气瓶安全技术培训教材DOCWord格式.docx
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第二节车用天然气加气站（100）
第三节车用天然气的充装（106）
第四节天然气汽车加气站常见故障及应急措施（108）
第九章移动式压力容器充装（111）
第一节常用术语（111）
第二节移动式压力容器的结构（111）
第三节移动式压力容器的安全附件（112）
第四节移动式压力容器的年度检查和定期检验（118）
第五节移动式压力容器的充装量（119）
第六节移动式压力容器充装操作一般要求（121）
第十章气瓶的装卸、储存与保管（125）
第十一章气瓶充装站的安全技术管理（127）
第一章气体基础知识
第一节物质的基本状态
一、分子、原子与元素
（一）、分子
构成物质且保持这种物质性质的最小微粒叫分子。
一切物质都是由分子组成的。
（2）、原子
组成分子的更小微粒叫原子。
在一定条件下分子能够分解成原子，分解后的原子将不保持原物质的性质。
有些物质的分子是由单个原子组成的，叫单原子分子，如惰性气体氦、氖、氩、氪、氙、氡等；
有些物质的分子是由两个原子组成的，叫双原子分子，如氢、氧、氮、氯等；
由两个以上原子组成的分子叫多原子分子，如二氧化碳、丙烷等；
（三）、元素
在化学中把性质相同的同一类原子叫做元素。
因此，元素就是同种原子的总称。
化学中采用一定的字母符号来表示各种元素，称作元素符号。
用元素符号来表示物质分子组成的式子，叫分子式。
例如：
氩的分子式是Ar，丙烷的分子式是C3H8等。
二、物质的基本状态
自然界中的物质通常以气态、液态、固态的形式存在。
任何物质在特定的条件下，都可以以气态、液态和固态的形式存在，并且可以以两种或三种状态同时存在。
固态：
有固定的形状和大小，密度最大，压缩性最小。
液态：
有一定的体积，无一定的形状。
气态：
无一定的体积和形状，有很大的压缩性，密度比液态、固态都小。
每一种状态都是分子的聚集。
当所处的外界条件发生变化后，物质由一种状态可以转变成另一种状态。
物质由一种状态可转变成另一种状态，我们称这种转变过程叫做“相变”。
三态的转变中存在的物理变化过程：
⑴气化：
物质从液态变成气态的过程。
在此过程中，要吸收大量的热。
气化有两种方式：
蒸发与沸腾。
液体开始沸腾时的温度叫沸点。
⑵液化：
物质从气态变成液态的过程。
⑶凝固：
物质从液态变成固态的过程。
⑷升华：
物质从固态不经液态直接变为气态的过程。
⑸溶化：
物质从固态变成液态的过程。
固体开始溶化时的温度叫熔点
第二节气体的概念
一、气体的概念
在环境温度（常温）及大气压（常压）的条件下，以气态存在的物质称为气体。
二、气体的状态参数
（一）温度：
（T）
温度是表示物质冷热程度的参数。
我们通常应用的温度有三种表示方法，即；
华氏温度（0F）；
摄氏温度（0C）；
绝对温度T（K）。
三种温度可用下式进行转换：
n℃=（5/9n+32）℉=（n+273.15）K
（二）压力（P）
单位面积上的作用力称为压力。
气体的压力是由于运动的气体分子撞击瓶壁而产生的。
压力的方向总是垂直于容器的器壁。
决定气体压力大小的因素有两个：
①与气体压缩程度有关；
②与气体的温度有关。
1、压力的法定计量单位：
⑴物理大气压。
它是温度为0℃时，纬度45°
海平面上大气的平均压力。
物理大气压也可称为标准大气压，单位符号为atm。
它与Pa关系是：
1atm=101325Pa。
