氧環(huán)境下材料的選擇

1、Selection of Materials for Oxygen Service氧服務(wù)材料的選擇氧服務(wù)材料的選擇非金屬材料非金屬材料金屬材料金屬材料SCOPE 范圍 金屬和非金屬的選擇取決于它們性質(zhì)，這些性質(zhì)是通過氧兼容性評(píng)估方法及其相關(guān)的材料選擇指導(dǎo)原則確定。 不同氧服務(wù)應(yīng)用場合材料的選擇。 氧兼容性試驗(yàn)方法概述。氧兼容性評(píng)估/試驗(yàn)的作用 材料的選擇取決于在將要運(yùn)行的狀態(tài)（最差情況）下它們影響點(diǎn)火和燃燒的能力。 一種材料的氧兼容性質(zhì)隨特定點(diǎn)火機(jī)制下材料評(píng)估所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法而不同 不同材料及其適用的選擇規(guī)則。 為了選擇適當(dāng)?shù)难醴?wù)材料，關(guān)鍵是要完全理解一個(gè)部件在其使用結(jié)構(gòu)中潛在的點(diǎn)火機(jī)制。氧

2、的性質(zhì) 最普通的元素（空氣中含量為21%）。 生命必需的，無色無嗅的氣體。 不可燃，但強(qiáng)力地支持燃燒。 氧化劑，大多數(shù)材料可以與氧反應(yīng)。 氧化能力低于F2 (7.5) 和 NF3 (1.5)；O2 (1.0)。 本身具有熱力學(xué)穩(wěn)定性（不像N2O, NF3 ）。Reactivity of O2 Creates its Values & Problems!氧的反應(yīng)性是其價(jià)值之源，也是其問題之源！氧的反應(yīng)性是其價(jià)值之源，也是其問題之源！ “氧兼容性”的定義(ASTM)在用戶可以接受的風(fēng)險(xiǎn)水平之內(nèi)，一種物質(zhì)與氧和潛在點(diǎn)火在用戶可以接受的風(fēng)險(xiǎn)水平之內(nèi)，一種物質(zhì)與氧和潛在點(diǎn)火源兩者在預(yù)期的壓力和溫

3、度下可以共存的能力。（在規(guī)定的源兩者在預(yù)期的壓力和溫度下可以共存的能力。（在規(guī)定的運(yùn)行條件下）運(yùn)行條件下）一個(gè)系統(tǒng)可以被看作是氧兼容的，條件是：一個(gè)系統(tǒng)可以被看作是氧兼容的，條件是： 它不能或不大可能燃燒（不可燃的）；它不能或不大可能燃燒（不可燃的）； 失火事件是極為罕見的；失火事件是極為罕見的； 如果失火可以得到隔離，并且對其影響可以承受。如果失火可以得到隔離，并且對其影響可以承受。行業(yè)人士的觀點(diǎn)仍然認(rèn)為要設(shè)置一個(gè)濃度極限閾值（行業(yè)人士的觀點(diǎn)仍然認(rèn)為要設(shè)置一個(gè)濃度極限閾值（21%；23.5%;25%或其他值），在此極限閾值以上或其他值），在此極限閾值以上必須考慮材料的氧兼容性。必須考慮材料的

4、氧兼容性。燃燒三角形 結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料(化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng) w/ O2: AIT, D DH, O.I.，熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率, 結(jié)構(gòu)：厚度結(jié)構(gòu)：厚度/方位等）方位等） 從周圍材料釋放的能量從周圍材料釋放的能量 顆粒沖擊顆粒沖擊 電能電能 絕熱壓縮絕熱壓縮 共振諧振共振諧振 摩擦摩擦 機(jī)械撞擊機(jī)械撞擊 溫度溫度 壓力壓力 速度速度 稀釋度稀釋度 外部污染物：碳?xì)浠衔铮屯獠课廴疚铮禾細(xì)浠衔?，?脂脂/潤滑劑，加工毛刺，焊巴等。潤滑劑，加工毛刺，焊巴等。 氧氧燃料燃料點(diǎn)火源點(diǎn)火源影響材料氧兼容性的因素 壓力壓力 濃度濃度 溫度溫度 速度速度 稀釋劑稀釋劑(CO2, N2, Ar) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 部

5、件的結(jié)構(gòu)形式部件的結(jié)構(gòu)形式 清潔程度清潔程度 運(yùn)行程序運(yùn)行程序 部件的厚度部件的厚度 點(diǎn)火鏈點(diǎn)火鏈氧兼容性涉及許多變量點(diǎn)火機(jī)制 溫度升高 顆粒沖擊 機(jī)械撞擊 摩擦 絕熱壓縮 新鮮金屬暴露（反應(yīng)性金屬如鋁，鈦等） 流動(dòng)摩擦 靜電 電弧/電火花 聲學(xué)共振 雷電氧兼容性評(píng)估方法的分類l自動(dòng)點(diǎn)火試驗(yàn)（點(diǎn)火）自動(dòng)點(diǎn)火試驗(yàn)（點(diǎn)火）l氧指數(shù)試驗(yàn)（燃燒）氧指數(shù)試驗(yàn)（燃燒）l燃燒發(fā)熱試驗(yàn)（損壞可能性）燃燒發(fā)熱試驗(yàn)（損壞可能性）l環(huán)境壓力下，液氧沖擊試驗(yàn)；壓力下液氧環(huán)境壓力下，液氧沖擊試驗(yàn)；壓力下液氧/氣態(tài)氧氣態(tài)氧沖擊試驗(yàn)（點(diǎn)火）沖擊試驗(yàn)（點(diǎn)火） l絕熱壓縮（壓力波沖擊）試驗(yàn)（點(diǎn)火，評(píng)估材料絕熱壓縮（壓力波沖擊）

6、試驗(yàn)（點(diǎn)火，評(píng)估材料或壓力部件）或壓力部件）l填料環(huán)試驗(yàn)（燃燒填料環(huán)試驗(yàn)（燃燒/損壞可能性，評(píng)估部件）損壞可能性，評(píng)估部件）l促進(jìn)燃燒試驗(yàn)（燃燒）促進(jìn)燃燒試驗(yàn)（燃燒） l摩擦試驗(yàn)（點(diǎn)火）摩擦試驗(yàn)（點(diǎn)火） l顆粒沖擊試驗(yàn)（點(diǎn)火）顆粒沖擊試驗(yàn)（點(diǎn)火） Classification of O2 Compatibility Tests (cont.)Continued Description on Notes材料選擇的先后順序 消除點(diǎn)火 選擇在給定運(yùn)行條件下點(diǎn)火可能性最低的材料。：要實(shí)施這一點(diǎn)可能是困難的或不切合實(shí)際的！ 防止繼續(xù)反應(yīng)防止繼續(xù)反應(yīng) 選擇那些在點(diǎn)火后有熄滅（停止反應(yīng)）傾向的材料。：是最現(xiàn)

7、實(shí)和最可行的方法?。菏亲瞵F(xiàn)實(shí)和最可行的方法！ 減小反應(yīng)速率 選擇那些點(diǎn)火后反應(yīng)速度盡可能慢的材料，以便可以對反應(yīng)（燃燒）進(jìn)行控制/封堵。非金屬材料的選擇 聚合材料： 塑性材料：閥門座，填料，軟管襯里等； 彈性材料：O型環(huán)，膜片，軟管襯里等。 墊片材料（有有/無無壓縮石棉纖維）： 油/脂/潤滑劑/密封劑：機(jī)械零件，螺紋接頭等。 對于醫(yī)用氧系統(tǒng)，非金屬材料的選擇對于醫(yī)用氧系統(tǒng)，非金屬材料的選擇有嚴(yán)格的規(guī)定（有嚴(yán)格的規(guī)定（O&ED 03/98）。）。非金屬材料的選擇非金屬材料的選擇可以按照下列性質(zhì)進(jìn)行：非金屬材料的選擇可以按照下列性質(zhì)進(jìn)行：（這些性質(zhì)是根據(jù)給定運(yùn)行條件和可能的點(diǎn)火機(jī)制通過相關(guān)

