C.2.9  Tĩnh điện

Có thể xảy ra phóng điện do tĩnh điện, có thể do vận tốc khí lớn trong các điều kiện nhất định, đặc biệt là khi có mặt chất dạng hạt. Một ví dụ là hiện tượng phóng hồ quang giữa các bộ phận của hệ thống đã được cách điện khỏi nhau.

C.3  Nguyên tắc

C.3.1  Tránh nhiệt độ cao không cần thiết

Cần đặt các hệ thống ở khoảng cách an toàn so với nguồn nhiệt hoặc bức xạ.

Nên có dụng cụ theo dõi và các thiết bị tự ngắt, khi cần, ví dụ ở bộ cấp nhiệt, ổ trục và đầu nén.

Thiết kế cần xem xét việc tỏa nhiệt hiệu quả.

C.3.2  Tránh tăng áp suất không cần thiết

Nên giảm áp suất gần với điểm cung cấp hơn là gần điểm sử dụng, để cho thiết bị trung gian có áp suất tối thiểu.

...

...

...

Hệ thống cần được thiết kế sao cho nó có thể tháo ra thành các bộ phận nhỏ có thể vệ sinh và bảo dưỡng trong điều kiện sạch.

Cần tránh các đầu cụt có thể làm tích đọng chất lây nhiễm.

Cần dùng các bộ lọc để lọc để hạn chế đưa các phần tử bên ngoài vào và thu giữ các phần tử được tạo ra trong khi sử dụng.

Bộ lọc cần được lắp ở vị trí đưa oxy vào trong hệ thống, ở các điểm có thể tạo ra các hạt và tại các điểm xung yếu nơi các hạt có thể gây nguy cơ rất lớn như ở đầu vào của máy nén hoặc van điều áp.

Bộ lọc không được dễ hư hỏng. Nếu có thể bị tắc hoàn toàn, bộ lọc cần phải chịu được toàn bộ chênh áp.

Cần bảo dưỡng dự phòng các bộ lọc thường xuyên để hạn chế nguy cơ liên quan đến tích tụ các hạt trên thiết bị lọc.

Việc bảo dưỡng dự phòng bộ lọc cần phải dễ thực hiện, cần cung cấp phương tiện để phát hiện giảm áp quá mức qua bộ lọc. Nếu không thể dừng được hệ thống, cần lắp bộ lọc kép để hỗ trợ việc bảo dưỡng.

Bộ lọc cần làm từ vật liệu có độ chống cháy cao (xem Phụ lục D).

C.3.4  Giảm ảnh hưởng của sự va đập các phần tử

...

...

...

Cần sử dụng vật liệu có độ chống cháy cao ở những nơi không thể giới hạn được vận tốc khí, như van chỉnh dòng.

Cần sử dụng vật liệu có độ chống cháy cao ở các điểm có va đập phần tử, như ở nơi luồng khí đổ vào ống chữ T từ cửa bên.

Luồng khí không được tác động đến các bộ phận phi kim như đệm hay phớt.

Các bề mặt có va đập tiềm tàng nên được thiết kế với góc đến nông để động năng do bề mặt va đập hấp thụ được trải đều trên một vùng rộng.

C.3.5  Giảm nhiệt do nén

Cần tránh việc tăng áp suất đột ngột.

Cần tránh các loại van mở nhanh, như van bi tiêu chuẩn.

Nếu sử dụng van mở nhanh, cần lắp các van nhánh để làm cân bằng áp lực trước khi chúng mở.

Nên cùng các thiết bị giới hạn dòng, như tấm đục lỗ, để hạn chế tốc độ tăng áp.

...

...

...

Nên sử dụng các miếng ngăn để ngăn cách các bộ phận dễ bắt lửa khỏi các điểm có nhiệt độ cao.

C.3.6  Tránh ma sát và chà sát

Cần tránh sử dụng các bộ phận cọ sát để làm giảm chà sát và sinh nhiệt và phần tử.

Nếu không tránh khỏi cọ sát, cần sử dụng vật liệu có độ chống cháy cao và/hoặc vật liệu có hệ số ma sát thấp và/hoặc có độ bền đối với cọ sát.

C.3.7  Tránh mài mòn

Không được giáp các kim loại khác nhau.

C.3.8  Tránh cộng hưởng

Nếu xảy ra cộng hưởng nhiều, cần có các biện pháp để làm giảm tác động của nó.

C.3.9  Sử dụng các bộ phận đã được chứng minh

...

...

...

Các bộ phận hoặc hệ thống cần được thử nghiệm trước trong các tình huống có đối chứng.

C.3.10  Giảm nhiên liệu và/hoặc oxy có sẵn

Khối lượng các bộ phận phi kim cần phải càng nhỏ càng tốt và các bộ phận này cần được che chắn cẩn thận.

Cần giảm thiểu thể tích trong của hệ thống.

C.3.11  Các xem xét trong quá trình xây dựng

Cần tránh hoặc loại bỏ các cạnh sắc và gờ sắc, vì chúng dễ gây đánh lửa hơn các vật liệu nền trơn nhẵn.

Không nên sử dụng các bộ phận có thành mỏng, vì chúng rất dễ bắt lửa.

Cần hạn chế việc tạo ra các phần tử trong quá trình sản xuất và lắp ráp.

Cần tránh các đầu cụt.

...

...

...

Trừ khi được quy định trong một tiêu chuẩn cụ thể, bước thanh lọc cuối cùng để đuổi các phần tử và kiểm tra hệ thống cần được tiến hành bằng một loại khí trơ như một biện pháp để lắp ghép các bề mặt, chứng minh độ toàn vẹn cơ học và kiểm tra hiện tượng rò rỉ của hệ thống.