⑵工程大气压。
它是工程技术上常用的压力单位。
工程大气压是指每cm2面积上作用1kg力而产生的压力，单位可用表示，单位符号为at。
⑶根据GB3102及国务院分布的《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》，规定压力的计量单位采用国际计量单位。
它的定义是每m2面积上作用1N的力而产生的压力，即1N/m2，记作Pa（帕斯卡-简称“帕”）。
在工程上，帕【斯卡】
（Pa）显得太小而很少使用，故常用千帕（KPa）、兆（MPa）作压力计量单位。
1KPa=1000Pa=103Pa
1MPa=1000000Pa=1000KPa=106Pa
2、常见的几种压力单位的换算关系如下：
1标准大气压（atm）=101325Pa
1工程大气压（at）=9.81×
104Pa=0.0980665MPa
1MPa相应于10个工程大气压（at）或标准大气压（atm）
3、绝对压力和表压力
工程大气压有绝对压力（简称绝压）和表压力（简称表压）之分，习惯上绝压以"
kgf/cm2..A"
表示，记为“ata”;
表压以"
kgf/cm2..G表示，记为“at表”。
绝对压力以压力等于零为测量起点，而表压力从当量当地的大气压力值为测量起点，测出的压力值实际上是相对压力。
简单地说，表压力就是用压力表测出的压力。
若把当时当地的大气压力近似地取作1kgf/cm2时，绝压“ata”与表压“at表”的关系是：
ata=at表+1。
所以，我们从压力表读到的压力值都比实际压力要小。
（三）质量体积（υ）
单位质量气体所具有的容积称为质量体积，又称为比容。
用符号υ表示，单位m3/kg。
单位容积的气体质量，称之为气体的密度，以ρ表示，则ρ=G/V（kg/m3）。
可见比容和密度互为倒数，即υ=1/ρ或ρ=1/υ。
三、气体的基本定律
气体的基本定律是表示气体状态发生变化时气体的状态参数P、V、T三者之间关系的定律。
（1）在一定温度下，气体的压力与质量体积成反比。
（2）在压力不变的条件下，一定质量的气体的体积与温度成正比。
（3）一定质量的气体若体积不变，其压力与温度成正比。
四、气体的气——液相变及相关概念
（一）气体的气——液相变平衡
当液体放在密闭容器中，随时均有液体分子通过液面进入上面空间，同时也有气态分子返回液体中。
前一现象称为液体的气化或蒸发，后一现象称为蒸气的液化或凝结。
气化速度决定于液体的温度,液化速度决定于空间中蒸气分子的密度，亦即决定于空间中这种蒸气之分压力。
如空间中别无其它气体，则这种蒸气的分压力即液面上的总压力。
到某一状态时，气化与液化速度相等，达到动态平衡，虽然两种过程仍在不断进行，但总的结果使状态不再改变，这时空间中的蒸气密度不再增加。
这时我们称之为气体的气——液相变平衡。
在密闭容器中，气、液两相达到动平衡，称为饱和状态。
液面上的蒸汽称为饱和蒸汽，压力称为饱和蒸汽压力，温度称为饱和温度。
（二）临界状态
在很多情况下，增加压力可以使气体液化。
但实验发现，当温度超过某一值时，即使再提高压力也无法再使气体液化，只有温度低于该值时，液化才有可能。
这个温度叫“临界温度”。
相应于临界温度下的液化压力叫“临界压力”。
对一定的物质,临界温度与临界压力有确定的数值。
在临界状态下饱和液体与饱和蒸气已没有区别，气化或液化不再分阶段，因此，相应于临界温度与临界压力的点叫“临界点”。
五、气体的化学物理特性
（一）分子式和分子量：
