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危化品输运管路连接和脱离时杂散电流的隐患

导静电软管,连接储罐管道与槽车 - 储罐管道、槽车均良好接地 - 连接接头处脱离连接时,闪燃了!

   


根据燃烧三要素:可燃物
+空气+引燃物,分析:

1 可燃物:当装卸软管、装卸臂与槽车或管道接头连接脱离时,易燃易爆易挥发物的残余大量存在 特别是采用快锁接头、法兰等非密闭接头的情况下;

2 助燃物(空气/氧气/氧化剂等):易燃易爆挥发物的残余,可与空气接触混合,形成可燃可爆气氛

3 引燃物:当装卸软管、装卸臂与槽车或管道接头连接或脱离瞬间,达到火花隙距离。静电泄放或杂散电流,可击穿火花隙,产生电火花,成为引燃物。

 

对于作为引燃物静电(放电火花),通常已经采取了足够有效的方法加以防范;并从根本上消除了静电集聚,瞬间泄放的隐患。通常措施包括,

1 采用导静电软管避免流动液体产生的静电集聚于软管内壁和管体

2 软管两端的槽车和/或设施均已良好接地

 

然而,对于导静电软管、装卸臂连接储罐和/或槽车,因杂散电流在火花隙产生(电流)放电火花,并进而引燃挥发性物料与空气混合物,造成闪燃的隐患,也有必要特别加以注意,并力争加以消弭。


杂散电流是指沿非规定通路流动的电流。所谓非规定通路,包括大地、管线以及别的与大地连通的金属物体或结构。杂散电流可是连续的或间歇的、单向的或者交变的,并且通常分布在多条并联通路上,其强度与各自通路的电阻成反比。


杂散电流有时是由于电力电路故障产生的,比如漏电;也可能是故意设置的,如用于管线或其它埋地结构的阴极防护,比如槽车装卸登车台,管廊架的阴极防护系统,还有船体与水体之间的阴极防护;或者是某些场合所固有的,如某种动力系统中的回路电流以及由于埋地的金属物体腐蚀而产生的电流。


动力系统中的杂散电流没有确定的电压和电流限制,通常其电压不会超出击穿固定电极间空气隙的所需值。但是当电极接触和分离时,通常能导致瞬时的能引燃的放电;或者当电势超过大约
35V时,产生持续的电弧这都是危险的。阴极保护电流具有相同的一般特性,除了输入的电压相对较低,引燃火花的危险性也较小。


另一个杂散电流源是金属与土壤接触的电蚀作用。这类电流可以沿着埋地管线从与一种泥土的接触点流向与另一种泥土的接触点。


电磁辐射也可能在装置设施管道中引发杂散电流,即空间电磁场变化,金属构件穿越切割磁力线,而在金属构件中产生电流。

 

储罐、装置、设施、管道等确实都做了接地处理,静电泄放以及杂散电流都可以被引入接地点。根据《防止静电事故通用导则》,“静电导体与大地间的总泄漏电阻值在通常情况下均不应大于1x106。每组专设的静电接地体的接地电阻值一般不应大于100,在山区等土壤电阻率较高的地区,其接地电阻值也不应大于1000。”


《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2018 要求:

9.3.1 对爆炸、火灾危险场所内可能产生静电危险的设备和管道,均应采取静电接地措施。

9.3.6 每组专设的静电接地体的接地电阻值宜小于100Ω。

 

正是由于储罐、装置、设施、管道等存在着“不大于100”的接地电阻,当软管或者装卸臂将接地电阻更低的槽车或者其它装置接入时,前者的静电及杂散电流就会通过软管或者装卸臂的电流通路,流入接地电阻较低的槽车或其它装置,并泄放。

 

如果静电及杂散电流是单次、间歇而非持续的,当接入瞬间,会产生瞬间电流而消失;瞬间电流会在对接时产生火花。如果静电及杂散电流是持续的,则不仅在对接时会产生火花,其持续电流在软管或者装卸臂脱离时,也会拉出火花。

 

根据中华人民共和国石油天然气行业标准SYT 6319-2016 《防止静电、雷电和杂散电流引燃的措施》,对“管线、岔线轨道、码头管线等”拆开时防范杂散电流引发的电弧火花,分别提出了建议措施:

 