Phụ lục D

(tham khảo)

Lựa chọn vật liệu

D.1  Quy định chung

Mục đích của phụ lục này là cung cấp cho các nhân viên kỹ thuật các thông tin sử dụng trong việc lựa chọn các vật liệu trong dịch vụ oxy để giảm thiểu khả năng bắt lửa và/hoặc lan truyền cháy. Nó không nhằm mục đích cung cấp các quy cách để phê chuẩn các vật liệu dùng với oxy.

Khi lựa chọn các vật liệu, cần xem xét các thử nghiệm và cấu hình vật liệu phù hợp với ứng dụng. Cũng cần xem xét khả năng vật liệu trải qua các quy trình làm sạch đặc hiệu mà không bị hư hỏng.

Việc lựa chọn một vật liệu để dùng với oxy hoặc trong môi trường giàu oxy chủ yếu là chuyên hiểu được các tình huống làm cho oxy phản ứng với vật liệu. Hầu hết các vật liệu khi tiếp xúc với oxy sẽ không bắt lửa nếu như không có nguồn năng lượng gây cháy. Khi tốc độ truyền năng lượng, biểu hiện bằng quá trình làm nóng lên, vượt quá tốc độ tỏa nhiệt và nhiệt độ tăng lên liên tục trong một thời lượng vừa đủ, sẽ xảy ra cháy nổ. Nhiệt độ bắt lửa tối thiểu của vật liệu và các nguồn năng lượng sẽ gây tăng nhiệt độ của vật liệu cần phải được xem xét trong ngữ cảnh của toàn bộ thiết kế hệ thống, sao cho các yếu tố nêu dưới đây có ý nghĩa tương đối. Tóm lại, nó tùy thuộc vào việc ứng dụng.

D.2  Khác biệt về tính tương thích với oxy của kim loại và phi kim ngoài đồ gốm

...

...

...

Bảng D.1 - So sánh khả năng cháy của các kim loại và phi kim

Đặc điểm

Kim loại

Phi kim

Các sản phẩm cháy nổ

Oxit kim loại nóng chảy

Khí nóng

Nhiệt độ tự cháy

900°C đến 2000 °C

...

...

...

Tính dẫn nhiệt

Cao

Thấp

Nhiệt độ ngọn lửa

Cao

Thấp

Tỏa nhiệt

Cao do khối lượng lớn trong thiết bị

Thấp

...

...

...

Có thể mang tính bảo vệ

Không hình thành

Nhìn chung, các kim loại khó bắt lửa hơn phi kim. Chúng có nhiệt độ tự bắt cháy trong khoảng 900°C đến 2000 °C. Trong khi đó, hầu hết vật liệu phi kim dễ cháy có nhiệt độ bắt cháy trong khoảng 150°C đến 500 °C.

Kim loại có độ dẫn nhiệt cao giúp tỏa nhiệt tại chỗ nên chúng không bắt cháy. Cùng một nguồn nhiệt tại chỗ, độ dẫn nhiệt thấp của phi kim có thể làm cho nhiệt độ tại chỗ tăng trên nhiệt độ tự bắt cháy và làm cho vật liệu bắt cháy.

Nhiều kim loại cũng tạo các lớp oxit bảo vệ làm ngăn cản bắt cháy và truyền cháy.

Sự cháy nổ của kim loại có thể gây phá hủy lớn. Nhiệt độ cháy của kim loại cao hơn nhiều hầu hết các phi kim. Độ đậm cao hơn của hầu hết các kim loại làm cho khả năng tỏa nhiệt cao hơn đối với các bộ phận có cùng kích thước.

Nhiều loại oxit kim loại không tồn tại dưới dạng hơi oxit, vì chúng phần lớn bị phân ly khi hóa hơi.

Sự cháy của kim loại thu được chủ yếu là các oxit kim loại dạng lỏng có nhiệt dung cao tại khu vực ngọn lửa tại điểm sôi của oxit. Có thể có rất ít oxit kim loại dạng khí. Trong khi đó, sự cháy của phi kim thu được các sản phẩm cháy dạng khí có xu hướng tỏa nhiệt.

Việc tiếp xúc với một hỗn hợp kim loại dạng lỏng và oxit tại nhiệt độ cao tạo ra sự truyền nhiệt mạnh so với tiếp xúc với các sản phẩm cháy nổ dạng khí, nhiệt dung thấp, nóng của các phi kim.

...

...

...

D.3  Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu

Việc lựa chọn vật liệu để sử dụng với oxy hoặc trong môi trường giàu oxy chủ yếu là vấn đề phải hiểu được các tình huống làm cho oxy tác dụng với vật liệu. Hầu hết các vật liệu khi tiếp xúc với oxy sẽ không bắt cháy nếu không có nguồn năng lượng gây cháy. Khi việc cung cấp năng lượng vượt quá ngưỡng theo cấu hình, có thể xảy ra bắt cháy. Như vậy, cần phải xem xét đặc tính bắt lửa của vật liệu và các nguồn năng lượng gây cháy trong cùng một hệ thống. Các yếu tố này cần được xem xét trong ngữ cảnh của toàn bộ thiết kế hệ thống sao cho các yếu tố nêu ở đây có tầm quan trọng đúng đắn. Tóm lại, nó phụ thuộc vào từng ứng dụng.

Ngoài các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế của một hệ thống chứa oxy, như mô tả ở C.2, cần xem xét các yếu tố khác khi lựa chọn vật liệu. Các yếu tố như vậy, cụ thể đối với kim loại và phi kim, được mô tả trong D.4 và D.5.

Trong một số trường hợp không được tự do chọn lựa các vật liệu kim loại và phi kim. Ví dụ, thiết kế vòng đệm cho các dịch vụ cao áp bắt buộc phải sử dụng các vật liệu phi kim.