8、的氧兼容性試驗(yàn)確定的）自點(diǎn)燃溫度（自點(diǎn)燃溫度（AIT）：）：AIT試驗(yàn)和試驗(yàn)和Pot維持試驗(yàn)維持試驗(yàn) 燃燒熱：燃燒熱：燃燒發(fā)熱量測試燃燒發(fā)熱量測試氧指數(shù)（氧指數(shù)（O.I.）：）：氧指數(shù)試驗(yàn)氧指數(shù)試驗(yàn)液氧和氣氧中機(jī)械沖擊的敏感性液氧和氣氧中機(jī)械沖擊的敏感性 ：液氧機(jī)械沖擊試驗(yàn)和氣氧機(jī)械沖擊試驗(yàn)液氧機(jī)械沖擊試驗(yàn)和氣氧機(jī)械沖擊試驗(yàn)抗絕熱壓縮能力：抗絕熱壓縮能力：氣氧壓力波沖擊試驗(yàn)氣氧壓力波沖擊試驗(yàn) 法蘭墊片損壞可能性：法蘭墊片損壞可能性：墊片環(huán)形試驗(yàn)墊片環(huán)形試驗(yàn)非金屬與金屬的對比 非金屬材料（除無機(jī)材料外） 絕大多數(shù)有機(jī)材料，包括聚合材料，油/脂，和碳?xì)浠衔镌诖髿鈮合碌母谎鯕夥罩惺强扇嫉?。全氟彈?/p>

9、材料可能是唯一的例外，如PTFE和PCTFE（依靠燃燒結(jié)構(gòu)）。 非金屬的可燃性由它們在環(huán)境溫度和壓力下的氧指數(shù)（OI）表征。 自點(diǎn)燃試驗(yàn)（AIT試驗(yàn)） 在靜態(tài)條件下確定液體和固體在高壓（15002000psig）富氧環(huán)境中的自點(diǎn)燃溫度。 AIT試驗(yàn)可以參考ASTM (G72), BSI (3/4N 100), BAM and CEN。 BOC使用BS 3/4N 100 SIT （高壓腔）試驗(yàn)來確定材料的自點(diǎn)燃溫度。用于選擇非金屬材料的數(shù)據(jù)在壓力升高時(shí)有可能產(chǎn)生溫度偏差。 BOC的BS 3N 100 SIT 試驗(yàn)機(jī)自點(diǎn)燃試驗(yàn)自點(diǎn)燃試驗(yàn)溫度記錄儀溫度記錄儀試驗(yàn)樣品試驗(yàn)樣品樣品夾持器樣品夾持器內(nèi)反應(yīng)

10、容器內(nèi)反應(yīng)容器高壓試驗(yàn)腔高壓試驗(yàn)腔加熱套加熱套氣態(tài)氣態(tài) O2熱電偶熱電偶溫度停止上升或壓力波動(dòng)即表明自點(diǎn)燃發(fā)生。溫度停止上升或壓力波動(dòng)即表明自點(diǎn)燃發(fā)生。AIT 數(shù)據(jù) C 聚三氟氯乙烯聚三氟氯乙烯 400 - 405 C特氟隆特氟隆 PFA 400 C Vespel SP 21 350 C Fluorel 297 C 維通橡膠維通橡膠 A 268 C PVDF偏聚氟乙烯偏聚氟乙烯 243-310 C EPDM 206 C 硅橡膠硅橡膠 200-300 C 尼龍尼龍 6,6 178 C 氯丁橡膠氯丁橡膠 170 - 250 C 布納橡膠布納橡膠 N 166 C 這些數(shù)據(jù)可參考這些數(shù)據(jù)可參考BOC

11、OCSB-6 & 8章章, 以及以及 ASTM TPT 相關(guān)資料。相關(guān)資料。AIT 數(shù)據(jù) C C (CAF+PTFE) (CAF+黏結(jié)劑) Grafoil 500 C Flexicarb NR 400 C (石墨纖維) (石墨/鎳 層壓結(jié)構(gòu))Gylon Fawn/3500 400 C Sigma 511/522/533 400 C Top-Chem 2000 400 C Klingersil 4430 184 C Grafoil TG 323 400 C Valqua 7020 400 CCAF=Compressed Asbestos Fiber 壓縮石棉纖維壓縮石棉纖維BOC 批準(zhǔn)的

12、非批準(zhǔn)的非CAF 墊片墊片,可參考可參考 OCSB-8章中章中 (表表 8-2)AIT 數(shù)據(jù) C Krytox 240 AC 427+ C Fomblin RT-15 425 C Braycote 1720/1730 400 C Halocarbon 25-5S 425 C 氟碳潤滑劑氟碳潤滑劑 362/290 425 C Molykote 321 427+ C 烴基液壓油烴基液壓油 150250 C (礦物油或合成油) 閥門密封閥門密封 A 280 C 液壓油液壓油 199 C (道-科爾寧, 硅基) (中-高-5606)這些數(shù)據(jù)可參考這些數(shù)據(jù)可參考BOC OCSB-第第3章章, 以及以及

13、ASTM TPT 相關(guān)資料。相關(guān)資料。AIT 數(shù)據(jù) (續(xù)) 大多數(shù)金屬材料的自點(diǎn)燃溫度為 900-2000oC(通過在富氧氣氛中電阻加熱金屬絲來確定) 點(diǎn)燃溫度. (oC)/O2 壓力 (psig)金屬 0 500 1000 1800 銅 1084 885 835 805鎳 1457 - - -430不銹鋼 1365 - - -中碳鋼 1276 1104 1018 926碳鋼 900-1100 - - -鐵 (Fe) 930 825 740 630鋁 Al 1640* - - - AIT 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用 材料分級(jí) 按照由ASTM, BAM, BSI & CEN設(shè)定的指導(dǎo)原則為基礎(chǔ)選擇材

14、料 ASTM: 最小160加100的余量，最好大于400。 BAM: 最小160加100的安全余量。 BSI & CEN: 按照BS 3N 100中同樣的指導(dǎo)原則 將這些數(shù)據(jù)與運(yùn)行條件相比較，制訂材料選擇的指導(dǎo)原則。 應(yīng)用范圍：閥座，O型環(huán)，螺紋密封劑，油/脂/潤滑劑，軟管的選擇。 影響AIT的各種變量 AIT 隨著試樣加熱速度的提高而升高. 在下列情況下AIT 下降： 試樣數(shù)量增加 試樣表面積增大 氧純度增加 氧壓力增大 例外的情況: Nihart & Smith (1964), NASA (1995), & BOC (1997)BS 3N 100 Pot Test在

15、下列條件下確定大氣壓的氧中標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)燃溫度SIT： 耐熱玻璃反應(yīng)器 動(dòng)態(tài)氧流量為2升/分 溫度步進(jìn)，每次增量為20 試驗(yàn)通過，或者失敗 接受標(biāo)準(zhǔn)：6次試驗(yàn)，AIT 250 材料適用于純氧，最高壓力到0.4 MPa。用于非金屬材料選擇的數(shù)據(jù)在低壓時(shí)有可能產(chǎn)生溫度偏差，例如氧-乙炔焊割炬的軟管材料，用于食品MAP的包裝材料等。燃燒熱試驗(yàn)(ASTM D4809) 采用高壓量熱器測量液體碳?xì)浠衔锶剂匣蚬腆w有機(jī)物燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。 數(shù)據(jù)的應(yīng)用：用于氧服務(wù)的軟閥座，O型環(huán)密封，填料，油/脂，潤滑劑等有機(jī)材料的鑒別和選擇。燃燒熱試驗(yàn)試驗(yàn)腔試驗(yàn)腔電極電極試樣杯（盛放樣品）試樣杯（盛放樣品）點(diǎn)火絲點(diǎn)火絲:鉑鉑

