ریسک‌های ایمنی پرکردن؟ پر کردن سیلندر اکسیژن به درستی

درک خطرات آتش‌سوزی در فرآیند پر کردن سیلندر اکسیژن

علم پشت فرآیند پر کردن سیلندر اکسیژن و احتراق

پر کردن سیلندرهای اکسیژن، زمینه‌ساز وقوع واکنش‌های اکسیداسیون سریع می‌شود. معمولاً هنگامی که درباره هوای معمولی با سطح اکسیژن حدود ۲۰٫۹ درصد صحبت می‌کنیم، آتش نیاز به ترکیب دقیقی از سوخت، گرما و اکسیژن دارد تا شعله‌ور شود. اما وقتی اکسیژن در حین فرآیند پرکردن به شکل تقریباً خالص متراکم می‌شود، شرایط کاملاً تغییر می‌کند. نقطه اشتعال به‌قدری پایین می‌آید که حتی قطعات لاستیکی در سیستم شیرها یا ذرات ریز گرد و غبار موجود در هوا ناگهان به منابع احتمالی آتش تبدیل می‌شوند. برخی مطالعات نشان می‌دهند که قطعات فلزی درون این سیستم‌های فشار قوی می‌توانند در صورت برخورد به چیزی تا حدود ۲۵۰۰ درجه فارنهایت گرم شوند و باعث آتش‌سوزی شوند، بدون اینکه نیازی به جرقه خارجی باشد.

پویایی مثلث آتش در محیط‌های غنی‌شده از اکسیژن

مثلث آتش—گرما، سوخت، اکسیژن—با افزایش غلظت اکسیژن به‌مراتب ناپایدارتر می‌شود. مطالعات صنعتی نشان می‌دهند که افزایش سطح اکسیژن از ۲۱٪ به ۲۴٪، انرژی لازم برای اشتعال را کاهش می‌دهد 76%(پارکر هانیفین، 2023). در عملیات پرکردن سیلندر، منابع حرارتی رایج شامل موارد زیر هستند:

• اصطکاک در حین کارکرد شیر
• گرمایش بی‌دررو ناشی از فشاردهی سریع
• جرقه‌های ناشی از تجهیزات الکتریکی

حتی ورودی‌های انرژی کوچک نیز می‌توانند در این محیط‌های غنی‌شده آتش‌سوزی را آغاز کنند.

چگونه غنی‌شدگی اکسیژن خطرات آتش‌سوزی را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد

نشتی در حین پرکردن می‌تواند مناطق موضعی ایجاد کند که در آن غلظت اکسیژن از 30٪ فراتر رود. در این سطح:
└ موادی مانند واشرهای PTFE به جای ذوب شدن، انفجاری می‌سوزند
└ آتش‌سوزی‌های لحظه‌ای هشت برابر سریع‌تر از هوای اطراف گسترش می‌یابند
└ روش‌های استاندارد مهار آتش‌سوزی به دلیل ادامه احتراق، کارایی خود را از دست می‌دهند

این شرایط نیازمند کنترل دقیق بر بسته‌بندی سیستم و رویه‌های عملیاتی است.

خطرات آلودگی: روغن‌ها، چربی‌ها و مواد ذره‌ای در سیستم‌ها

وجود مقادیر ناچیزی از آلودگی هیدروکربنی—فقط 0.01 میکروگرم بر سانتی‌متر مربع—در فشار اکسیژن 300 psi می‌تواند منجر به اشتعال شود، همان‌طور که در آزمون‌های انطباق با استاندارد ASTM G128 نشان داده شده است. منابع رایج آلودگی شامل:

منبع خطر	مواد نمونه	آستانه اشتعال
روغن‌کارها	چربک سیلیکون	250 psi
ذرات	گرد و غبار فولاد کربنی	150 psi
عوامل تمیزکننده	بقایای الکلی	180 psi

حتی بقایای نامرئی نیز در صورت تحت فشار قرار گرفتن خطر جدی اشتعال را ایجاد می‌کنند.