D.4  Lựa chọn các vật liệu là kim loại

D.4.1  Các yếu tố ảnh hưởng việc chọn kim loại

D.4.1.1  Dễ bắt lửa

Mặc dù các kim loại khó bắt lửa hơn phi kim, các vật liệu cấu trúc có phạm vi đặc tính bắt lửa rộng và một số kim loại khó bắt lửa hơn loại khác. Các nguồn gây bắt lửa kim loại chính đã biết bao gồm:

a) nhiễm bẩn trong đó bản thân chất lây nhiễm có thể bắt lửa do va chạm cơ học, nén đoạn nhiệt, tia lửa hoặc cộng hưởng và lửa truyền sang kim loại;

...

...

...

c) ma sát do hỏng hóc cơ học, tạo hốc và chà sát;

d) làm nóng đến nhiệt độ bắt lửa.

D.4.1.2  Nhiệt độ nóng chảy

Hầu hết kim loại phải nóng chảy thì mới cháy được. Nhiệt độ nóng chảy càng cao thì xác suất nhiệt độ bắt cháy càng thấp. Do vậy, nhiệt độ nóng chảy của các kim loại (xem Bảng D.2) không tương quan trực tiếp với xếp loại độ tương thích với oxy của kim loại và hợp kim khi sử dụng các số liệu từ các thử nghiệm về va đập phần tử, đánh lửa do ma sát, bắt lửa xúc tiến và chỉ số oxy (xem Bảng D.3).

Tuy vậy, cần chú ý rằng đôi khi trong thiết kế của thiết bị không có sự tự do lựa chọn giữa vật liệu kim loại hay phi kim loại trong một số chức năng nhất định (ví dụ thiết kế đệm của các dịch vụ áp suất cao bắt buộc phải dùng vật liệu phi kim).

Bảng D.2 - Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt cháy và hệ số dẫn nhiệt của các kim loại điển hình

Kim loại

Nhiệt độ nóng chảy

°C

...

...

...

J/g

Hệ số dẫn nhiệt

W/(mK)

Nhôm

660

31000

209

Đồng thau 20/40

900

...

...

...

79

Đồng đỏ 10/2

1020

2700

46

Thép cacbon

1500

7400

52

...

...

...

1150

7400

58

Crôm

1890

10900

^a

Đồng

1083

...

...

...

407

Niken

1453

4100

58

Bạc

960

150

418

...

...

...

1400

7700

15

^a Không có sẵn dữ liệu

Bảng D.3 - Thứ tự xếp hạng mức độ chống bắt cháy của các kim loại và hợp kim

Va đập phần tử (ASTM/NASA)

Ma sát/chà xát (ASTM/NASA)

Bắt lửa xúc tiến (ASTM/NASA)

Bắt lửa xúc tiến (UCC Linde)

...

...

...

Niken

Niken

Niken 200

Monel 400

Monel 400

...

...

...

Inconel 600

Nicrom V

...

...

...

Monel 400

Đồng

Monel K500

...

...

...

Đồng thau đóng tàu

Monel 400

Đồng

...

...

...

Đồng thiếc

90-10 Cu/Ni

Đồng thiếc

Đồng thiếc

70-30 Cu/Ni

...

...

...

Đồng vàng

Đồng thau cắt tự do

Đồng thau vàng

2% Be/Cu

...

...

...

Gang cầu

Đồng vàng

Chất đệm INCO 141

Inconel X-750

...

...

...

Đồng đỏ

Admir brass

Thép không rỉ 13-4

Đồng thiếc G

...

...

...

Đồng thiếc GM

Inconel 600

Inconel 600

Inconel 600

...

...

...

Monel K500

Berylco 440

Monel 400

Đồng thiếc NM

...

...

...

Đồng Silicon

Mạ WC

Hastelloy C276

...

...

...

Gang nâu

Hợp kim stelit 6B

Đồng thiếc có chì

Stelit 6B

MP35N

...

...

...

Đồng đỏ AI 7%

Thép AISI 4140

Inconel 625

Inconel 625

Inconel 625

Hasteltoy C-22

...

...

...

Waspaloy

Haynes 25

Hastelloy X

Thép không rỉ 440C

Inconel 625

...

...

...

Thép PH 17-4

Incoloy 825

Incoloy 800

Incoloy 65

...

...

...

Thép PH14-5

Incoloy 800

Inconel 718

Inconel 718

Đồng vàng

Hastelloy X

...

...

...

Gang cầu

Hastelloy G3

Incoloy 800

Hastelloy G

...

...

...

Stelit 6B

Elgiloy

Đồng silicon

...

...

...

Thép không rỉ 304

Hastelloy G30

Thép không rỉ 410

Hastelloy B

...

...

...

Hợp kim inva 36

Carpenter 20 Cb3

Thép PH 17-4

Thép không rỉ 410

...

...

...

Thép không rỉ 316

Thép không rỉ 321

Thép không rỉ 430

Thép không rỉ 430

Thép không rỉ 304

Nitronic 60

Thép SAF 2205

...

...

...

Thép không rỉ 316

Thép không rỉ 316

Thép không rỉ 304

Nitronic 60

Đồng đỏ AI 7%

Thép không rỉ 310

...

...

...

Thép không rỉ 304

Thép không rỉ 304

Thép không rỉ 201

Thép không rỉ 14-5

Gang cầu

Hợp kim inva

...

...

...

Nitronic 60

Đồng đỏ Al 10%

Thép 9% Ni

Thép cacbon

...

...

...

Hợp kim AI C355

Đồng Ni-AI

Thép 1018

Babit SAE11

Đồng đỏ AI 7%

Đồng đỏ AI

...

...

...

Hợp kim AI 6061

Hợp kim AI 2219

Hợp kim AI A356

Hợp kim AI 6061

T-6A1-4V

Hợp kim AI 6061

Nhôm 1100

...

...

...

CHÚ THÍCH 1 Các vật liệu được xếp theo thứ tự độ chống bắt cháy giảm dần

CHÚ THÍCH 2 Từ ASTM STP1197 -1993^[41], Bảng 2, tr.7.

