【正文】 壓力下，液氧沖擊試驗；壓力下液氧 /氣態(tài)氧沖擊試驗（點火） l 絕熱壓縮（壓力波沖擊）試驗（點火，評估材料或壓力部件） l 填料環(huán)試驗（燃燒 /損壞可能性，評估部件） l 促進燃燒試驗（燃燒） l 摩擦試驗（點火） l 顆粒沖擊試驗（點火） 材料選擇的先后順序 ? 消除點火 – 選擇在給定運行條件下點火可能性最低的材料。 ? 氧兼容性試驗方法概述。 Problems! 氧的反應(yīng)性是其價值之源，也是其問題之源！ ―氧兼容性 ” 的定義 (ASTM) 在用戶可以接受的風險水平之內(nèi)，一種物質(zhì)與氧和潛在點火源兩者在預(yù)期的壓力和溫度下可以共存的能力。 ? AIT試驗可以參考 ASTM (G72), BSI (3/4N 100), BAM and CEN。 用于非金屬材料選擇的數(shù)據(jù)在低壓時有可能產(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。 ? 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。 絕熱壓縮部件試驗的優(yōu)點 ? 在接近復(fù)制的運行條件下進行實際的部件試驗。 EPDM, 硅樹脂。當軟管長度大于 4英尺時，冷卻器長度的選擇必須符合 “ ” 的設(shè)計指南（見IMSSOCSB ）。 BAM的墊片填料環(huán)試驗如何進行 ? ? 兩個不銹鋼管道之間的做法蘭并加入墊片。 ? 大多數(shù)金屬在燃燒時產(chǎn)生凝聚的氧化物，而不會產(chǎn)生可以稀釋附近氧氣的氣體。 2500 psig 鋁 鉛熱熔保險絲 促進燃燒數(shù)據(jù) 材料 (1/8‖ 桿料 ) 蒙乃爾 400/K500 Cu, Ni, Co, CuNi 合金 黃銅 , Sn/Si/P 青銅 海恩斯 188/242, 哈斯合金 C22 440C ., Inconel 600, 哈斯合金 C276 316/304 不銹鋼 鋁青銅 1018 碳鋼 Al, 6061 鋁合金 Ti/Ti6Al4V 極限壓力 (psia) 10,000 10,000 7,000 5,000 2,5003,000 500 200 30 25 1 促進燃燒數(shù)據(jù) ? 按照 G124，促進燃燒試驗是在靜態(tài)下，作為氧壓力和濃度的函數(shù)有代表性的進行。 ? 材料在氧中的點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)運行狀態(tài)上即使是不大的變化都會對點火和燃燒造成巨大的影響。 ? 數(shù)據(jù)的應(yīng)用：對于在預(yù)期的運行結(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)。 Oamp。 工程合金 最小厚度 (mm) 豁免壓力 (MPa) 不銹鋼（軋制） 304/304L， 316/316L， 321， 347 304/304L， 316/316L， 321， 347 鐵鑄件（不銹的） CF–3/CF–8， CF–3M/CF–8M， CG–8M CF–3/CF–8， CF–3M/CF–8M， CG–8M 銅 沒有規(guī)定 21 鐵鑄件（可銹的） 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鎳合金 蒙乃爾 400 沒有規(guī)定 21 蒙乃爾 K500 沒有規(guī)定 21 鎳 200 沒有規(guī)定 21 CGA EIGA IGC 13/02/E: 氧管道系統(tǒng) 圖 1：用于氧氣材料的選擇（有沖擊場合） CGA 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℃ 。 F) P2,T2,V2 = 實際狀態(tài) (400 psig, 100 176。 ? 要全面實施，需要仔細地檢查和對照（例如豁免壓力，豁免材料屏障材料等）。 ? 運行在規(guī)定條件下的那些材料是免除速度限制的。 Oamp。 摩擦試驗數(shù)據(jù) 試驗金屬 Pv* 乘積值 固定試樣 轉(zhuǎn)動試樣 (W/m2 x 108) 錫青銅 錫青銅 , , 球墨鑄鐵 WC涂層 4140 , , 錫青銅 304 不銹鋼 , , 球墨鑄鐵 硬質(zhì)合金 6B , , 球墨鑄鐵 錫青銅 , , 球墨鑄鐵 Nitronic 60 , , 鋁青銅 C355 鋁 , , 青銅澆注巴氏合金 蒙乃爾 K500 , , *在 MPa的純氧中，以每分鐘 17000的轉(zhuǎn)速，在逐漸增加負荷過程中發(fā)生點火時的 Pv乘積值。 （燃燒速率是在 ） 不同結(jié)構(gòu)合金的極限壓力 (MPa) 金屬 3mm 棒料 1~2mm 金屬絲 6~9mm 直徑管 3mm 板 板 燒結(jié)型 過濾器 絲網(wǎng) 鎳 蒙乃爾 銅 青銅 3869 黃銅 不銹鋼 35? 鋁合金 材料組分 /合金元素的影響 ? 金屬 /合金的可燃性與其組分 (合金元素 )關(guān)系極大，但這種關(guān)系不能從一個混合規(guī)律進行外推使用。 % O2 2022 psig。 – BS 3N 100 SIT 試驗：沒有部件試驗，只能確定在最大工作溫度 (90oC)下的使用壓力。 ? 