物质中能够独立存在，并保持物质的一切化物特性的最小微粒叫作分子，分子是由原子组成的，用元素符号表示分子的组成叫作分子式，例如：
O2、H2、CO2。
分子的相对质量叫分子量，例如：
O2:
16、H2:
2等。
（二）熔点：
固体物质开始熔化为液体时的温度称为熔点。
（三）沸点：
在一定的压力下（大气压）液体开始沸腾时的温度称为沸点。
（四）气体密度：
在一定温度、压力的条件下，单位容积气体气态的质量（kg/m3）。
（五）液体密度：
在一定温度、压力的条件下，单位容积气体液态的质量（kg/m3）。
（六）气液容积比：
在一定温度、压力条件下，单位质量气体的气、液容积比值。
（七）比容：
在一定温度、压力条件下，单位质量气体的容积m3/kg。
（八）燃烧爆炸性：
有些气体在空气（或氧气或其他气体中）具有一定含量时，一旦外界给予一定的条件（如火花、静电、遇热、撞击等）易产生燃烧爆炸；
有些气体到达一定温度条件时，产生自燃。
（九）毒性：
有些气体可以对人体器官产生毒害，严重的可致人死亡。
（十）腐蚀性：
有些气体可以对人体、物品、农作物产生腐蚀性伤害。
第二章瓶装气体
第1节常用术语
一、压缩气体：
永久气体、液化气体和溶解气体的统称。
二、瓶装气体：
以压缩、液化、溶解、吸附等方式装瓶储运的气体。
三、永久气体：
临界温度小于－10℃的气体。
四、液化气体：
临界温度大于或等于－10℃的气体，是高压液化气体和低压液化气体的统称。
五、高压液化气体：
临界温度大于或等于－10℃，且小于或等于70℃的气体。
六、低压液化气体：
临界温度大于70℃的气体。
七、溶解气体：
在压力下溶解于气瓶内溶剂中的气体。
八、吸附气体：
吸附于气瓶内吸附剂中的气体
九、易燃气体：
与空气混合的爆炸下限小于10％（体积比），或爆炸上限和下限之差值大于20％的气体。
十、自燃气体：
在低于100℃温度下与空气或氧化剂接触即能自发燃烧的气体。
十一、毒性气体：
泛指会引起人体正常功能损伤的气体。
十二、窒息气体：
当人或动物吸入时能引起窒息的气体。
十三、呼吸气体：
借助呼吸器供呼吸用的气体。
十四、医用气体：
用于治疗、诊断、预防等医疗用途的气体。
十五、特种气体：
为满足特定用途的气体。
十六、单一气体：
其他组分含量不超过规定限量的气体。
十七、混合气体：
含有两种或两种以上有效组份，或虽属非有效组份但其含量超过规定限量的气体。
第2节瓶装气体分类
我国已制定了国家标准GB16163《瓶装压缩气体分类》，气体的特性主要包括它的可燃性、毒性及腐蚀性等，标准中对所有的瓶装气体进行了数字编码（FTSC）。
根据编码数字，即可对该气体的特性一目了然。
FTSC是由“火灾的潜在可能性”（FirePotential）、“毒性”（Toxicity），“气体状态”（StateofGas）和“腐蚀性”（Corrosiveness）的英文字头组成。
FTSC数字编码用四位阿拉伯数字分别按顺序表示气体的上列四种特性。
即第一位数表示火灾的潜在可能性（简称燃烧性）；
第二位数表示气体的毒性；
第三位数表示气体在瓶内的状态；
第四位数表示腐蚀性。
而每一位数中的每一个阿拉伯数字都表示不同的特性。
我国气体按FTSC数字编码分类见表4.1
表2.1气体用FTSC数字编码的分类
F:
燃烧性（第一位数）
0
1
2
3
4
5
不燃（惰性）
助燃（氧化）
易燃：
爆炸下限小于10％（在空气中）的气体
自燃：
易燃气体在空气中的自燃温度小于100℃
强氧化性
易分解或聚合且是可燃的
T：
毒性（第二位数）吸入半数致死量浓度Lc50