D.4.1.3  Nhiệt cháy

Sự đốt cháy kim loại giải phóng ra nhiệt và nhiệt lượng có tác động trực tiếp đến tình trạng gây phá hủy của ngọn lửa. Nhìn chung, nhiều kim loại và phi kim giải phóng số nhiệt lượng như nhau. Tuy nhiên, vì chiếm phần đa số trong hầu hết các hệ thống, sự đốt cháy nhiều kim loại là tiềm năng giải phóng ra số nhiệt lượng chủ yếu trong một đám cháy. Nhiệt cháy của nhiều kim loại và phi kim được nêu trong Bảng D.2. Nói chung, nhiệt cháy càng thấp thì kim loại càng có độ tương thích với oxy lớn.

D.4.1.4  Hệ số dẫn nhiệt

Hệ số dẫn nhiệt của các kim loại rất đa dạng nhưng nói chung cao hơn hệ số dẫn nhiệt của phi kim. Việc tỏa nhiệt do dẫn truyền qua các bộ phận kim loại của một thiết bị có thể là một cách làm mát quan trọng. Để tỏa nhiệt tại chỗ vào các bộ phận phi kim cần các bộ phận này tiếp xúc với các bộ phận kim loại có hệ số dẫn nhiệt cao hơn. Giá trị các hệ số dẫn nhiệt của các kim loại khác nhau được nêu trong Bảng D.2.

D.4.1.5  Tỷ suất cháy ở điểm nóng chảy

Vì nhiều kim loại phải nóng chảy thì mới cháy được, để duy trì sự đốt cháy, các kim loại đó phải tạo ra đủ nhiệt để tự làm nóng chảy. Tỷ suất cháy ở điểm nóng chảy (BR_mp) là tỷ lệ giữa nhiệt lượng giải phóng ra khi đốt cháy một kim loại với nhiệt lượng cần để vừa làm nóng kim loại đến điểm nóng chảy của nó và cung cấp nhiệt nóng chảy âm ỉ. Nó được xác định bởi công thức:

BR_mp = H_comb/(H_rt-mp + H_fus)

...

...

...

H_comb là nhiệt cháy;

H_rt-mp là nhiệt lượng cần để làm nóng kim loại từ nhiệt độ phòng (rt) đến điểm nóng chảy (mp);
H_fus là nhiệt nóng chảy âm ỉ.

Kim loại nào có BR_mp thấp sẽ cháy không mạnh bằng kim loại có BR_mp cao. Giá trị BR_mp theo tính toán được nêu theo thứ tự cao thấp trong Bảng D.4. Thứ tự này cơ bản là tương tự với thứ tự có được từ nhiều thông số thử nghiệm khác nhau.

Bảng D.4 - Tỷ suất cháy ở điểm nóng chảy theo tính toán

Vật liệu

Tỷ suất cháy ở điểm nóng chảy BR_mp

Bạc

0,40

Đồng

...

...

...

Đồng-Niken 90:10

2,39

Đồng thiếc CDA 938

2,83

Đồng thương mại pha chì CDA 314

2,57

Monel 400

3,02

Coban

...

...

...

Monel K500

3,64

Niken

3,70

Đồng berilium CDA 828

4,49

Thép ít hợp kim AISI 4140

5,10

Gang dẻo

...

...

...

Gang

5,10

Thép cacbon AISI 1025

5,10

Sắt

5,10

PH 17-4

5,32

SS 410

...

...

...

Thép không rỉ CA 15

5,39

Titan

13,10

Chì

18,60

Kẽm

19,30

Hợp kim babit chì

...

...

...

Magie

22,40

Nhôm

29,00

Hợp kim babit thiếc

42,60

Thiếc

44,80

CHÚ THÍCH Bảng X1.5 từ ASTM G94-05-1990^[22]

...

...

...

Nói chung, nhiệt độ tự cháy của kim loại cao hơn nhiều so với của phi kim. Nhiệt độ tự cháy điển hình của kim loại ở trong khoảng từ 900°C đến 2000 °C.

Nhiệt độ tự cháy thấp của bất kỳ vật liệu nào có liên quan trực tiếp với độ tương thích oxy thấp. Tuy nhiên, mối tương quan này bị ảnh hưởng bởi sự hình thành lớp oxit bảo vệ trên bề mặt các kim loại. Đối với một số kim loại, nhiệt độ tự cháy tăng lên khi áp suất oxy tăng, nhưng đối với hầu hết các kim loại nhiệt độ tự cháy hoặc là không đổi hoặc giảm đi khi áp suất oxy tăng lên.

Các cơ chế bắt lửa làm hư hỏng lớp oxit bảo vệ, như ma sát, mài mòn, hoặc phản ứng hóa học, có thể làm cho kim loại bắt cháy ở các nhiệt độ thấp hơn mong đợi.

D.4.1.7  Cháy dây chuyền

Một dây chuyền cháy nổ có thể xảy ra khi các vật liệu dễ cháy như chất lây nhiễm bắt lửa, ví dụ, do nén đoạn nhiệt. Hiện tượng này có thể giải phóng đủ nhiệt để làm cháy các bộ phận phi kim nhỏ như đệm van, từ đó lại làm bắt lửa các bộ phận phi kim lớn hơn, như ống lót, cuối cùng dẫn đến giải phóng đủ nhiệt để làm bắt lửa bộ phận van bằng kim loại. Một khi bộ phận kim loại đã bắt cháy, có nguy cơ phá hủy lớn và thiệt hại về người.

D.4.1.8  Thử nghiệm độ tương thích với oxy

Các phương pháp thử nghiệm đặc hiệu để đánh giá tính tương thích oxy của các nhóm kim loại và phi kim đã được đề xuất. Có ba phương pháp đã được nghiên cứu, mỗi phương pháp có liên quan đến một cơ chế bắt lửa đã biết, tức là va đập phần tử, ma sát chà xát, và đánh lửa xúc tiến. Trừ một số ngoại lệ, các phương pháp này đều cho kết quả xếp loại độ tương thích oxy của kim loại được thử nghiệm. Độ tin cậy của kết quả và chi phí thử nghiệm của ba phương pháp này khác nhau, do đó phương pháp đánh lửa xúc tiến hiện được coi là phương pháp tiêu chuẩn. Tuy vậy, có nhiều biến số trong quy trình thử nghiệm như áp suất oxy, kích cỡ của bộ phận thử nghiệm, và khối lượng và độ tương đồng của chất xúc tiến (tức là một vật liệu dễ bắt lửa).