如果含有任何聚合物的部件要用于氧系統(tǒng)，必須對它進行徹底的脫脂，達到 50 mg/m2的清潔程度。（批準的機構(gòu)包括： BAM, AL/巴黎， DNV (奧斯陸 /挪威 ), WHA, 或 NASA/WSTF ） ? 低風險部件的安裝應(yīng)符合 BOC最佳實施規(guī)范。 運行與工程指令 Oamp。 部件的絕熱壓縮試驗 ? 在某些系統(tǒng)改造過程中， 絕熱壓縮試驗可以用于 評估壓力部件（例如閥門，調(diào)壓器，軟管等）的氧兼容性。 液氧機械沖擊試驗 (ASTM D2512) ? 用于研究在大氣壓下有機械沖擊能量影響的條件下材料與液氧兼容性的標準試驗方法 ? 以 ABMA型沖擊試驗機為基礎(chǔ)進行設(shè)計。 ? 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。 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)進行： （ 這些性質(zhì)是根據(jù)給定運行條件和可能的點火機制通過相關(guān)的氧兼容性試驗確定的 ） ? 自點燃溫度 （ AIT） ： AIT試驗和 Pot維持試驗 ? 燃燒熱： 燃燒發(fā)熱量測試 ? 氧指數(shù) （ .） ： 氧指數(shù)試驗 ? 液氧和氣氧中機械沖擊的敏感性 ： 液氧機械沖擊試驗和氣氧機械沖擊試驗 ? 抗絕熱壓縮能力： 氣氧壓力波沖擊試驗 ? 法蘭墊片損壞可能性： 墊片環(huán)形試驗 非金屬與金屬的對比 非金屬材料（除無機材料外） ? 絕大多數(shù)有機材料，包括聚合材料，油 /脂，和碳氫化合物在大氣壓下的富氧氣氛中是可燃的。 ? 氧化劑，大多數(shù)材料可以與氧反應(yīng)。 氧的性質(zhì) ? 最普通的元素（空氣中含量為 21%）。 ? 墊片材料（ 有 /無 壓縮石棉纖維 ）： ? 油 /脂 /潤滑劑 /密封劑：機械零件，螺紋接頭等。 – BAM: 最小 160℃ 加 100℃ 的安全余量。 氧指數(shù)試驗 O2 進 N2 進 O2/N2 混合氣 玻璃珠 點火器（丙烷槍） 玻璃園柱塔 (試驗腔 ) 試驗樣品 : 聚合物， 服裝材料， 油 ， 不揮發(fā)性殘余物，等。 ? 運行原理類似于 BAM的絕熱壓縮試驗和 CEN的氣氧壓力波沖擊試驗（ CEN/TC268/WG2）。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。 運行與工程指令 Oamp。 醫(yī)用氧系統(tǒng) /呼吸器 ? 原則上，運行在 18barg以下的清潔氧系統(tǒng)是難以通過絕熱壓縮點火的。 ? 實質(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。 % O2 2022 psig。 Carbon Stee ls, Al Alloys , Stai nless Stee ls, and Ot her Me tal s O2 Concentration (%) ThresholdP. (p si) ? C Burn No Burn 金屬絲網(wǎng)促進燃燒能力的等級 金屬 網(wǎng)孔 /金屬絲直徑 極限壓力， MPa 燃燒速率， cm/s 鎳 200(≥%)* 60x60/ 不持續(xù)燃燒 銅 101(≥%) 60x60/ 蒙乃爾 400 60x60/ ≤ 316不銹鋼 60x60/ ≤ 304不銹鋼 60x60/ ≤ 碳鋼 60x60/ ≤ *NASA的試驗結(jié)果 TP大于10000psig(NFPA)。 ? Sulzer Brothers公司有一個類似的裝備，但具有不同的設(shè)計結(jié)構(gòu)。 Oamp。 CGA EIGA IGC 13/02/E: 氧管道系統(tǒng) CGA EIGA IGC 13/02/E: 氧管道系統(tǒng) ? 與 CGA (1993 版 ) 相比，是一個更為全面 “ 氧管道系統(tǒng) ” 的行業(yè)指南。 Key Differences btw CGA (3rd Ed., 1993) amp。 圖 1 流量 scfh 400,000 400,000 運行溫度 F 100 100 運行壓力 psig 400 400 管道尺寸 inches 4 4 管道內(nèi)直徑 inches 計算 三通管 三通管 管道截面積 sq. ft 實際流量 acfm 實際流速 ft/s 無沖擊場合流速公式 ft/s 188,000xP^() N/A 有沖擊場合流速公式 (1) ft/s 94,000xP^() 22,500/P 無沖擊場合流速 ft/s N/A 有沖擊場合流速 ft/s 結(jié)果 需要豁免材料 許可非豁免材料 注釋：按照 CGA ，有沖擊場合許可流速是無沖擊場合許可流速的一半。 “ 如果沖擊場所有可能存在，在新管道系統(tǒng)，閥門，設(shè)備以及相關(guān)管道的設(shè)計中必須使用有沖擊的速度曲線。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 Oamp。 （壁厚： ”/ mm） 粒子沖擊試驗數(shù)據(jù) NASA/WSTF 材料 (176。 – Highveld 的事故證明： 15/8英寸 316不銹鋼閥體的籠式閥，在用于液氧時（