پارادوکس صنعت: تقاضای بالا در مقابل نادیده گرفتن خطرات سیلندر اکسیژن

علیرغم اینکه افزایش ۴۲ درصدی مصرف اکسیژن پزشکی و صنعتی از سال ۲۰۲۰ (GIA، ۲۰۲۳)، ۵۸ درصد از تأسیسات موفق به اجرای بررسی‌های اجباری آلودگی قبل از پرکردن نشده‌اند. این شکاف به دلایل زیر باقی مانده است:

1. نرخ استفاده مجدد از سیلندرها از ظرفیت بازرسی فراتر می‌رود
2. آموزش کارکنان اغلب به جای تمرکز بر پروتکل‌های ایمنی خاص اکسیژن، بر سرعت اولویت می‌دهد
3. توهماتی که گازهای «بی‌اثر» خطر آتش‌سوزی بسیار کمی دارند همچنان پابرجاست

این عدم ارتباط لزوم تقویت اجرای روش‌های بهتر را برجسته می‌کند.

پروتکل‌های ایمنی ضروری در حین پرکردن سیلندرهای اکسیژن

برخورد مناسب با سیلندرهای گاز اکسیژن (GOX) جهت جلوگیری از اشتعال

کار با سیلندرهای اکسیژن گازی (GOX) به معنای رعایت برخی قواعد پایه‌ای اما مهم برای جلوگیری از خطر آتش‌سوزی است. هنگام باز کردن شیرها، آرام عمل کنید. عجله در این مرحله باعث ایجاد گرمای ناشی از اصطکاک می‌شود که می‌تواند جرقه زده و آتش‌سوزی ایجاد کند، به‌ویژه با توجه به اینکه ما با اکسیژن خالص سروکار داریم. هنگام جابجایی یا حتی در حالت سکون، مطمئن شوید که این مخازن به‌درستی و محکم روی عرشه‌های اختصاصی خود نصب شده‌اند. یک افتادن ساده می‌تواند باعث ترک در شیر یا تولید جرقه‌های خطرناک شود. گزارش جدید صنعت در سال 2024 آمار نگران‌کننده‌ای نیز ارائه می‌دهد: تقریباً دو سوم تمام آتش‌سوزی‌های GOX به دلیل اشتباه در کار با شیرها یا نگهداری نادرست سیلندرها رخ داده است. به همین دلیل آموزش مناسب فقط پیشنهادی نیست، بلکه برای هر فردی که با این مواد کار می‌کند، ضروری مطلق است.

حذف تماس با مواد ناسازگار مانند روغن و گریس

در واقع افراد نقش بسیار مهمی در اطمینان از کارکرد ایمن تجهیزات در تماس با اکسیژن دارند. هرگز مجاز نیستید دستکش‌ها یا دست‌های کثیف خود را به سیلندرهای اکسیژن برسانید، در صورتی که هرگونه رد از روغن یا گریس روی آن‌ها وجود داشته باشد. تمام ابزارها باید مطابق با دستورالعمل‌های ASTM G128 به‌طور ویژه برای استفاده در سرویس گاز اکسیژن (GOX) تأیید شده باشند. نکته مهم دیگر، نصب فیلترهای ریز ذرات (حدود ۱۰ میکرون یا کمتر) دقیقاً در ورودی رگولاتورها است تا بتوانند همه این ذرات مزاحم را به دام بیندازند. باورتان نمی‌شود، حتی فقط روغن باقی‌مانده از یک اثر انگشت می‌تواند در فشار حدود ۲۰۰۰ پی‌اس‌آی (psi) مشتعل شود. به همین دلیل عملیات هوشمندانه همیشه قبل از پر کردن مخازن، این بازرسی‌های ویژه را انجام می‌دهند و از نور ماوراء بنفش (UV) در همه جا استفاده می‌کنند تا آلاینده‌های پنهانی را شناسایی کنند که نور معمولی قادر به آشکار کردن آن‌ها نیست.