16、或鎳鉻合金或鎳鉻合金氣態(tài)氣態(tài) O2- 通過電點(diǎn)火裝置實(shí)施肯定的點(diǎn)火。通過電點(diǎn)火裝置實(shí)施肯定的點(diǎn)火。- 量熱器溫度升高值測量并與刻度標(biāo)準(zhǔn)量熱器溫度升高值測量并與刻度標(biāo)準(zhǔn) 苯甲酸進(jìn)行對照。苯甲酸進(jìn)行對照。- 高壓瓶充裝以高壓瓶充裝以2535 atm的純氧的純氧 燃燒熱數(shù)據(jù)聚乙烯聚乙烯 (polyethylene) 11,150尼龍尼龍6/6 (Nylon 6/6)7,4007,900EPDM9,500氯丁橡膠氯丁橡膠 (Neoprene)7,500維通合成橡膠維通合成橡膠 (Viton A)3,700聚三氟氯乙烯聚三氟氯乙烯 (Kel F, PCTFE)2,500聚四氟乙烯聚四氟乙烯 (PTFE)

17、1,0001,700硅脂硅脂 (Silicone Grease)4,800Krytox 240 AC9001000燃燒熱數(shù)據(jù)-鋁鋁7,425Ti-45Nb3,675不銹鋼不銹鋼1,9002,000碳鋼碳鋼1,6301,850Inconel 600 (鉻鎳鐵合金鉻鎳鐵合金)1,300Al Bronzes 鋁青銅鋁青銅1,1001,400Monel 400 蒙乃爾蒙乃爾(銅鎳合金銅鎳合金)870Copper 純銅純銅585Nickel 鎳鎳980Silver 銀銀35燃燒熱試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用 材料分級(jí) 評(píng)估一種金屬燃燒時(shí)通過點(diǎn)火鏈機(jī)制點(diǎn)燃周圍材料的可能性。 根據(jù)ASTM建議的指導(dǎo)原則選擇材料： 最好是

18、DHc 2500 cal/g 的非金屬； 當(dāng)2500 cal/g DHc 10,000 cal/g時(shí)不適用于氧服務(wù)。氧指數(shù)試驗(yàn)(ASTM D2863) 測量在與氮的混合上升氣流中維持塑性材料蠟燭一樣燃燒的最低氧濃度的標(biāo)準(zhǔn)方法。 氧指數(shù)（OI）的定義是：“體積百分?jǐn)?shù)型式表示的氧濃度”這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用：選擇用于低壓富氧環(huán)境中的服裝材料和聚合材料。 氧指數(shù)試驗(yàn)氧指數(shù)試驗(yàn)O2 進(jìn)進(jìn)N2 進(jìn)進(jìn)O2/N2 混合氣混合氣玻璃珠玻璃珠點(diǎn)火器（丙烷槍）點(diǎn)火器（丙烷槍）玻璃園柱塔玻璃園柱塔(試驗(yàn)腔試驗(yàn)腔)試驗(yàn)樣品試驗(yàn)樣品:聚合物，聚合物， 服裝材料，服裝材料，油油，不揮發(fā)性殘余物，等。不揮發(fā)性殘余物，等。 樣品夾持

19、器樣品夾持器熱阻型玻璃園柱塔（最小尺寸熱阻型玻璃園柱塔（最小尺寸，高，高450毫米，內(nèi)徑毫米，內(nèi)徑75毫米）毫米）在在NASA/WSTF進(jìn)行的氧指數(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的氧指數(shù)實(shí)驗(yàn)- 聚苯乙烯薄膜聚苯乙烯薄膜聚苯乙烯膜聚苯乙烯膜在空氣中是在空氣中是不可燃的不可燃的但在含氧達(dá)但在含氧達(dá)30%氣氛中氣氛中立即燃燒。立即燃燒。標(biāo)準(zhǔn)及ASTM D 2863方法修訂的燃燒極限 (NASA的最新數(shù)據(jù)) 環(huán)境溫度下環(huán)境溫度下加熱到加熱到200 燃燒上限燃燒上限燃燒下限燃燒下限燃燒上限燃燒上限燃燒下限燃燒下限聚四氟乙烯 PTFE99.549.084.440.8聚三氟氯乙烯 Kel-F 8199.554.385.351.8

20、硅橡膠 Silicone45.423.533.920.6 Zytel 4231.823.031.021.7維通橡膠 Viton A31.522.527.821.0氯丁橡膠 Neoprene23.917.521.917.0布納橡膠 Buna N22.817.3- EPDM21.916.519.516.0 Delrin17.211.514.710.6數(shù)據(jù)的比較 高氧指數(shù)高氧指數(shù)O.I.傾向于相對較低的燃燒熱傾向于相對較低的燃燒熱HoC和高的和高的 AIT 物質(zhì)物質(zhì) O.I. HoC (cal/gram) AIT* (oC) *在大氣在大氣壓下壓下 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 100 1274 510 -

21、 525 純氧純氧中測量中測量 聚三氟氯乙烯聚三氟氯乙烯81 100 1877 - 2337 425 - 480 維通橡膠維通橡膠 56 - 100 3084 - 4446 460 - 480 聚氯乙烯聚氯乙烯PVC 37 4988 400 氯丁橡膠氯丁橡膠 32-35 6386 - 6523 300 - 320 布納布納-N 22 8355 200 - 220 聚氨酯泡沫聚氨酯泡沫 21-26 5200 - 6500 - 聚丙烯聚丙烯PP 18 11000 230 - 260 聚乙烯聚乙烯PE 17.5 11154 225 這些數(shù)據(jù)可參考這些數(shù)據(jù)可參考BOC OCSB-第第8章章, 以及以及

22、 ASTM TPT相關(guān)資料相關(guān)資料的的OI-3頁表頁表3。液氧機(jī)械沖擊試驗(yàn)(ASTM D2512) 用于研究在大氣壓下有機(jī)械沖擊能量影響的條件下材料與液氧兼容性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法 以ABMA型沖擊試驗(yàn)機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 可以用做： 合格或不合格試驗(yàn)合格或不合格試驗(yàn)(98 焦耳焦耳/72 ft-lb)； 用于確定沖擊能量極限閾值（從用于確定沖擊能量極限閾值（從14 到到 98焦耳之間的某一數(shù)值焦耳之間的某一數(shù)值 ） BOC 習(xí)慣于使用BS 3N 100 液氧機(jī)械沖擊試驗(yàn)。液氧機(jī)械沖擊試驗(yàn) 數(shù)據(jù)的應(yīng)用：鑒別/選擇用于液氧的 主要非主要非金屬材料。金屬材料。 大多數(shù)非金屬材料，除了像Chemraz/Ka

23、lrez, PTFE, PCTFE (Kel-F 81)等氟化物，一般是與液氧不相兼容的。 大多數(shù)金屬材料, 除了比較薄的反應(yīng)性金屬 (如 Al, Ti, Mg, 等) , 一般都是與液氧相兼容的。液氧沖擊試驗(yàn)液氧沖擊試驗(yàn)重錘重錘:9.07 Kg沖擊銷導(dǎo)向器沖擊銷導(dǎo)向器沖擊銷沖擊銷試樣杯試樣杯液氧液氧 O2試樣杯夾持器試樣杯夾持器 試樣試樣砧座砧座BS 3N 100 液氧機(jī)械沖擊試驗(yàn)機(jī)液氧機(jī)械沖擊試驗(yàn)機(jī) 6英尺重錘重錘試樣夾持器試樣夾持器三腳支撐三腳支撐 滑行導(dǎo)軌滑行導(dǎo)軌加壓的機(jī)械沖擊試驗(yàn)(ASTM G86) 用于確定材料在壓力氧（包括液氧和氣氧，到10000psig）環(huán)境下對機(jī)械沖擊的點(diǎn)火敏