Nhiều kim loại và hợp kim được quan tâm trong công nghiệp đã được thử nghiệm độ tương thích oxy bằng phương pháp đánh lửa xúc tiến, và danh sách xếp loại được nêu trong Bảng D.3. Xếp hạng trong danh sách càng cao, sức đề kháng với đánh lửa xúc tiến càng lớn. Vì cơ chế bắt lửa này có thể phù hợp hơn đối với các thiết bị y tế so với phương pháp va đập phần tử hoặc ma sát/chà xát, kim loại dùng trong các hệ thống oxy cao áp của các thiết bị y tế càng cao trong danh sách này càng tốt.

D.4.2  Phương pháp lựa chọn kim loại

...

...

...

Để chọn một vật liệu cho một ứng dụng, ứng dụng đó trước hết cần được xem xét để đánh giá khả năng vật liệu được chọn có thể xảy ra bắt cháy khi sử dụng. Độ nhạy cảm của vật liệu đối với cháy nổ, tiềm lực phá hủy của nó hoặc khả năng ảnh hưởng đến các vật liệu khác khi bị cháy, cần được xem xét cùng với ảnh hưởng tiềm tàng của cháy nổ đối với môi trường hệ thống. Cuối cùng, các nhu cầu của ứng dụng và mức độ vận hành mong đợi từ vật liệu cần được so sánh trong ngữ cảnh cần tránh cháy nổ. Các ví dụ về các thông số liên quan được nêu trong các bảng D.2, D.3, và D.4.

D.4.2.2  Nguyên tắc

Nên sử dụng vật liệu ít phản ứng nhất sẵn có, phù hợp với kỹ thuật và thực hành tiết kiệm. Khi mọi yếu tố là như nhau, cần chú ý nhất đến các đặc tính có tầm quan trọng nhất đối với ứng dụng. Chỉ số oxy cần phải tối đa. Nhiệt cháy, tốc độ lan truyền, nhiệt độ ngọn lửa và tỷ suất cháy tại điểm nóng chảy cần phải giảm tối đa. Nếu có xác suất tương đối cao xảy ra các cơ chế bắt lửa, cần sử dụng một vật liệu có sức đề kháng cao với các cơ chế bắt lửa đó (xem Bảng D.3).

Các kim loại có sức đề kháng cháy cao cần được lựa chọn bất cứ khi nào hệ thống có nhiều vật liệu phi kim, khi sử dụng các phi kim không được tối ưu, hoặc khi không bảo đảm sạch sẽ đến từng chi tiết. Áp suất vận hành càng cao, sức đề kháng của kim loại với cháy và lan truyền cháy càng quan trọng.

Với máy quay, ưu tiên các kim loại có trị số PV cao nhất (tích số giữa áp suất và vận tốc tuyến tính) khi bắt lửa phù hợp với thực tế và hoạt động chức năng.

Các vật liệu có chỉ số oxy cao được ưu tiên hơn các vật liệu có chỉ số oxy thấp. Khi một kim loại được sử dụng tại nồng độ oxy thấp hơn chỉ số oxy theo áp suất của nó, có thể thực hiện trong phạm vi rộng các thông số khác. Việc sử dụng các vật liệu có chỉ số oxy trung bình là vấn đề đánh giá bao gồm xem xét tất cả các yếu tố quan trọng trong ứng dụng cụ thể.

Kinh nghiệm với một kim loại nào đó trong một ứng dụng tương tự, nghiêm ngặt hơn, hoặc với vật liệu tương tự trong cùng ứng dụng thường tạo cơ sở cho việc lựa chọn vật liệu. Tuy nhiên, cần thận trọng trong ngoại suy các điều kiện. Có thể suy luận sự tương tự từ việc so sánh các dữ liệu thử nghiệm, tỷ suất cháy, hoặc sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố. Vì đặc tính cháy của các kim loại có thể rất nhạy cảm với tỷ lệ các chất hợp thành, có thể cần phải thử nghiệm từng hợp kim hoặc thậm chí từng mẻ, đặc biệt khi các nguyên tố có khả năng cháy cao là các bộ phận nhỏ hơn.

Các yếu tố vận hành cũng quan trọng. Không thể giả định rằng việc sử dụng thành công một vật liệu trong môi trường công nghiệp có thể chuyển đổi được sang môi trường y tế.

D.5  Lựa chọn các vật liệu phi kim (nhựa, chất đàn hồi, chất bôi trơn, và các hợp chất ren)

...

...

...

D.5.1.1  Tổng quát

Khi xem xét một vật liệu dùng trong một dịch vụ oxy cụ thể, một trong những yếu tố quan trọng nhất là nhiệt độ tự cháy của nó. Các yếu tố khác sẽ ảnh hưởng đến sự bắt lửa của nó là sức đề kháng tương đối đối với va đập, hình dạng, cấu hình, nhiệt dung riêng, độ xốp tương đối, độ dẫn nhiệt, sự oxy hóa chống rỉ, và “hiệu ứng thu nhiệt”. Hiệu ứng thu nhiệt là sự truyền nhiệt từ vật liệu vào khối vật chất tiếp xúc gần gũi với nó xét cả về kích thước và sắp xếp lý học của từng bộ phận và về đặc tính lý học. Ví dụ, vật liệu để đệm (doăng) có thể có nhiệt độ đánh lửa tương đối thấp nhưng lại cực kỳ đề kháng với lửa khi bị giữ giữa hai bản kim loại.