خطرات راه‌اندازی و تحت فشار قرار دادن سیستم: جلوگیری از گرمایش خودبه‌خودی

فشاردهی کنترلشده برای جلوگیری از گرمایش آدیاباتیک ضروری است—که در آن تراکم سریع دمای گاز را به میزانی فراتر از نقطه خوداشتعال مواد سیستم افزایش می‌دهد. کتاب راهنمای ایمنی سیستم‌های اکسیژن شرکت WHA International توصیه می‌کند:

1. افزایش تدریجی فشار با سرعت ℃50 psi/ثانیه در حین پرکردن
2. نصب فیوزهای حرارتی که سیستم را در دمای 150°F (65°C) خاموش می‌کنند
3. استفاده از دیسک‌های انفجاری که حدود 10٪ بالاتر از فشار کاری رتبه‌بندی شده‌اند

اپراتورها باید هنگام راه‌اندازی، در موقعیت عمود بر مسیرهای احتمالی شعله قرار بگیرند و با استفاده از تصویربرداری مادون قرمز لحظه‌ای، افزایش غیرعادی دما را رصد کنند.

جلوگیری از خطای انسانی در عملیات و دستکاری شیرها

روش‌های صحیح عملیات شیر سیلندر اکسیژن

در سیستم‌های اکسیژن، رعایت دقت بسیار مهم است. هنگام باز کردن شیرها، آرام پیش بروید و فقط از ابزارهایی استفاده کنید که تولیدکننده توصیه می‌کند. بیشتر افراد دریافته‌اند که برای تنظیمات، حدود یک چهارم دور چرخش بهترین نتیجه را دارد. طبق تحقیقات منتشر شده در سال گذشته، تقریباً هفت در ده حادثه مربوط به اکسیژن به دلیل عجله در کار کردن با شیرها رخ می‌دهد. این حرکات ناگهانی گاهی مشکلات جدی گرمایش ایجاد می‌کنند که دما را به بیش از ۱۲۰۰ درجه فارنهایت می‌رسانند. برای ایمنی، سیستم‌های نظارت فشاری را راه‌اندازی کنید که در حین عملیات کار کنند. همچنین مطمئن شوید تمام افرادی که با تجهیزات کار می‌کنند، دستکش‌های ویژه‌ای که برای جلوگیری از تجمع الکتریسیته ساکن طراحی شده‌اند را بپوشند، چون جرقه چیزی است که قطعاً باید هرگز اتفاق بیفتد.

اشتباهات رایج در کار با شیرها و راه‌های جلوگیری از آن‌ها

سه خطا عامل اصلی بیشتر خرابی‌های مربوط به شیرها هستند:

1. سرپیچی در اتصالات ، عامل ۴۲٪ نشتی‌ها
2. محکم کردن اجباری شیرها برای بسته شدن هنگامی که مقاومت ایجاد می‌شود، اغلب باعث آسیب به درزگیرها می‌شود
3. استفاده از روان‌کننده‌ها حتی در مقادیر کم نیز برای کار با اکسیژن رتبه‌بندی نشده است

تحلیل سیستم‌های فشار قوی نشان می‌دهد که خطای انسانی در هنگام استفاده انحصاری از آچارهای گشتاور-محدود و جعبه ابزارهای رنگی برای کارهای مربوط به اکسیژن، ۸۱٪ کاهش می‌یابد.

بررسی قبل از استفاده: اطمینان از تمیز بودن شیرها و رگولاتورها از نظر اکسیژن

هر شیر و رگولاتور باید قبل از پر شدن، مورد یک بازرسی سه مرحله‌ای قرار گیرد:

1. بررسی بصری برای ذرات با استفاده از دوربین‌های الیاف نوری
2. آزمون پاک‌سازی با حلال مطابق استانداردهای ASTM G93 برای شناسایی بقایای هیدروکربن
3. آزمون عملکرد با گاز بی‌اثر قبل از قرار گرفتن در معرض اکسیژن

قطعات جداشده باید در محیط کنترل‌شده «اتاق تمیز» و با استفاده از سینی‌های پوشیده از فلوروپلیمر که خطر آلودگی را به میزان ۹۴٪ نسبت به سطوح استاندارد فولاد ضدزنگ کاهش می‌دهند، مورد سر و سامان قرار گیرند.