24、感性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。 以ABMA型沖擊試驗(yàn)機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 數(shù)據(jù)的應(yīng)用：用于泵，壓縮機(jī)，透平機(jī)械，化學(xué)反應(yīng)器中，通常是處于高壓環(huán)境的非金屬密封和填料材料的選擇和研發(fā)。加壓的機(jī)械沖擊試驗(yàn)試驗(yàn)氣體進(jìn)口試驗(yàn)氣體進(jìn)口試驗(yàn)氣體出口試驗(yàn)氣體出口沖擊銷沖擊銷試驗(yàn)腔試驗(yàn)腔試驗(yàn)樣品試驗(yàn)樣品試樣杯試樣杯加熱器加熱器砧座螺母砧座螺母重錘重錘加壓的機(jī)械沖擊試驗(yàn)的應(yīng)用 與液氧相比，在氣氧中的沖擊試驗(yàn)更為敏感和劇烈。在液氧中（低溫下）點(diǎn)火比較難以實(shí)現(xiàn)；而在液氧中的燃燒通常在液氧中（低溫下）點(diǎn)火比較難以實(shí)現(xiàn)；而在液氧中的燃燒通常則更為嚴(yán)酷（強(qiáng)化的供氧和體積膨脹）。則更為嚴(yán)酷（強(qiáng)化的供氧和體積膨脹）。 液氧沖擊試驗(yàn)一般是用

25、于材料的篩選鑒別： 如果通過（合格），可以放棄該材料的氣氧沖擊試驗(yàn)； 如果失敗（不合格），則拒絕使用。 如果一種材料通過了給定壓力下的氣氧沖擊試驗(yàn)，它就可以在類似或更高壓力下適用于液氧。絕熱壓縮氣流沖擊試驗(yàn)(ASTM G74) 研究材料在氣流沖擊下點(diǎn)火敏感性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。 運(yùn)行原理類似于BAM的絕熱壓縮試驗(yàn)和CEN的氣氧壓力波沖擊試驗(yàn)（CEN/TC268/WG2）。 數(shù)據(jù)的應(yīng)用：用于氧壓縮機(jī)活塞環(huán)，O型密封環(huán)，壓力調(diào)節(jié)裝置中的軟密封，軟管等的非金屬材料的篩選鑒別，選擇和研發(fā)。Gaseous Fluid Impact TestContinued Description on Notes氣流沖擊

26、試驗(yàn)氣態(tài)氣態(tài) O2 進(jìn)入進(jìn)入試驗(yàn)腔試驗(yàn)腔試樣試樣試樣夾持器試樣夾持器熱偶熱偶- 需要產(chǎn)生的快速增壓循環(huán)次數(shù)- 增壓時(shí)間 3 s時(shí)間時(shí)間Pmw x 1.2放氣放氣CEN/ISO 部件的絕熱壓縮試驗(yàn) EN 849 用于氣瓶閥 EN 961 用于匯流排調(diào)節(jié)器 EN 585 用于壓力調(diào)節(jié)器 ISO/EN 7291 用于300bar匯流排系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)器 ISO/EN 2503 用于300bar氣瓶的壓力調(diào)節(jié)器。絕熱壓縮部件試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn) 在接近復(fù)制的運(yùn)行條件下進(jìn)行實(shí)際的部件試驗(yàn)。 與材料氧兼容性相關(guān)聯(lián)，以復(fù)制的環(huán)境條件和實(shí)際使用的結(jié)構(gòu)，對一個(gè)壓力部件的工程設(shè)計(jì)進(jìn)行仔細(xì)考察。 系統(tǒng)和部件的氧兼容性是一個(gè)復(fù)雜

27、的函數(shù)，其變系統(tǒng)和部件的氧兼容性是一個(gè)復(fù)雜的函數(shù)，其變量包括工程設(shè)計(jì)、材料選擇、以及運(yùn)行的結(jié)構(gòu)和量包括工程設(shè)計(jì)、材料選擇、以及運(yùn)行的結(jié)構(gòu)和條件。條件。 醫(yī)用氧系統(tǒng)O&ED 03/98: 用于醫(yī)用氧/氧化氣體系統(tǒng)中的聚合物醫(yī)用氧系統(tǒng)/呼吸器 氟化/氯化物材料，包括塑性的（PTFE, PFA, PCTFE等），彈性的（Kalrez, Viton A等）以及油/脂類（Krytox, 鹵化碳等）在氧系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。 在一定運(yùn)行條件下（例如氣瓶充裝），系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場工程實(shí)踐指出，鹵素化合物材料在氧中有可能發(fā)生點(diǎn)火或熱分解，從而導(dǎo)致促進(jìn)燃燒并/或產(chǎn)生毒性高的反應(yīng)產(chǎn)物。（絕熱壓縮是最可能

28、發(fā)生的點(diǎn)火機(jī)制） 聚合物的選擇和使用受到嚴(yán)格的控制。醫(yī)用氧系統(tǒng)/呼吸器(續(xù))按照BOC O&ED03/98，“用于醫(yī)用氧氣/氧化氣體系統(tǒng)的聚合物”中的定義： 承受氧壓力大于20barg并直接位于氧氣流中的部件和系統(tǒng)為高風(fēng)險(xiǎn)部件高風(fēng)險(xiǎn)部件。它們包括，但不限于軟管，外圓接頭，匯流排閥門，氣瓶閥門以及逆止閥、控制閥、調(diào)節(jié)閥、截止閥。 承受氧壓力小于等于20barg，并在正常運(yùn)行條件下或非正常條件下直接位于氧氣流中的部件和系統(tǒng)為低風(fēng)低風(fēng)險(xiǎn)部件險(xiǎn)部件。它們包括，例如，動(dòng)作時(shí)氣體釋放到大氣中的壓力釋放閥。運(yùn)行與工程指令O&ED-03/98- 高風(fēng)險(xiǎn)部件：高風(fēng)險(xiǎn)部件： 高風(fēng)險(xiǎn)部件 ( 20

29、barg) 不得使用鹵化的(氟化的或氯化的) 聚合物，包括PTFE/PFA/TFE/FEP, PCTFE(Neoflon/Kel-F), PVDF( Kynar), ECTFE (Halar); Kalrez, Viton, 氯丁橡膠。 氯化物的替代材料是：尼龍 66, PEEK, Delrin, Vespel SP-21; EPDM, 硅樹脂。- 低風(fēng)險(xiǎn)部件低風(fēng)險(xiǎn)部件 鹵素聚合物允許用于低風(fēng)險(xiǎn)部件，調(diào)節(jié)器膜片，截止和逆止閥密封等。運(yùn)行與工程指令O&ED-03/98(續(xù)) 新設(shè)備和裝置 只能使用經(jīng)過認(rèn)證和試驗(yàn)的設(shè)備。 與氧氣流直接接觸的高風(fēng)險(xiǎn)部件絕對不能含有鹵素聚合物 。 所有新的高風(fēng)