无毒Lc50＞5000ppm（v/v）
毒200ppm（v/v）＜Lc50＜5000ppm（v/v）
剧毒Lc50≤200ppm（v/v）
S:
状态（第三位数）表示气瓶内气体在20℃的状态
6
压力小于3.5MPa的液化气体
压力大于3.5Mpa的液化气体
液化气体（从液相排出）
溶解气体（乙炔）
压力等于或小于3.5MPa的气相分离的气体
压力在3.5至30MPa的永久气体
压力在3.5至20MPa的永久气体或液相消失的高压液化气体
C：
腐蚀性（第四位数）
无腐蚀
酸性腐蚀、不形成氢卤酸的
碱性腐蚀
酸性腐蚀、形成氢卤酸的
注：
表中Lc是“致死浓度”（Lethalconcentration）的缩写。
下标50是表示在此浓度下试验，有半数（50％）以上的动物致死（动物一次染毒后，观察两周的结果）。
一、永久气体：
临界温度小于-100C的气体为永久气体。
永久气体在充装时以及在允许的工作温度下贮运和使用过程中均为气态。
永久气体共15种：
空气、氧气、氮气、氩气、氖气、氦气、氪气、四氟化碳、氟、一氧化氮、三氟化硼、氘、氢气、甲烷、一氧化碳。
按国家标准GB16163可将永久气体分为：
可燃无毒；
可燃有毒；
助燃、无毒和具有氧化性；
助燃、无毒和具有强氧化性；
具有强氧化性和腐蚀性、；
不燃、有毒和腐蚀性；
不燃、无毒和无腐蚀性共七类气体。
二、液化气体：
临界温度大于或等于-100C的气体，是高压液化气体和低压液化气体的统称。
（一）高压液化气体：
临界温度大于或等于-100C且等于或小于700C的气体，共16种，如：
氙、二氧化碳、乙烷、乙烯等。
此类气体充装时为液态，但在允许的工作温度下储运和使用过程中随着温度的升高，超过临界温度时蒸发为气体。
（二）低压液化气体：
临界温度大于700C的气体。
共38种，如：
氯、氨、二氧化硫、硫化氢、丙烷、丙烯、二甲醚、正丁烷、异丁烷、丁烯、丁二烯等。
此类气体充装时以及在允许的工作温度下储运和使用过程均为液态
三、溶解气体：
国标GB16163《瓶装压缩气体分类》规定：
在压力下溶解于气瓶内溶剂中的气体为溶解气体。
溶解乙炔是最具有代表性的溶解气体。
溶解乙炔的临界温度为36.30C，常温下加压极易液化，但性质很不稳定，若像永久气体和液化气体那样装瓶时，稍给能量，如过分振动撞击，就可能发生爆炸。
因此必须将乙炔加压溶解于气瓶的溶剂中。
四、液化石油气：
由于液化石油气具有易燃易爆的特性，且使用广泛，其造成燃烧爆炸事故的可能性大。
为此国家有关部门将液化石油气从其他瓶装气体中分离出来，加强管理。
液化石油气的主要成分有：
丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷、丁烯、丁二烯等。
五、混合气体：
混合气包括自然合成和人工制成的混合气（二元或多元混合气）。
混合气体按其瓶内的状态分为气态混合气和液态混合气两组。
（一）气态混合气，又分为以下两组：
1、不燃混合气体，包括稀有气体混合气和空气混合气体。
2、可燃混合气体，包括城市煤气、水煤气以及气态可燃气体的混合气体。
如：
液化石油气（LPG）。
（二）液态混合气，又分为以下两组：
1、不燃混合气体，包括制冷剂以及环氧乙烷和氟氯烷的混合气体。
2、可燃混合气体，如：
混合气体按用途来分有：
机动车排放废气测量混合气；
环保监测混合气；
爆炸性气体仪表校正混合气；
食品保鲜混合气；
烃类混合气；
激光混合气；
检漏混合气；
半导体制备电子混合气；