بهترین شیوه‌های بازرسی، نگهداری و جلوگیری از نشتی

بازرسی دوره‌ای و بهترین شیوه‌های نگهداری از سیلندر

معاینات منظم چشمی هر هفته به علاوه بازدیدهای عمیق‌تر هر سه ماه یک بار، ستون فقرات اصلی حفظ ایمنی در کار است. تکنسیست‌ها باید مطمئن شوند که رزوهای شیرها آسیب ندیده‌اند، دیواره‌های سیلندر را برای فرورفتگی یا خوردگی بررسی کنند و تاریخ‌های آزمایش روی برچسب‌ها را دوباره چک کنند تا منقضی نشده باشند. اکثر گروه‌های گاز فشرده هر پنج سال یک بار انجام آزمایش هیدرواستاتیک را الزامی می‌دانند، اما کارگران در محل کار می‌دانند که انجام آزمایش‌های فشار سریع یک بار در ماه می‌تواند خرابی تجهیزات را در مکان‌هایی که سیلندرها کار زیادی دارند، به‌طور قابل توجهی کاهش دهد. برخی مطالعات نشان می‌دهند که با رعایت منظم این رویه، حدود ۴۰٪ کاهش در مشکلات رخ می‌دهد.

تشخیص نشت‌های ریز و تخریب مواد قبل از پر کردن

روش‌های پیشرفته تشخیص—مانند آزمون اولتراسونیک (حساس به نشتی‌های 0.0001 SCCM) و طیف‌سنجی جرمی هلیوم—هشدار زودهنگامی در مورد خرابی سیستم ارائه می‌دهند. داده‌های میدانی نشان می‌دهند که 68٪ از نشتی‌های ریز در مجموعه‌های ساقه شیر ایجاد می‌شوند، به‌ویژه در سیلندرهایی که بیش از 10 سال عمر دارند. اپراتورها باید یک بررسی سه‌مرحله‌ای انجام دهند:

• آزمون کاهش فشار (حداقل با توقف 30 دقیقه‌ای)
• استفاده از محلول صابون در تمام نقاط اتصال
• تصویربرداری حرارتی برای تشخیص نقاط سرد که نشان‌دهنده خروج گاز هستند

بینش داده: 73٪ از حوادث سیلندر به نگهداری ضعیف مربوط می‌شود (NFPA، 2022)

بر اساس آخرین یافته‌های NFPA از سال 2022، مشکلات جدی در سیستم از نظر ایمنی تجهیزات اکسیژن وجود دارد. مشکل اصلی که آنها شناسایی کردند، آلودگی درون سیلندرها بود که در واقع حدود 58 مورد از هر 100 آتش‌سوزی مرتبط با اکسیژن را در حین فرآیند پرکردن سیلندرها ایجاد می‌کند. برای کسانی که قصد جلوگیری از نشتی را دارند، متخصصان پیشنهاد می‌کنند پس از تقریباً 500 بار پر شدن، واشرهای O-رنگ را تعویض کنند. همچنین استفاده از نوع مناسب گریس که در سیستم‌های مختلف و به‌طور خاص برای خدمات اکسیژن مناسب باشد — معروف به ASTM G93 نوع I در حرفه‌های صنعتی — مهم است. و نکته‌ای بسیار مهم برای کارکنان تعمیر و نگهداری: اگر سیلندر علائم خوردگی (پیتینگ) نشان دهد و آسیب بیش از 10 درصد در ضخامت دیواره آن نفوذ کرده باشد، طبق قوانین DOT 3AL، باید بلافاصله از سرویس خارج شود تا از بروز آسیب به افراد جلوگیری شود.