30、險(xiǎn)部件必須通過絕熱壓縮試驗(yàn)檢驗(yàn)批準(zhǔn)。 現(xiàn)有設(shè)備和裝置 消除所有沒有取得試驗(yàn)證明的含有鹵素聚合物的高風(fēng)險(xiǎn)部件。 取得試驗(yàn)證明的高風(fēng)險(xiǎn)部件，如果其上游安裝有20 mm的過濾器，可以繼續(xù)使用。 過濾器必須定期交換或清洗。運(yùn)行與工程指令O&ED-03/98(續(xù)) 按照O&ED 03/98, 所有高風(fēng)險(xiǎn)部件必須由批準(zhǔn)的試驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)并取得許可證明。（批準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)包括：BAM, AL/巴黎，DNV (奧斯陸/挪威), WHA, 或 NASA/WSTF ） 低風(fēng)險(xiǎn)部件的安裝應(yīng)符合BOC最佳實(shí)施規(guī)范。運(yùn)行與工程指令O&ED-03/98(續(xù))軟管軟管 只允許用于BOC的設(shè)施和充裝站，不得

31、用于客戶現(xiàn)場！ 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)際運(yùn)行結(jié)構(gòu)配置和風(fēng)險(xiǎn)分析，需要裝配1個(gè)或2個(gè)水冷卻器。 冷卻器必須由黃銅或銅制造，長度至少要大于150mm。當(dāng)軟管長度大于4英尺時(shí)，冷卻器長度的選擇必須符合“0.2比例”的設(shè)計(jì)指南（見IMSS-OCSB 1.5章）。 ASTM PS 127 關(guān)于醫(yī)用氧調(diào)壓器 像像G175一樣，一樣，PS 127-制訂并出版了制訂并出版了 “用于用于評(píng)估醫(yī)療和緊急應(yīng)用場合的氧壓力調(diào)節(jié)器點(diǎn)評(píng)估醫(yī)療和緊急應(yīng)用場合的氧壓力調(diào)節(jié)器點(diǎn)火敏感性和故障耐受能力的試驗(yàn)方法火敏感性和故障耐受能力的試驗(yàn)方法”。 G175預(yù)期要控制美國所有（鋁和黃銅閥體的）預(yù)期要控制美國所有（鋁和黃銅閥體的）醫(yī)用氧

32、調(diào)節(jié)器的制造資質(zhì)和市場準(zhǔn)入。醫(yī)用氧調(diào)節(jié)器的制造資質(zhì)和市場準(zhǔn)入。 按照按照G175修訂的修訂的ISO10524預(yù)計(jì)將在全球執(zhí)預(yù)計(jì)將在全球執(zhí)行。行。 ASTM PS 127 關(guān)于醫(yī)用氧調(diào)壓器 G175 是用于壓力調(diào)節(jié)器的評(píng)估工具，它由兩是用于壓力調(diào)節(jié)器的評(píng)估工具，它由兩個(gè)部分組成，即個(gè)部分組成，即“絕熱壓縮絕熱壓縮”和和“強(qiáng)迫點(diǎn)火強(qiáng)迫點(diǎn)火”。 “強(qiáng)迫點(diǎn)火強(qiáng)迫點(diǎn)火”是通過一個(gè)是通過一個(gè)“尼龍尼龍6/6點(diǎn)火彈丸點(diǎn)火彈丸”實(shí)現(xiàn)的，它可以釋放實(shí)現(xiàn)的，它可以釋放500卡熱量使之點(diǎn)火?？崃渴怪c(diǎn)火。 對于絕熱壓縮，對于絕熱壓縮，G175比比O&ED 03/98的要求更的要求更嚴(yán)格。嚴(yán)格。 某些壓力調(diào)

33、節(jié)器，黃銅或鋁閥體，以前已經(jīng)由某些壓力調(diào)節(jié)器，黃銅或鋁閥體，以前已經(jīng)由BAM型的絕熱壓縮試驗(yàn)認(rèn)可的，在型的絕熱壓縮試驗(yàn)認(rèn)可的，在G175的試的試驗(yàn)中通不過。驗(yàn)中通不過。 醫(yī)用氧系統(tǒng)/呼吸器 原則上，運(yùn)行在18barg以下的清潔氧系統(tǒng)是難以通過絕熱壓縮點(diǎn)火的。（氧從0壓縮到18barg能達(dá)到的最高溫度是400）。 但是，其他的點(diǎn)火源（如碳?xì)浠衔镂廴镜龋┛赡苋匀淮嬖?，它們具有相?dāng)?shù)偷狞c(diǎn)火極限。 如果含有任何聚合物的部件要用于氧系統(tǒng)，必須對它進(jìn)行徹底的脫脂，達(dá)到50 mg/m2的清潔程度。 氣氧中的墊片填料環(huán)試驗(yàn) 部件試驗(yàn)僅在BAM中有。 用于評(píng)估與氣氧接觸的墊片材料在被點(diǎn)火時(shí)抵抗運(yùn)行故障性能的標(biāo)

34、準(zhǔn)試驗(yàn)。 數(shù)據(jù)的應(yīng)用：用于氧系統(tǒng)運(yùn)行壓力和溫度下填料墊片的選擇和篩選。BAM的墊片填料環(huán)試驗(yàn)如何進(jìn)行 ? 兩個(gè)不銹鋼管道之間的做法蘭并加入墊片。兩個(gè)不銹鋼管道之間的做法蘭并加入墊片。 墊片的內(nèi)徑伸入到氣流之中。墊片的內(nèi)徑伸入到氣流之中。 氣源：氣態(tài)氧。氣源：氣態(tài)氧。 系統(tǒng)密封并增壓到選擇的試驗(yàn)壓力。系統(tǒng)密封并增壓到選擇的試驗(yàn)壓力。 從外部對墊片加熱到低于其自點(diǎn)燃溫度從外部對墊片加熱到低于其自點(diǎn)燃溫度50k的的溫度。溫度。 通過電熱絲點(diǎn)燃伸出的墊片部分。通過電熱絲點(diǎn)燃伸出的墊片部分。 評(píng)估對管道和墊片造成的損壞。評(píng)估對管道和墊片造成的損壞。 確定是否合格。確定是否合格。 填料墊片材料選擇指南 如

35、果在4次試驗(yàn)中有一次或多次實(shí)質(zhì)性的反應(yīng)發(fā)生，該填料不合格。 實(shí)質(zhì)性反應(yīng)就是，產(chǎn)生的能量足以使不銹鋼管道或法蘭之間的墊片填料發(fā)生燃燒或破壞。 最低要求： 壓力大于4MPa 溫度高于60 墊片填料環(huán)試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn) 部件試驗(yàn)非常接近填料的實(shí)際運(yùn)行條件。 可以用于研發(fā)在一定運(yùn)行壓力和溫度條件下使用的材料。 BS 3N 100 SIT 試驗(yàn)：沒有部件試驗(yàn)，只能確定在最大工作溫度(90oC)下的使用壓力。Selection of Metallic Materials金屬材料的選擇金屬材料的選擇金屬材料 所有的金屬，除了貴金屬金、銀、鉑以外，與氧接觸時(shí)在熱力學(xué)上都是不穩(wěn)定的。 與非金屬相比，金屬的自點(diǎn)燃溫度一般

36、要更高一些。 金屬擁有很高熱導(dǎo)率，有助于熱量的消散。 大多數(shù)金屬在燃燒時(shí)產(chǎn)生凝聚的氧化物，而不會(huì)產(chǎn)生可以稀釋附近氧氣的氣體。 金屬在更高的溫度下燃燒，將更有可能將火傳播到臨近的材料。金屬材料的選擇金屬材料可以根據(jù)其預(yù)期的運(yùn)行狀態(tài)和可能的點(diǎn)火機(jī)制，按照相關(guān)氧兼容性試驗(yàn)確定的下列性質(zhì)選擇： 對于持續(xù)燃燒，極限壓力：促進(jìn)燃燒試驗(yàn)；對于在液氧中經(jīng)由引火鏈促進(jìn)燃燒的傾向性：與液氧的兼容性試驗(yàn)；Pv 乘機(jī)：摩擦試驗(yàn)；抗粒子沖擊性能（極限溫度）：粒子沖擊試驗(yàn)。對于小尺寸，薄結(jié)構(gòu)的材料，可能要考慮對于小尺寸，薄結(jié)構(gòu)的材料，可能要考慮“絕熱壓縮絕熱壓縮”!促進(jìn)燃燒試驗(yàn) (ASTM G124) 確定金屬材料在富氧