电光源混合气；
医疗混合气；
水分测量和监控混合气；
放射性及稳定性同位素混合气；
燃料模拟气；
消毒焊接和工业气体混合气；
高压混合气；
其它混合气等。
六、特种气体：
有时也称为稀有气体。
主要包括电子气体和标准气体两大类，它是集成电路制造和大型石油化工装置正常运行必不可少的重要材料。
（一）电子气体。
如集成电路制造、IC生产线、硅片的加工，需要品种繁多的高纯、超高纯特种气体。
（二）标准气体。
在物理、化学、生物和工程领域中用于校准测量仪器的过程、评价测量的准确度和检测试验室的检测能力；
确定材料或产品的特性量值，进行质量仲裁。
第3节瓶装气体的危险特性
一、瓶装气体的可燃性：
凡与氧气（或其它氧化性气体）能化合的气体，都称为可燃性气体。
在瓶装气体中，可燃性气体约占一半，且以烃类气体居多。
可燃性通常是以在空气中的爆炸范围来表达的。
乙炔在空气中的爆炸范围为2.5-81%（体积百分比）,氢在空气中的爆炸范围为4.0-75%。
大多数在爆炸范围内的可燃性气体与空气的混合物，都有可能发生燃烧爆炸并放出大量的能量。
二、瓶装气体的氧化性：
凡与氧接触的设备、管道和工、器具不得沾有油污或其它易燃物。
氧与可燃性气体能够形成具有爆炸性的混合气体。
同样，氯和甲烷等烃类气体混合时，在日光照射下即能发生剧烈反应，甚至爆炸，氯与氢等可燃性气体混合时，受日光或灯光照射会发生燃烧爆炸，所以不能忽视氧化性气体。
三、瓶装气体的窒息性：
除氧气外，其它所有气体均有窒息性危险。
虽然有些气体并无特殊的毒性，但是它们的危险性只是在高浓度时，使人吸入的空气中氧的分压降低，因而引起缺氧而窒息。
液化气体是这些气体中危险性最大的，因为它们在泄漏时，会迅速氧化而使局部出现缺氧气氛。
四、瓶装气体的毒性：
在瓶装气体中有许多气体，特别是液化气体及其蒸汽都有是有毒的。
瓶装气体的毒性各异。
例如，氧化氮会在鼻子感觉不到，或亦不刺激咽喉的浓度，使人中毒。
又如氯、氨、二氧化硫等毒性气体的作用很强烈，瞬间即能引起对人体反自学成才。
大多数毒性气体具有潜伏作用，人体无法感觉到它们的侵袭，须经过长时期之后才会发现。
五、瓶装气体的腐蚀性：
在瓶装气体中有些气体与设备、管道气瓶接触会起腐蚀作用，如氰化氢、溴化氢、硫化氢等酸性气体及氨等到碱性气体，这类气体的腐蚀作用，在有水分时将会增强。
另外，的有气体本身无腐蚀性，但在混合杂质时即对金属起腐蚀作用。
例如，瓶装一氧化碳，由于含有微量二氧化碳和水分，即对气瓶产生应力腐蚀，轻者使气瓶穿透，重者使气瓶爆炸。
六、瓶装气体的化学不稳定性：
在瓶装气体中有少数气体的化学性很不稳定，易于分解与聚合，并有可能因此而发生爆炸。
第三章气瓶基础知识
第1节气瓶的分类
一般把容积不超过1000升，用于储存和运输永久气体、液化气体、溶解气体或吸附气体的瓶式金属或非金属的密闭容器叫做气瓶。
气瓶的分类
一、按压力分类：
压力类别
高压
低压
公称工作压力（MPa）
30、20、15、12.5、8
5、3、2、1
水压试验压力（MPa）
45、30、22.5，18.8、12.0
7.5、4.5、3、1.5
二、按容积分类
小容积气瓶：
12升（含12升）以下为小容积气瓶。
中容积气瓶：
12升以上至100升（含100升）为中容积气瓶。
大容积气瓶：
100升以上为大容积气瓶。
三、按特种设备检验检测机构核准规则分类
1、PD1无缝气瓶（充装永久气体和高压液化气体）
2、PD2焊接气瓶（多为充装低压液化气体的气瓶）
