氢气安全知识总结

1、氢气的危险特性

• 易泄漏

氢气的分子量仅有2，是自然界最轻的气体，标准密度（0℃，101.325kpa）是0.0899kg/m3，相对密度（空气，0℃，101.325kp）0.07。因此极易泄漏，泄漏后的氢气会聚集在空间顶部。

• 易燃易爆

氢气会与氧气、氯气等氧化性气体发生化学反应。在空气中，氢气的爆炸范围（v/v）4~75%, 在氧气中的爆炸范围（v/v）4~94%。氢气容易点燃，最小点火能量大约为0.017mj。这意味着，当氢气的浓度达到爆炸范围时，即使一根绣花针掉落在地上，也能引起爆炸。

• 燃烧时，火焰不易观察

氢气燃烧时产生的火焰为淡蓝色，在日光下几乎看不到。

• 高压燃烧

目前，氢气钢瓶的压力等级主要有150bar和200bar。在这两个压力下，一旦瓶体出现直径1毫米的孔隙，便会产生约2米长的火焰。

• 氢脆现象

氢气分子在压力作用下渗入金属材料的缺陷微观晶体结构，引起材料发生脆化，出现裂纹，导致氢气泄漏。

当了解了氢气的危险特性后，就需要对氢气的不同使用场景（如运输、生产）进行风险的识别与分析。

2、风险的识别与分析

危险与风险是不同的两个概念。

• 危险与风险的联系和区别

• 危险是事物的特性和本质

• 风险=危险带来的后果×可能性

• 风险识别与分析五步骤

• 危险源是什么？

• 担心的事件

• 事件发生的原因

• 事件的后果

• 针对原因、后果采取缓解措施。

• 举例说明—高压气瓶的风险识别与分析

3、从设计角度讲氢气安全

• 氢气安全设计的原则

• 尽可能减少氢气泄漏

• 防止氢气在密闭空间中积聚

• 防止氢气与空气混合形成可燃性混合气体

• 避免或减少点火源（手机信号、静电摩擦均可引燃氢气）

• 氢气安全设计要点

• 选材：

• 连接方式：

• 优选焊接方式

• 法兰连接：垫片耐温＞538℃，凹凸密封面形式

• 禁止使用胶粘剂连接方式，因为其不耐高温、不耐压

• 其它连接方式：锥形螺纹、卡套（tubing φ≤½”）。需要注意的是，螺纹连接时，也应采用耐高温材料。卡套连接的扭矩应遵守相应规定。

• 紧急切断阀，需具备远程或自动控制功能

• 氢气潜在泄漏的区域安装氢气探头，且安装于高处，因为氢气容易聚集在空间顶部。

• 良好的通风，否则一旦发生氢气泄漏，会形成爆炸性混合气体。

• 充足的泄爆面积

• 管道、设备维持正压，管道、设备设置低压报警

• 专门的氮气吹扫置换管道（dbb+单向阀，防止氢气逆流污染氮气）

• 防雷防静电、法兰跨接和接地

• 安保和现场监控

4、金属软管的注意事项

氢气事故统计和弱点分析都表明，无论在氢气充装过程还是客户现场使用氢气时，金属软管都是一个薄弱环节。设计、制造过程中的缺陷，使用过程中的不当行为，都有可能导致金属软管破裂，氢气泄漏发生火灾。

那么，金属软管的选择和使用需要注意哪些呢？

• 材质：316l波纹管+金属编织保护层

• 口径：φ≤10mm（同样压力下，口径越大，材料所受的应力越大，产生破裂的可能性就越大）

• 长度：l≤5m

• 连接方式：金属曲面密封+左旋螺纹

• 各种测试：耐压测试、密封性试验、液压循环试验（模拟使用状况，保证软管在使用寿命内的完整性。避免因疲劳导致软管破裂。）、爆破试验（检测软管最大的耐压程度）、弯曲循环试验