37、氣氛中燃燒行為（易燃性）的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。 如何應(yīng)用數(shù)據(jù)？確定極限壓力（或自熄滅壓力）； 考慮結(jié)構(gòu)影響（例如管/板或桿狀）； 采用安全系數(shù)（風(fēng)險(xiǎn)分析）。 數(shù)據(jù)的應(yīng)用：對于ASU/ICO/PPU/VSA 的管道和閥門，壓縮的氧，C&P處理反應(yīng)器，氧槍、克勞思/蘇爾爐等所用的材料的選擇和研發(fā)。BOC的促進(jìn)燃燒試驗(yàn)機(jī)促進(jìn)燃燒試驗(yàn)促進(jìn)燃燒試驗(yàn)試驗(yàn)氣氛出口試驗(yàn)氣氛出口試驗(yàn)氣氛進(jìn)口試驗(yàn)氣氛進(jìn)口試樣試樣視孔視孔點(diǎn)火器引線點(diǎn)火器引線試樣夾持器試樣夾持器試驗(yàn)腔試驗(yàn)腔促進(jìn)劑促進(jìn)劑為了確定極限壓力，需要在不同的壓力下進(jìn)行多次（大于為了確定極限壓力，需要在不同的壓力下進(jìn)行多次（大于5次）試驗(yàn)。次）試驗(yàn)。促進(jìn)燃燒

38、試驗(yàn)中金屬的消耗促進(jìn)燃燒試驗(yàn)中金屬的消耗 試驗(yàn)前和試驗(yàn)后的金屬桿結(jié)構(gòu) 1/8” Al 6061 AlloyBefore After 1/8” 316 不銹鋼不銹鋼 前前 后后 1/8” Al 6061 合金合金 前前 后后 Al/Pd 熔斷點(diǎn)火絲熔斷點(diǎn)火絲300 psig;99.7% O22000 psig;99.7% O2促進(jìn)燃燒試驗(yàn)中金屬的消耗促進(jìn)燃燒試驗(yàn)中金屬的消耗 1/8” Al 6061 AlloyBefore After 1/8” Al-Bronze (AB2; Cu-10Al-5Fe-5Ni)Before AfterAl/Pd Pyrofuze ignition wire300

39、psig;99.7% O22000 psig;99.7% O21/4” 碳鋼 A216 WCB 前 后 1/8” 鋁銅合金 (AB2; Cu-10Al-5Fe-5Ni) 前 后試驗(yàn)前和試驗(yàn)后的金屬桿結(jié)構(gòu)99.6%O2-Ar;100 psig99.6%O2-Ar;2500 psig鋁-鉛熱熔保險(xiǎn)絲促進(jìn)燃燒數(shù)據(jù)材料 (1/8” 桿料)蒙乃爾 400/K-500Cu, Ni, Co, Cu-Ni 合金黃銅, Sn-/Si-/P- 青銅海恩斯 188/242, 哈斯合金 C22440C S.S., Inconel 600, 哈斯合金C276316/304 不銹鋼鋁青銅鋁青銅1018 碳鋼Al, 606

40、1 鋁合金Ti/Ti-6Al-4V極限壓力 (psia)10,00010,0007,0005,0002,500-3,00050020030251促進(jìn)燃燒數(shù)據(jù) 按照G124，促進(jìn)燃燒試驗(yàn)是在靜態(tài)下，作為氧壓力和濃度的函數(shù)有代表性的進(jìn)行。 數(shù)據(jù)的特性曲線:極限壓力極限壓力O2 %100下層下層上層上層轉(zhuǎn)換區(qū)域：數(shù)據(jù)有重大分散轉(zhuǎn)換區(qū)域：數(shù)據(jù)有重大分散抵抗燃燒的材料: Ni200, Cu, Monel 400, etc. 抵抗能力較差的材料: Al, C.S., S.S., etc. 材料材料 ; 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)/尺寸尺寸; 溫度溫度 ; O2 %; 稀釋劑稀釋劑; 速度速度; 其他其他. 合金合金 桿桿

41、(1/81/2”), 管管 RT-1000C 25-100% N2/Ar/CO2 0-500 ft/s 促進(jìn)燃燒試驗(yàn)促進(jìn)燃燒試驗(yàn) - 試驗(yàn)參數(shù)試驗(yàn)參數(shù)316 不銹鋼不銹鋼 (1/8”, RT, 100%O2 ) 500 尺寸影響尺寸影響316 不銹鋼不銹鋼 (1/4”, RT, 100%O2) 725 碳鋼碳鋼 (1/8”, 177 C, 96%O2, 4%N2) 25 (不燃燒不燃燒) 溫度影響溫度影響碳鋼碳鋼 (1/8”, 1000 C, 96%O2, 4%N2)25 (100% 燃燒燃燒)碳鋼碳鋼 (1/4”, RT, 100%O2) 25 O2 濃度影響濃度影響 碳鋼碳鋼 (1/4”,

42、 RT, 93%O2, 7%Ar)80鋁鋁 (1/8”, RT, 100%O2) 30 稀釋劑影響稀釋劑影響鋁鋁 (1/8”, RT, 99.82%O2, 0.18% Ar) 115316L 不銹鋼不銹鋼 (1/2”, 99.5% O2) 靜止靜止/無流動(dòng)無流動(dòng) 1200 流速的影響流速的影響316L 不銹鋼不銹鋼 (1/2”, 99.5% O2) 流動(dòng)流動(dòng)(75 f/s) 0.77不持續(xù)燃燒銅101(99.9%)60 x60/0.190.330.36蒙乃爾40060 x60/0.190.0850.31316不銹鋼60 x60/0.190.0850.81304不銹鋼60 x60/0.170.0

43、850.99碳鋼60 x60/0.190.0850.95*NASA的試驗(yàn)結(jié)果TP大于10000psig(NFPA); 普萊克斯大于5000psig。- 鎳200是對尺寸最不敏感的材料，被認(rèn)為是最適用于薄尺寸工程部件（例如過濾器）的材料。（燃燒速率是在0.6MPa壓力下的數(shù)據(jù)）不同結(jié)構(gòu)合金的極限壓力 (MPa) 金屬3mm棒料12mm金屬絲69mm直徑管3mm板0.8mm板燒結(jié)型過濾器絲網(wǎng)鎳48.420.7-0.69蒙乃爾48.4-0.6948.448.4-38-69-黃銅48.40.1-不銹鋼3.5-6.9-0.16.935? 69 (10,000 psi) 9.46 20.7 (3000 p

44、si)10.3 2.1 (305 psi)13.9 2.1 (305 psi)試樣結(jié)構(gòu)/尺寸的影響 根據(jù)對鋁 6061，304/316不銹鋼， 9% Ni 的鎳鋼和1018 碳鋼的大量實(shí)驗(yàn)研究可知： 用類似的或稍微小的材料尺寸（壁厚相對于直徑）進(jìn)行試驗(yàn)，與棒狀試樣相比，管道試樣的可燃性較低，板狀試樣可能是可燃性最低的。 如果氧管道材料的選擇以棒材的可燃性為依據(jù)，會(huì)提供一個(gè)安全余量。根據(jù)促進(jìn)燃燒的性質(zhì)選擇材料 固體狀態(tài)的燃燒具有極大的多樣性，并且受到試樣結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件的巨大影響。 材料在氧中的點(diǎn)火和燃燒涉及非常復(fù)雜的反應(yīng)，在材料、環(huán)境或系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)上即使是不大的變化都會(huì)對點(diǎn)火和燃燒造成巨大的影響