D.5.1.2  Nhiệt độ tự cháy

Nhiệt độ tự cháy của một số phi kim trong các điều kiện thử nghiệm cụ thể được nêu trong Bảng D.5 và D.6. Các giá trị thu được của nhiệt độ tự cháy phần nào phụ thuộc vào quy trình thử nghiệm. Một phương pháp thử để xác định nhiệt độ tự cháy của các chất phi kim trong khí oxy nén được nêu trong ISO 11114-3^[9]. Sự khác biệt về kết quả giữa các phòng xét nghiệm khác nhau đang được nghiên cứu. Tuy nhiên, việc xếp loại đối với các phi kim từ các phòng xét nghiệm khác nhau nhìn chung là như nhau. Đối với hầu hết các phi kim, nhiệt độ tự chảy giảm khi áp suất oxy tăng cho đến khoảng 4000 kPa và sau đó trở nên không đổi. Áp suất thử nghiệm nên vượt quá áp suất tối đa khi sử dụng.

Nhiệt độ tự cháy của hầu hết các vật liệu phi kim thấp hơn nhiều so với nhiệt độ lý thuyết có thể thu được bằng nén đoạn nhiệt trong các hệ thống oxy cao áp. Cũng như vậy, kinh nghiệm cho thấy rằng một số vật liệu có nhiệt độ tự cháy thấp (như polyamide) có thể hoạt động tốt gần như các vật liệu được xếp loại cao hơn trong một số ứng dụng. Vì lý do này, các thiết bị như van điều áp cần phải cho trải qua sốc áp suất đoạn nhiệt được xác định để bảo đảm không xảy ra bắt lửa của các bộ phận phi kim.

D.5.1.3  Nhiệt cháy

Cần đánh giá các đặc tính và điều kiện có thể ảnh hưởng sự hư hỏng tiềm tàng xảy ra khi có bắt lửa. Đặc biệt quan trọng là tổng nhiệt lượng giải phóng, nhiệt cháy của vật liệu (xem Bảng D.5) nhân với khối lượng của nó. Do đó cần giữ cho khối lượng của các bộ phận có nhiệt cháy cao càng thấp càng tốt.

D.5.1.4  Chỉ số oxy

Chỉ số oxy là thước đo khả năng chống cháy của một vật liệu. Nên sử dụng các vật liệu có chỉ số oxy cao.

...

...

...

Uốn nhanh và liên tục một vật liệu có thể sinh ra nhiệt. Nhiệt đó có thể làm tăng nguy cơ cháy. Một ví dụ là một chiếc đệm thò vào trong luồng khí.

Bảng D.5 - Nhiệt độ tự cháy, chỉ số oxy, và nhiệt cháy của các nhóm polyme tiêu biểu

Nhóm polyme

Nhiệt độ tự cháy

°C

Chỉ số oxy

Nhiệt cháy

J/g

Acrylonitrile butadiene styrene (ABS)

...

...

...

18,8 đến 39

35500

Cao su chloroprene neoprene

175 đến 190 ^a

26,3

12500

Ethylene propylene (EPDM)

200 đến 210 ^a

21,9

...

...

...

Cao su nitrile NBR

290 đến 310 ^a

18

22500

35500

Polyacetal

...

...

...

14,2

^b

Polyamide

200 đến 220 ^a

21 đến 30,1

33000

Polycarbonate

300 đến 315 ^a

22,5 đến 44

...

...

...

Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE)

410 đến 425 ^a

95

9500

Polymethylmethacrylate

430 ^a

16,7 đến 21,5

25000

Polypropylene

...

...

...

17,4 đến 29,2

46000

Polytetrafluoroethylene (PTFE)

460 đến 490 ^a

95

7000

Polyvinylidene fluoride

250 đến 330 ^a

43,7 đến 57

...

...

...

Cao su silicone

300 đến 320 ^a

25,8 đến 39,2

16500

Vinylidene fluoride-hexafluoropropytene

323 ^a

56 đến 100

14000

Polyetheretherketone (PEEK)

...

...

...

^b

^b

Polyethylene (PE)

180 đến 200 ^a

17,5

^b

CHÚ THÍCH Nếu giá trị được nêu theo khoảng, giá trị chính xác cần được xác định cho polyme cụ thể.

^a Áp suất thử là 12000 kPa

^b Không có dữ liệu

...

...

...

Bảng D.6 - Nhiệt độ tự cháy của các chất bôi trơn và hợp chất ren tiêu biểu

Chất bôi trơn hoặc hợp chất ren

Nhiệt độ ^a

°C

Bột colloidal graphite

350 đến 360

Xi-măng epoxy

210 đến 230

Dầu fluorocarbon

...

...

...

Mỡ fluorocarbon

380 đến 420

Mỡ graphite

170 đến 180

Dầu perfluoroalkylpolyether

230 đến 360

Molybdenum disulfide khô

400 đến 500

Mỡ perfluoroalkylpolyether

...

...

...

Băng dán ống PTFE

420 đến 427

Keo hàn ống polyester

140 đến 150

Mỡ silicone

190 đến 215

^a Áp suất thử nghiệm là 12000 kPa

D.5.1.6  Độc tính của các sản phẩm cháy

Một trong các nguy cơ đã biết khi sử dụng các thiết bị y tế có oxy cao áp hoặc siêu cao áp là các bộ phận phi kim của chúng có thể bắt cháy do nhiệt tại chỗ gây nên bởi nén đoạn nhiệt. Do đó, các nhà thiết kế có xu hướng lựa chọn các vật liệu có nhiệt độ tự cháy cao nhất có thể nhằm tối đa hóa khả năng chống lại bắt lửa (ví dụ như đo lường bởi thử nghiệm sốc áp suất oxy của thiết bị được lắp ráp). Các polyme tiêu biểu có nhiệt độ tự cháy cao là các polyme có chứa flo và/hoặc clo, ví dụ polytetrafluoroethylene (PTFE) và polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) (xem Bảng D.5).