管线

如果已知或怀疑存在杂散电流,就可以先在拆开处跨接一条短而粗的导线或者跨接线,以减少发生引燃的可能性。管线拆开的程序与移动阀门或插入阀芯时所要求的程序相同。为了有效起见,电气连通必须是低电阻的。导线与管线的接触必须是最小电阻的方式。

 注:当可能存在烃类和杂散电流时,拆除或更换阀门或阀芯应采取以下步骤:

1) 连接电气连通电缆。

2) 拆除阀门或阀芯(或打开管线)(安装阀门或阀芯时,步骤1和步骤2的先后秩序应相反。)

3) 打开管线的同时,拆去电气连通电缆,在没有可燃混合物存在的场合,断开旁路连接。

岔线轨道

由于杂散电流的原因,用于岔线轨道上的铁路槽车装点的管线,其电势可能 与铁轨的电势不同。杂散电流可以在管线或铁轨上流动。在铁路槽车连接断开时,可能会产生杂散电流,通常的防护措施是至少把一条铁轨和装卸设施的管线电气连通。

在装卸设施和现场连接管线之间,使用绝缘的管接头可为防止杂散电流侵入铁轨和流入管线系统提供额外的保护。

 

岔线轨道可以同带电的主干线连接,还可与电气铁道交叉,并且在某些情况下可以装设轨道电路信号系统。在所有这类情况中,岔线轨道的铁轨接点处应装设绝缘连接器,以使该轨道和所有轨道的电流回流源完全绝缘。在输送可燃性液体的时候,这些绝缘连接器不应跨接。

 

码头管线

如果在管线系统中存在杂散电流,由于船体对地()的电阻非常低,油轮装油软管在拆装时就有可能产生电弧。

在这种情况下,如果在码头管线系统中使用一条低电阻的接地线,就可使油轮软管中的杂散电流大大减少。但是,在为防止码头结构或船体腐蚀而使用阴极保护设施的场合,管线接地会增加轮船软管中的杂散电流。

 

在管线立管和软管的连接中使用绝缘法兰是保证软管拆装时不在软管拆装点出现电弧的最好方法。当杂散电流产生于岸上设施时,在码头管线系统的岸端设置绝缘法兰是有效的。应在使用绝缘法兰,以防止在连接处产生电弧,并防止杂散电流或阴极保护电流在码头及上岸管线之间流动。当油船和码头管线使用串接的柔性软管连接时,一个代替绝缘法兰的办法是在每个串接软管中具有一段非导电软管,以隔断油船和码头间的电流。如果使用绝缘来防止杂散电流时,所有如金属法兰等导体,由于能够聚集静电而不应在装卸管线中被绝缘。例如使用不只一段非导电的软管时,就有可能有多个法兰或连接器被绝缘。

 

船岸连接使用绝缘法兰阻绝杂散电流流动,防止软管、装卸臂脱离时电弧火花的作业标准,也是国际危化品船运安全标准所要求的,例如,

Guide for Implementation of International Safety Guide for Oil Tankers (ISGOTT) GUIDE FOR IMPLEMENTATION OF INTERNATIONAL SAFETY GUIDE FOR OIL TANKERS (ISGOTT) FEBRUARY 2016 国际油船和石油终端码头安全指南 ISGOTT(由国际海运联盟ICS、国际港口协会IAPH、石油公司国际海事论坛OCIMF共同制定)

 

 

由于公路槽车装卸管线,软管或装卸臂等,不可设置绝缘法兰或非导电管段,其整体电阻率按要求必须至少小于10(5);当连接在储罐管道与槽车或其它装置之间时,其两侧的接地电阻既不平衡相等,又极可能大大高于10,最容易形成杂散电流和静电泄放的通路;而且在目前操作规范中是无法避免的。

   

 

对于槽车装卸管线,

1 应采用无滴漏干式脱离阀,消除易燃易爆物料残余挥发物,消除燃烧三角的重要元素 可燃物

2 应采用耐火型软管,避免在极端情况发生时,软管烧蚀破裂,物料外泄火上加油;特别对于火焰易于爬窜的底部软管装车臂上的垂悬软管,更应全面采用。

  


对于火焰易于爬窜的底部软管装车臂上的垂悬软管,应采用耐火型软管;避免导静电管线脱离连接时因杂散电流造成的电流放电引发闪燃、闪爆,软管烧裂易燃易爆物料泄漏,因小火引发大火,造成二次灾害。





 

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