45、。 金屬材料與液氧的兼容性 在Fushan, Bintulu 和 Highveld的空分裝置事故發(fā)生之前，大家認(rèn)為大多數(shù)金屬與液氧是兼容的。 Fushun 和 Bintulu 的事故表明：板式鋁熱交換器（BAHX）有可能被燒掉并產(chǎn)生“巨大能量釋放”從而引起重大爆炸。 Highveld 的事故證明：1-5/8英寸316不銹鋼閥體的籠式閥，在用于液氧時(shí)（P 從40降低到3bar）有可能被燒掉4050%。 在液氧中使用金屬金屬材料（特別是鋁和鋁合金）時(shí)需要特別注意。 在液氧中點(diǎn)火比在氣態(tài)氧中點(diǎn)火要困難的多（低溫?。?。 如果一種材料可以被點(diǎn)燃，它將劇烈地燃燒 爆炸?。鈶B(tài)氧增強(qiáng)供給和液氧膨脹形成的極大

46、體積）摩擦點(diǎn)火試驗(yàn) 沒有ASTM標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)。 NASA的試驗(yàn)方法是用于確定在氣/液氧中一對材料摩擦點(diǎn)火的閾值極限（Pv乘積）。 Pv（w/m2）：單位接觸面積上所產(chǎn)生的能量。）：單位接觸面積上所產(chǎn)生的能量。 Sulzer Brothers公司有一個(gè)類似的裝備，但具有不同的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)的應(yīng)用：氧系統(tǒng)/部件中具有摩擦運(yùn)動(dòng)（例如泵、壓縮機(jī)、軸承等）材料對的選擇和研發(fā)。 NASA的摩擦點(diǎn)火試驗(yàn)試驗(yàn)氣體進(jìn)試驗(yàn)氣體進(jìn)/出口出口軸軸固定試樣固定試樣轉(zhuǎn)動(dòng)試樣轉(zhuǎn)動(dòng)試樣試驗(yàn)腔試驗(yàn)腔氣態(tài)氣態(tài) O2同軸的一對固定和轉(zhuǎn)同軸的一對固定和轉(zhuǎn)動(dòng)軸，配置有特殊尺動(dòng)軸，配置有特殊尺寸管狀試驗(yàn)零件。寸管狀試驗(yàn)零件。摩擦試驗(yàn)數(shù)

47、據(jù) 試驗(yàn)金屬試驗(yàn)金屬 Pv* 乘積值乘積值 固定試樣固定試樣 轉(zhuǎn)動(dòng)試樣轉(zhuǎn)動(dòng)試樣 (W/m2 x 10-8)錫青銅錫青銅 錫青銅錫青銅 2.1, 2.2, -球墨鑄鐵球墨鑄鐵 WC-涂層涂層 41401.7, 1.8, 1.8錫青銅錫青銅304 不銹鋼不銹鋼0.95, 1.0, 1.2球墨鑄鐵球墨鑄鐵 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 6B0.82, 0.88, 1.1球墨鑄鐵球墨鑄鐵錫青銅錫青銅0.80, 1.4, 1.7球墨鑄鐵球墨鑄鐵Nitronic 600.44, 0.51, 0.75鋁青銅鋁青銅C355 鋁鋁0.29, 0.31, -青銅澆注巴氏合金青銅澆注巴氏合金蒙乃爾蒙乃爾 K-5000.09,

48、0.16, 0.19*在6.9 MPa的純氧中，以每分鐘17000的轉(zhuǎn)速，在逐漸增加負(fù)荷過程中發(fā)生點(diǎn)火時(shí)的Pv乘積值。* P 是作用于原始試樣表面的正常接觸壓力；v 是轉(zhuǎn)動(dòng)試樣上的平均線速度。粒子沖擊試驗(yàn) 沒有ASTM標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)。 NASA的試驗(yàn)方法是用于確定在氣態(tài)氧中材料對以音速或亞音速運(yùn)動(dòng)的粒子沖擊產(chǎn)生點(diǎn)火的敏感性。 數(shù)據(jù)的應(yīng)用：對于在預(yù)期的運(yùn)行結(jié)構(gòu)中有可能遭遇粒子沖擊工況的氧管道系統(tǒng)（例如管道、閥體、閥桿）和氧工藝反應(yīng)器的金屬材料的選擇和研發(fā)。粒子沖擊試驗(yàn)粒子注入器粒子注入器加熱的加熱的氣態(tài)氧氣態(tài)氧試驗(yàn)腔試驗(yàn)腔試樣試樣試樣夾持器試樣夾持器漸縮漸縮/擴(kuò)張噴嘴擴(kuò)張噴嘴- 系統(tǒng)增壓到系統(tǒng)增壓

49、到4000 psig ，速度達(dá)到音速；，速度達(dá)到音速；- 試樣溫度控制的目標(biāo)最高為試樣溫度控制的目標(biāo)最高為700K 。點(diǎn)火閾值極限用試樣溫度表示；點(diǎn)火閾值極限用試樣溫度表示；根據(jù)粒子的速度，可以使用兩種溫度目標(biāo)范圍。根據(jù)粒子的速度，可以使用兩種溫度目標(biāo)范圍。（壁厚：（壁厚：0.06”/1.5 mm） 粒子沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)- NASA/WSTF 材料材料 (C) 反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度 (F) 蒙乃爾蒙乃爾 400 329 625錫青銅錫青銅 307 585黃銅黃銅 346 655硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 600 332 6307% 鋁青銅鋁青銅 304 580硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 625 302 575球墨鑄鐵球墨

50、鑄鐵 202 395硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 718 202 395 耐熱合金耐熱合金 800 196 385316 不銹鋼不銹鋼 52 125304 不銹鋼不銹鋼 46 1156061 鋁合金鋁合金 -34 -30O&ED 05/99: 氧系統(tǒng)中鋁青銅的使用 鋁青銅（含鋁最高到14%）歷史上用于閥門、泵、壓縮機(jī)和壓力裝置中需要高強(qiáng)度的地方。 鋁青銅通過摩擦可容易地被點(diǎn)燃，對于促進(jìn)燃燒試驗(yàn)表現(xiàn)出較低的極限壓力（1/8英寸棒料為 200225psig）。 普萊克斯的工程指導(dǎo)中規(guī)定氧中使用的1/8英寸壁厚的鋁青銅，極限壓力為150psig。 O&ED 05/99:氧系統(tǒng)中鋁青銅的使用 鑒于

51、（含鋁513%）鋁青銅對于促進(jìn)燃燒試驗(yàn)的壓力極限過低，O&ED 05/99 給出的解決辦法是：氧充裝系統(tǒng)中與氧直接接觸的部件消除鋁青銅的使用；確定需要修改消除鋁青銅的范圍；在空分裝置、管道、客戶工程、氣體應(yīng)用和輸送系統(tǒng)所使用的材料中減少鋁的含量。O&ED 05/99:氧系統(tǒng)中鋁青銅的使用 在氣瓶充裝系統(tǒng)中： 新建或更新的充瓶系統(tǒng)中不得使用鋁青銅； 現(xiàn)有系統(tǒng)中更新零部件時(shí)不得使用鋁青銅； 對于不與氧直接接觸的零件，像填料函的螺母，仍允許使用，以達(dá)到需要的強(qiáng)度； 對于現(xiàn)有系統(tǒng)必須進(jìn)行調(diào)查以確定鋁青銅使用的范圍，將有助于確定是否需要整改。 O&ED 05/99:氧系統(tǒng)中鋁青銅