...

...

...

Tất cả các polyme đều có thể cháy trong oxy, đặc biệt khi áp suất oxy cao, và có thể tạo ra các sản phẩm cháy dạng khí. Các hydrocacbon chỉ chứa C, H, và O có thể tạo ra chủ yếu CO₂ và H₂O trong khi cháy ở các nồng độ oxy cao nhưng đốt cháy không hoàn toàn có thể tạo ra CO. Các polyme có chứa N hoặc S cũng có thể tạo ra nhiều loại khí hữu cơ trung tính và khí vô cơ axit đơn giản. Đốt cháy các polyme có nhiệt độ tự cháy cao (ví dụ các loại có chứa flo và/hoặc clo) có thể tạo ra các hỗn hợp các sản phẩm khí. Bảng D.7 nêu danh sách các polyme chọn lọc và các sản phẩm tiềm tàng do đốt cháy chúng, cùng với các số liệu về độc tính và phơi nhiễm của người.

Việc đốt cháy toàn bộ hay một phần của bộ phận phi kim trong các thiết bị y tế có thể không diễn ra rõ ràng ngay lập tức và các sản phẩm cháy có thể bị lưu giữ trong thiết bị. Trong trường hợp này, các sản phẩm độc này có thể hoặc được đưa vào theo từng đợt với nồng độ cao hoặc được hấp thụ sang các vật liệu khác rồi được giải phóng ra từ từ. Các loại khí được tạo ra trong khi đốt cháy không chỉ phụ thuộc vào thành phần hóa học của polyme, mà còn vào các điều kiện của sự đốt cháy, đặc biệt là nhiệt độ, áp suất và nồng độ oxy.

Bảng D.7 nêu danh sách các sản phẩm cháy có thể của một số vật liệu phi kim cùng với giá trị giới hạn ngưỡng (TLV) và nồng độ chí tử (LC₅₀) của chúng. Danh sách này không nêu hết nhưng cũng có các sản phẩm độc chủ yếu đã biết có thể tạo ra trong khi đốt cháy. LC₅₀ là thước đo độc tính nên giá trị càng thấp chứng tỏ độc tính càng cao. TLV là biểu thị về số của nồng độ của một chất mà gần như toàn bộ công nhân khỏe mạnh có thể phơi nhiễm lặp đi lặp lại mà không có tác dụng ngoại ý về sức khỏe và giá trị càng thấp chứng tỏ chất đó càng có hại.

Một phương pháp thử nghiệm khuyến cáo cho việc đốt cháy các vật liệu phi kim được nêu trong Phụ lục E. Phương pháp này nhằm mục đích mô phỏng các điều kiện cháy trong một đường oxy cao áp. Cũng có một phương pháp khuyến cáo cho việc phân tích định lượng các sản phẩm cháy (xem Phụ lục E). Không có sẵn số liệu được kiểm chứng đối với phương pháp thử nghiệm nêu trong Phụ lục E.

D.5.1.7  Độ dẫn nhiệt

Độ dẫn nhiệt của phi kim thấp hơn nhiều so với kim loại. Việc tỏa nhiệt từ các bộ phận phi kim có thể được hỗ trợ bằng cách cho tiếp xúc sát với các bộ phận kim loại và giới hạn khối lượng của các bộ phận phi kim.

D.5.1.8  Thoái hóa

Các phi kim tiếp xúc với các khí, đặc biệt là oxy, có thể trải qua các thay đổi về hóa học có thể ảnh hưởng đến các đặc tính hóa học của chúng. Việc bảo dưỡng định kỳ cần xem xét đến các thay đổi như thế.

D.5.1.9  Va đập cơ học

...

...

...

D.5.1.10  Nhiệt độ ngọn lửa

Ưu tiên sử dụng vật liệu có nhiệt độ ngọn lửa thấp.

D.5.1.11  Tốc độ cháy lan

Ưu tiên sử dụng vật liệu có tốc độ cháy lan thấp.

Bảng D.7 - Số liệu về độc tính của các sản phẩm cháy tiềm tàng và/hoặc do phân hủy các vật liệu phi kim chọn lọc

Vật liệu

Sản phẩm cháy tiềm tàng^a

LC₅₀^b

_­ml/m³

...

...

...

ml/ m³

mg/m³

Polytetrafluoroethylene (PTFE)^d

Polychlorotrifluoroethylene

(PCTFE)

Polyvinylchloride (PVC)

C₂CI₄O₂ diphosgene

2

...

...

...

COCI₂ phosgene

5

0,05

0,2

F₂O difluoride oxy

2,6

0,05

0,1

F₂ flo

...

...

...

1

2

Cl₂ clo

293

1

3

COF₂ carbonyl fluoride

360

...

...

...

HF flo-hydric

966

3

2,5

HCI clo-hydric

3120

5

7,5

CIF₃ chlorine pentafluoride

...

...

...

CIF₃ chlorine trifluoride

299

0,1

0,4

Polyamide (PA)^e Polyurethane (PU)

NO oxit nitơ

115

...

...

...

30

NO₂ dioxit nitơ

115

5

9

N₂O₃ trioxit nitơ

57

...

...

...

140

10

10

(CN)₂ xyanua

350

10

Polyethylene (PE)^f

CO monoxit cacbon^g

...

...

...

50

55

Sulfua polypropylene (PPS)^h

H₂S sulfua hydro

712

10

15

CH₃SH methyl mercaptan

1350

...

...

...

COS sulfua cacbon

1700

SO₂ dioxit lưu huỳnh

2520

5

13

...

...

...

CO monoxit cacbon^g

3760

50

55

Ethylene-propylene (EPDM)^f

CO monoxit cacbon^g

3760

50

55

...

...

...

2520

5

13

Cao su chloroprene (NR, Neoprene)^j

Cao su nitrile (NBR, Buna N)^j

...

...

...