• 防甩保护安全绳

• 检查金属软管外部是否变形、保护层破损

• 每次使用时进行检漏

• 使用寿命原则上小于1年或者定义使用次数为1000~2000次

• 使用时应保持金属软管自然、舒服的状态，避免扭曲、拉伸、弯曲半径过小；

• 防止金属软管被拖拽

• tt充装口挡板+刹车

• 马凳现场锁定

• 车辆启动钥匙管理

5、发生氢气泄漏起火时怎么办？

• 立即通知控制室（按下紧急停车按钮，停止设备运行，切断上游气源）

• 尽可能关闭氢气泄漏源（长管拖车）

• 远离火区

• 在安全距离外用消防水系统冷却设备

6、从运行角度讲氢气安全

• 人员培训：充分、恰当的培训员工获得与所从事的工作相适应的知识、技能和经验教训。切记没有经过培训、考核合格的员工不能独立操作任何设备。

• 氢气站的安全规则制度

• 氢气安全知识

• 工艺流程、设备和主要阀门用途

• 应急处置方案

• 个人防护_ppe

• 不要穿化纤材质的衬衫和内衣，不仅因为化纤材质易产生静电，还因为一旦因起火导致化纤融化，会与皮肤发生黏连。

• 不要穿戴带铁或钉的安全鞋，因为带铁或钉的鞋子会与地面摩擦产生火花，点燃氢气。

• 便携式氢气探头

• 标准操作程序sop

• 紧急响应计划 

• 氢气站安保和人员进出管理

• 气站四周应用钢制栅栏包围、隔离；

• 气站入口处粘贴警示标志：氢气易燃易爆炸、禁止吸烟、禁止使用明火、手机等

• 未经授权禁止进入

7、q&a

1. 对氢气的储存有哪些建议吗？

1、考虑选址，远离明火；与周边的建筑物、设施保持一定的安全距离；2、良好的通风；3、在合适的位置安装氢气探头；4、消防设施：例如干粉灭火器等

2. 为什么镍合金不能用于氢气环境？

高镍合金材料容易发生氢脆现象。

3. 任何情况下都是“优选焊接”作为氢气的连接方式吗？

是的。焊接是最可靠的连接方法，缺点是不可拆卸。

4. 长管拖车进行充装时，车头必须开走吗？

不一定。但是要做好防拖曳的措施。

5. ss304不能使用的原因是什么？

ss304 材料可以在限制条件下使用于氢气环境，例如镍当量含量大于10.5%。但是国内的ss304材料镍当量一般小于10.5%，因此不建议使用。

6. 氢气置换需要多少次？

最终判断置换的结果是气体的残留浓度：氢气设备维修前用氮气置换，要求残留氢气浓度小于0.4%；维修后的设备在通入氢气前用氮气置换，氧含量小于1%。

7. 氢气着火时，关闭阀门会不会回火？

因为氢气分子量，流速很快，类似氢气泄漏发生的着火一般不会发生回火现象。只有预混方式的燃烧（氢气和空气预先混合后的燃烧）可能发生回火现象。

8. 高压软管两头可以有阻火器吗？

一般在高压软管两头不用安装阻火器。

9. 加氢站卸气高压软管有必要装拉断阀吗？

是的，加氢站卸气高压软管上要求安装拉断阀，防止软管意外拉脱时导致大量氢气泄漏。目前，tt充装金属软管上也被要求安装拉断阀。

10. 氢探头的安装标准

氢气潜在泄漏的区域都应安装氢气探头。氢气密度小于空气，易在高处聚集。一般氢气泄漏探头安装在可能的氢气泄漏点1~2米的高处，覆盖半径具体咨询探头供应商。

12. 如何防止空气进入管道内？

维持管道正压大于0.05mpa。为保险起见，正压建议大于0.2mpa。

13. 集装格氢气大量泄漏怎么办？

仍然是遵守氢气泄漏的应急处置方案：切断气源、撤离到安全区域、使用消防雾化水冷却设备和周围空气。如果集装格在通风良好地方，泄漏量小等情况下，建议关闭瓶阀切断气源。如果无法判断，建议撤离后用消防水冷却设备和周围空气，直到氢气排净为止。

14. 鱼雷车和汇流排连接后的实气置换标准？

一般先用0.5~0.8mpa氮气置升压、降压循环3~5次吹扫置换残留空气，确保氧含量小于1%；然后用氢气置换氮气，这是一个质量的问题，一般使用1.0~3.0mpa的氢气升压、降压循环2~3次即可。

15. 大流量氢气排空管道末端需要安装什么吗？

氢气放空管设计要点：1、排放口竖直朝上；2、防止雨水进入的措施；3、放空管氮气大于10~30nm3/h连续吹扫;4、国标要求放空口安装阻火器。

    16. 防止渗氢，压力变送器膜片是否需要镀金？

据我了解压力变送器膜片在工业氢气用途上不用镀金，选用sus316l材质。