3、PD3液化石油气钢瓶（混合液化石油气专用）
4、PD4溶解乙炔气瓶
5、PD5特种气瓶（缠绕、低温、车载等）
第二节气瓶的结构型式
1、钢质无缝气瓶
2、焊接气瓶--瓶体有焊缝的气瓶
3、液化石油气钢瓶
第三节气瓶的技术参数
一、气瓶的公称工作压力
气瓶的公称压力：
对于盛装永久气体的气瓶，是指在基准温度时（一般为200C）盛装气体的限定充装压力；
对于盛装液化气体的气瓶，是指温度为600C时气瓶内气体压力的上限值（液化气体压力的上限值除和温度有关外，不与充装系数有关）。
盛装高压液化气体的气瓶其公称工作压力，不得小于8MP。
盛装毒性为极度和高度危害的液化气体的气瓶，其公称工作压力的选用应适当提高。
表3-1常用气体气瓶公称工作压力
气体类别
公称工作压力MPa
常用气体
永久气体
Tc＜-10℃
30
空气、氧、氢、氮、氩、氦、氖、氪、甲烷、煤气、天然气（压缩）、氟等
20
15
空气、氧、氢、氮、氩、、氦、氖、甲烷、煤气、三氟化硼、四氟甲烷（R-14）、一氧化碳、一氧化氮、氘（重氢）、氪等
液化气体Tc≥-10℃
高压液化气体
-10℃≤
Tc≤70℃
二氧化碳、一氧化二氮（氧化亚氮）、乙烷、乙烯、硅烷、磷烷、乙硼烷等
12.5
氙、一氧化二氮（氧化亚氮）、六氟化硫、氯化氢、乙烷、乙烯、三氟氯甲烷（R-13）、三氟甲烷（R-23）、六氟乙烷（R-116）、1.1二氟乙烯（偏二氟乙烯）（R-1132a）、氟乙烯（R-1141）、三氟溴甲烷（R-13B1）等
8
六氟化硫、三氟氯甲烷（R-13）、1.1二氟乙烯（偏二氟乙烯）（R-1132a）、六氟乙烷（R-116）、氟乙烯（R-1141）、三氟溴甲烷（R-13B1）等
低压液化气体Tc＞70℃
5
溴化氢、硫化氢、碳酰二氯（光气）、硫酰氟等
3
氨、二氟氯甲烷（R-22）、1.1.1三氟乙烷（R-143a）等
2
氯、二氧化硫、环丙烷、六氟丙烯、二氟二氯甲烷（R-12）、1.1二氟乙烷（R-152a）、氯甲烷、二甲醚、二氧化氮、三氟氯乙烯（R-1113）、溴甲烷、氟化氢、五氟氯乙烷（R-115）等
1
正丁烷、异丁烷、异丁烯、1-丁烯、1.3丁二烯、一氟二氯甲烷（R-21）、四氟二氯乙烷（R-114）、二氟氯乙烷（R-142b）、二氟溴氯甲烷（R-12B1）、氯乙烷、氯乙烯、溴乙烯、甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、乙烯基甲醚、环氧乙烷、八氟环丁烷（R-C318）、（顺）2-丁烯、（反）2-丁烯、三氯化硼（氯化硼）、甲硫醇（硫氢甲烷）、三氟氯乙烷（R-133a）等
二、气瓶的公称容积
气瓶的公称容积以其水容积标记也就是气瓶内腔的实际容积，单位为升，符号为：
L。
标准规定：
小容积气瓶：
中容积气瓶：
气瓶安全监察规程规定气瓶公称容积为：
0.4L--3000L
（一）钢质无缝气瓶的公称容积
钢质无缝气瓶属于小容积气瓶和中容积气瓶，有小到0.4L大到80L的，但以40L的气瓶最为常见。
表3-2钢质无缝气瓶的公称容积系列
类别
水容积（L）
小容积
0.4、0.7、1.0、1.4、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、6.3、7.0、8.0、9.0、10.0、12
中容积
20.0、25.0、32.0、36.0、（38.0）*、40.0、45
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