder vid hantering av syrgas och syreblandningar, samt rekommendationer för anskaffning och drift av syrgasanläggningar.
Därför är valet av ventil viktig.
Vid användning av mediet syrgas, blir alla komponenter som kommer i kontakt med mediat viktigt. Fel materialval kan ha ödesdigra konsekvenser, då fel material ihop med syrgas kan bli självantändande. Risken för att skapa en brand ökar, i och med mediat som används. Därför är det viktigt att välja ventiler som uppfyller kraven med rätt certifiering.
En ventil förvandlas till en bränslekälla t.ex. genom sitt membran, en liten fjäder eller ett filter, så snart en självförsörjande eld antänds där. Små partiklar i gasflödet samt tryckuppvärmning på en elastomertätning eller en smutsig yta kan utlösa antändningen. Även hinder som orsakar tryckuppvärmning är farliga. Sådana hinder inkluderar stängda ventiler eller tryckregulatorer där gasen komprimeras. Tryckuppvärmning kan också uppstå i själva ventilen, t.ex. på grund av att ventilsätet precis har öppnats eller vid utloppet från en delvis öppnad regulator.
Tillverkning av syrgasventiler som en säkerhetsfaktor.
Hos Bürkert ser vi noga till att välja rätt material vid tillverkning av ventiler för användning tillsammans med syrgas och tillverkar dem enligt mycket höga renlighetsstandarder. Alla komponenter som kommer i kontakt med ämnet (icke-metalliska tätningsmaterial, plast och lim) måste vara lämpliga för användning tillsammans med syrgas.
Särskilda rengöringsmetoder och rengöringsmedel i tillverkningen säkerställer att de färdiga slutprodukterna är tillräckligt rengjorda och rena för användning tillsammans med syrgas. Här får du en liten insyn i ett av våra ”renrum” där syreventiler tillverkas:
Vi uppfyller följande villkor vid tillverkningen av ventiler som är lämpliga för användning med syrgas:
Rengöring av de enskilda delarna: Alla enskilda komponenter som kommer i kontakt med mediet, rengörs med plasma innan montering.
Intern transport och lagring: De rengjorda enskilda komponenterna och de kompletta enheterna täcks med folie och transporteras i separata lådor.
Montering sker enligt villkor för renrum: Komponenter som kommer att komma i kontakt med mediet monteras utan användning av oljor, fetter eller silikon. Endast destillerat vatten får användas som installationshjälpmedel.
Testning i renrum: De färdiga enheterna testas vid en särskild provbänk. Inspektören bekräftar att kraven är efterföljda med sin underskrift eller sin personliga stämpel på beställningen.
Kvalitetssäkring: Det införda kvalitetshanteringssystemet enligt ISO 9001 med de interna revisionerna som genomförs är en del av kvalitetssäkringen likväl som inspektionen av test- och mätutrustningen.
Ventilerna tilldelas en unik kod som indikerar att de är lämpliga för användning tillsammans med syrgas och får en särskild förslutning på förpackningen.
Godkännandedokument (tillverkarens deklaration)
Arbetsgruppen ”Säker hantering av syrgas” vid tyska BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung) producerar en testrapport som utgör grunden för en tillverkningsdeklaration för Bürkert. Tillverkarens deklarationer (HEE) innehåller följande uppgifter:
Produkter märkta med Bürkerts variabelkod NL02, har säkerställts att de levereras utan olja och fett och är därmed för användning med syrgas.
Produkter med den variabla koden NL02 kan identifieras med hjälp av märkningen på typskylten som anger den maximala temperaturen, till exempel O2: Tmed max 60 °C.
Tillverkarens deklaration (dvs materialgodkännandet med avseende på reaktivitet med syre för de icke-metalliska material som vidrör ämnet) är tillräcklig. Godkännande av en komplett enhet är i grunden möjligt, men sker i regel först vid ett maximalt tillåtet tryck på 100 bar eller mer. Det är endast vid dessa höga tryck som de icke-metalliska materialen (tätningar) testas i konstruktionsmiljön.