نگهداری ایمن، آموزش و ایجاد فرهنگ ایمنی اکسیژن

راهنمایی‌هایی برای رفتار ایمن و نگهداری پس از پرکردن

هنگام نگهداری مخازن کامل اکسیژن، آنها را در سیستم‌های قفسه‌ای محکم و عمودی نگه دارید و درپوش‌های محافظ شیرها را روی آنها بگذارید. محل نگهداری هم باید خنک باشد، تقریباً زیر ۱۲۵ درجه فارنهایت یا حدود ۵۲ درجه سانتی‌گراد، و دور از هر چیزی که ممکن است آتش بگیرد. بر اساس داده‌های اخیر NFPA در سال ۲۰۲۴، تقریباً یک سوم تمام مشکلات مربوط به اکسیژن به دلیل نگهداری نادرست آنها رخ می‌دهد. این مخازن را نزدیک درهای خروجی یا راهروهای شلوغ هم قرار ندهید، زیرا برخوردهای تصادفی می‌توانند شیرها را خراب کرده و موقعیت‌های خطرناکی ایجاد کنند.

جداسازی از مواد قابل اشتعال و الزامات تهویه مناسب

حداقل فاصله بین جای نگهداری مخازن اکسیژن و مواد قابل اشتعال مانند بنزین یا محصولات نفتی را بیست فوت حفظ کنید. برای محل‌های نگهداری در فضای داخلی، اطمینان حاصل کنید که تهویه مناسبی از طریق سیستم‌های تهویه مکانیکی فراهم است که بتواند حدود یک فوت مکعب در دقیقه برای هر فوت مربع فضا را طبق دستورالعمل‌های صنعتی مشابه استانداردهای CGA G-4.1 پوشش دهد. نکته مهم دیگر: هنگام کار در فاصله حدوداً پانزده فوتی این سیلندرهای گازی، فقط از ابزارهایی استفاده کنید که جرقه ایجاد نکنند، زیرا حتی شعله‌های کوچک نیز می‌توانند منجر به مشکلات جدی و خطر آتش‌سوزی شوند.

اجزای ضروری برنامه‌های آموزش ایمنی سیلندر اکسیژن

برنامه‌های خوب آموزشی تمرین عملی کار با شیرها را با سناریوهای شبیه‌سازی شده توقف اضطراری ترکیب می‌کنند. این برنامه‌ها باید شامل تکنیک‌های خاصی برای پیشگیری از آتش‌سوزی مربوط به سیستم‌های اکسیژن باشند و همچنین محتوایی داشته باشند که آگاهی واقعی نسبت به ایمنی را در میان کارکنان ایجاد کند. جلسات مرور ماهانه مهم هستند، زیرا افراد تمایل دارند با گذشت زمان راحت‌تر و بی‌تفاوت‌تر شوند. تأسیساتی که کارکنان خود را دو بار در سال آموزش می‌دهند، طبق داده‌های ASTM از سال 2023، حدود 61 درصد حادثه مرتبط با اکسیژن کمتری نسبت به مکان‌هایی دارند که تنها یک بار در سال آموزش ارائه می‌دهند. این نوع تقویت منظم، تفاوت بزرگی در حفظ عملیات ایمن ایجاد می‌کند.

بخش سوالات متداول

علت آتش‌سوزی در هنگام پرکردن سیلندر اکسیژن چیست؟

آتش‌سوزی در هنگام پرکردن سیلندر اکسیژن به دلیل واکنش‌های اکسیداسیون سریع رخ می‌دهد که اغلب توسط اصطکاک، گرمایش آدیاباتیک یا جرقه در محیط‌های غنی‌شده از اکسیژن ایجاد می‌شود.

غنی‌شدن اکسیژن چگونه خطرات آتش‌سوزی را افزایش می‌دهد؟

غنا کردن اکسیژن آستانه‌ی اشتعال مواد را پایین می‌آورد، باعث می‌شود تا مواد به‌صورت انفجاری مشتعل شوند و اطفای حریق استاندارد را کمتر مؤثر سازد.

در هنگام پر کردن سیلندرها چه اقدامات ایمنی باید انجام شود؟

اقدامات ایمنی شامل فشاردهی تدریجی، انجام بررسی‌های آلودگی، استفاده از ابزارهای مورد تأیید و اجرای برنامه‌های قوی آموزشی است.