52、的使用 在空分裝置和管道系統(tǒng)中： 閥門和管件的結(jié)構(gòu)材料中許可的最大鋁含量減小到2.5%； 現(xiàn)有零部件不需要更新； 必須對所有的工程規(guī)格規(guī)范進(jìn)行修改更新，以反映該新要求。O&ED 05/99:氧系統(tǒng)中鋁青銅的使用 對于客戶工程、氣體應(yīng)用和運(yùn)輸系統(tǒng)： 閥門和管件的結(jié)構(gòu)材料中許可的最大鋁含量減小到2.5%； 現(xiàn)有零部件不需要更新； 必須對所有的工程規(guī)格規(guī)范進(jìn)行更新，以反映該新要求。O&ED 05/99:氧系統(tǒng)中鋁青銅的使用 現(xiàn)有庫存： 現(xiàn)有庫存的鋁青銅部件，凡不符合O&ED 05/99要求的，不得用于氧服務(wù)； 應(yīng)將它們盡可能地轉(zhuǎn)移到氮、氬或空氣的應(yīng)用場合。 用于氧管道系統(tǒng)的全

53、球行業(yè)指南 作為CGA和EIGA之間廣泛聯(lián)合的一個(gè)成果，在2002年制訂了用于氧管道系統(tǒng)的全球行業(yè)指南。 該行業(yè)指南（CGA G-4.4/EIGA 13/02/E）是在對由CGA G4.4 (1993) 和 EIGA規(guī)定的工程實(shí)施規(guī)范進(jìn)行協(xié)調(diào)整和后得到的。 CGA G-4.4；EIGA 13/02/E 和和 CGA G-4.4 (1993第第3版版)之間的主要差別是：之間的主要差別是： 擴(kuò)大了內(nèi)容目錄 CGA G-4.4 (2003第4版) 和EIGA 13/02/E中增加的內(nèi)容有： 清洗（第6章）； 氣站的設(shè)計(jì)和施工（第8章）：閥門、流量計(jì)、過濾器、儀表、屏障、氣體儲(chǔ)存等； 總體保護(hù)措施（第

54、10章）。 根據(jù)有沖擊和無沖擊兩種場合下，對于以工藝氣體速度為基礎(chǔ)的材料選擇提供了更詳細(xì)的分析說明。CGA G4.4 - EIGA IGC 13/02/E: 氧管道系統(tǒng)氧管道系統(tǒng)CGA G4.4 - EIGA IGC 13/02/E: 氧管道系統(tǒng) 與CGA G4.4 (1993 版) 相比，是一個(gè)更為全面“氧管道系統(tǒng)”的行業(yè)指南。 繪制出用于碳鋼和不銹鋼的壓力-速度曲線，并且與CGA G4.4-1993的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)一致。 按照“豁免壓力”和“最小厚度”對材料列表。 運(yùn)行在規(guī)定條件下的那些材料是免除速度限制的。CGA G4.4 - EIGA IGC 13/02/E: 氧管道系統(tǒng) 當(dāng) P3000ps

55、ig ；含氧量O235%（體積）時(shí)，對于由含鐵或不含鐵材料構(gòu)成的無碳?xì)浠衔锏南到y(tǒng)，速度限度可以豁免。（根據(jù)促進(jìn)燃燒試驗(yàn)，碳鋼和不銹鋼是阻燃的！） 該文件可以在網(wǎng)上下載。CGA G4.4 - EIGA IGC 13/02/E: 氧管道系統(tǒng)豁免壓力和最小厚度豁免壓力和最小厚度 合金合金 最小厚度最小厚度 (in) 豁免壓力豁免壓力 (MPa) 黃銅黃銅 沒有規(guī)定沒有規(guī)定 21 (3000 psig) 斯太立特斯太立特 6/6B 沒有規(guī)定沒有規(guī)定 3.6 (500 psig) 銅銅 沒有規(guī)定沒有規(guī)定 21 (3000 psig) Cu-Ni 合金合金 沒有規(guī)定沒有規(guī)定 21 (3000 psig)

56、 錫青銅錫青銅 沒有規(guī)定沒有規(guī)定 21 (3000 psig) 蒙乃爾蒙乃爾400/k-500 沒有規(guī)定沒有規(guī)定 21 (3000 psig) 鎳鎳 200 沒有規(guī)定沒有規(guī)定 21 (3000 psig)304/304L,316/316L,321,347 1/8 1.4 (200 psig)304/304L,316/316L,321,347 1/4 2.0 (290 psig) Carpenter 20 Cb-3 1/8 2.6 (375 psig) 410/430/X3NiCrMo 13-4 1/8 1.8 (250 psig) 17-4 PH (aged) 1/8 2.2 (300 psi

57、g)CGA G-4.4 (1993) 和CGA G-4.4 (2003) EIGA 13/02/E之間的主要差別最常用金屬列表如下完整的材料列表見 CGA G-4.4 和EIGA 13/02/E 的附件D。工程合金工程合金最小厚度最小厚度(mm)豁免壓力豁免壓力(MPa)不銹鋼（軋制）不銹鋼（軋制） 304/304L，316/316L，321，3473.181.4 304/304L，316/316L，321，3476.352.0鐵鑄件（不銹的）鐵鑄件（不銹的） CF3/CF8，CF3M/CF8M，CG8M3.181.4 CF3/CF8，CF3M/CF8M，CG8M6.352.0銅銅沒有規(guī)定21

58、鐵鑄件（可銹的）鐵鑄件（可銹的） 灰鑄鐵3.180.27 球墨鑄鐵3.180.45鎳合金鎳合金 蒙乃爾 400沒有規(guī)定21 蒙乃爾 K-500沒有規(guī)定21 鎳 200沒有規(guī)定21CGA G4.4 - EIGA IGC 13/02/E: 氧管道系統(tǒng) 圖圖1：用于氧氣材料的選擇（有沖擊場合）：用于氧氣材料的選擇（有沖擊場合）CGA G4.4 - EIGA IGC 13/02/E: 氧管道系統(tǒng)有沖擊場合的速度曲線： 對于碳鋼管道最高溫度為150；對于不銹鋼管道最高溫度為200。 如果進(jìn)行了危險(xiǎn)分析，碳鋼的溫度極限可以提高到200。 壓力極限最大為21MPa。“如果沖擊場所有可能存在，在新管道系統(tǒng)，閥

59、門，設(shè)備以及相關(guān)管道的設(shè)計(jì)中必須使用有沖擊的速度曲線?！盋GA G4.4 - EIGA IGC 13/02/E: 氧管道系統(tǒng) 圖圖2：用于氧氣材料的選擇（無沖擊場合）：用于氧氣材料的選擇（無沖擊場合）CGA G4.4 - EIGA IGC 13/02/E: O2 Pipeline Systems無沖擊場合的速度曲線: 對于碳鋼管道最高溫度為150；對于不銹鋼管道最高溫度為200。 如果進(jìn)行了危險(xiǎn)分析，碳鋼的溫度極限可以提高到200。 壓力極限最大為21MPa?！叭绻俣仍跓o沖擊曲線以上，在無沖擊場合也必須使用豁免材料。 CGA G4.4 - EIGA IGC 13/02/E: 氧管道系統(tǒng) 有沖擊的速度曲線： P (MPa) 0.3 P 1.5 V = 30 m/s (100 ft/s) 1.5 P 10 P*V = 45 Mpa-m/s 10 P 20 V = 4.5 m/s (15 ft/s) 無沖擊的速度曲線： P (MPa) 0.3 P 1.5 V = 60 m/s