Cao su flurocacbon (FKM, vinyledenefluorlde hexafluoropropylene, Viton, Fluorel)^j

^a Giả thiết là cháy hoàn toàn.

...

...

...

^c Giá trị giới hạn ngưỡng.

^d Các vật liệu trong nhóm này có chứa cacbon, oxy, hydro, clo và flo.

^e Các vật liệu trong nhóm này có chứa cacbon, oxy, hydro, và nitơ.

^f Các vật liệu trong nhóm này có chứa cacbon, oxy, và hydro..

^g Thường chuyển thành CO₂ do dư thừa oxy.

^h Có chứa cacbon, oxy, hydro, và lưu huỳnh.

ⁱ Khả năng có vết lưu huỳnh, tùy theo quy trình sản xuất

^j Không có số liệu.

D.5.2  Phương pháp chọn phi kim

...

...

...

Để lựa chọn một vật liệu cho một ứng dụng, ứng dụng đó cần được xem xét để đánh giá khả năng vật liệu được chọn sẽ bị ảnh hưởng bởi hiện tượng cháy nổ đáng kể trong khi dùng. Độ nhạy của vật liệu đối với cháy nổ, tiềm lực phá hủy của nó hay khả năng làm ảnh hưởng đến vật liệu khác khi cháy cần được xem xét cùng với các ảnh hưởng tiềm tàng của cháy nổ đối với môi trường hệ thống. Cuối cùng, nhu cầu của ứng dụng và mức độ vận hành mong đợi của vật liệu cần được so sánh trong bối cảnh cần tránh bắt lửa.

D.5.2.2  Nguyên tắc

Cần sử dụng vật liệu ít phản ứng nhất phù hợp với thiết kế hợp lý và hoạt động kinh tế. Cần tối đa hóa nhiệt độ tự cháy, chỉ số oxy, sự bắt lửa do va chạm cơ học và ngưỡng áp suất va chạm khí. Cần giảm thiểu nhiệt cháy, tổng nhiệt giải phóng và độc tính của các sản phẩm cháy. Một số yêu cầu này có thể đưa đến tình trạng xung đột trong việc lựa chọn vật liệu, gây ra nguy cơ tồn dư đáng kể, thậm chí khi đã áp dụng việc hoạt động tốt nhất. Lời khuyên là nên dựa vào nhiều phương pháp thử nghiệm để lựa chọn vật liệu. Vì tính chất cũng như kết quả thử nghiệm vật liệu không phải là các chỉ số tốt nhất để đánh giá khả năng hoạt động, việc thử nghiệm thiết bị đã lắp ráp (nếu có phương pháp thử nghiệm) cần tạo thành một phần của quá trình lựa chọn vật liệu.

Nếu có nguy cơ tương đối cao xảy ra một hay nhiều cơ chế cháy nổ, chỉ nên sử dụng các vật liệu có sức đề kháng rất cao đối với các cơ chế này. Áp suất vận hành tối đa càng cao, thì sức đề kháng với bắt lửa càng quan trọng. Điều này có thể tạo nên xung đột với nhu cầu giảm thiểu độc tính của các sản phẩm cháy. Có thể sẽ không thể giải quyết được xung đột này dựa vào các số liệu và phương pháp thử nghiệm hiện có.

Ưu tiên nhiệt cháy thấp; nhiệt cháy từ 41000 J/g trở lên không thích hợp trừ các ứng dụng nhẹ.

Các vật liệu có chỉ số oxy cao được ưa chuộng hơn các vật liệu có chỉ số oxy thấp. Việc sử dụng các vật liệu có chỉ số oxy trung bình là vấn đề cần cân nhắc, bao gồm xem xét tất cả các yếu tố quan trọng trong ứng dụng cụ thể.

Kinh nghiệm với một vật liệu nào đó trong cùng ứng dụng hoặc với cùng vật liệu trong cùng ứng dụng thường là cơ sở cho việc lựa chọn vật liệu. Tuy nhiên, cần thận trọng khi suy xét các điều kiện.

Vì một số vật liệu thay đổi theo từng lô, có thể cần phải thử nghiệm từng lô một trong một số ứng dụng.

Vì các lý do này, các thiết bị y tế sử dụng trong môi trường giàu oxy cần được thiết kế sao cho ít phải sử dụng vật liệu phi kim nhất.

...

...

...

(tham khảo)

Phương pháp đốt khuyến cáo và phân tích định lượng các sản phẩm cháy của các vật liệu phi kim

E.1  Tổng quát

Một phương pháp được mô tả đối với sự đốt cháy các vật liệu phi kim trong các điều kiện xác định và việc phân tích các sản phẩm cháy.

E.2  Nguyên tắc

Có thể đạt được sự đốt cháy trong oxy nguyên chất bằng cách nén đoạn nhiệt tại 24000 kPa và 60 °C. Nếu không biết hoặc không biết chính xác bản chất của vật liệu thử nghiệm, điều quan trọng là vật liệu phải được thử nghiệm trước để đánh giá số năng lượng tương đối giải phóng trong khi thử nghiệm nén đoạn nhiệt. Phương pháp thử nghiệm dùng dây nóng cho phép đánh giá điều này.

E.3  Phép thử bằng đốt nóng

Sơ đồ thử nghiệm được nêu trong Hình E.1.

Cho 0,5 g vật liệu cần thử đã chia thành các phần nhỏ vào trong một khay rồi đặt nó vào trong một buồng kín trong đó có một luồng khí oxy nén có nhiệt độ bằng nhiệt độ xung quanh chạy qua với tốc độ 6 l/min. Cho một sợi tungsten có thể nung lên 3 nhiệt độ khác nhau (500 °C, 900 °C, và 1200 °C) tiếp xúc với vật liệu.

...

...

...

a) Nổ;

b) Cháy mạnh;

c) Cháy;

d) Khó cháy;

e) Chậm cháy;

f) Không cháy.

Ghi chép lại kiểu phản ứng cho mỗi nhiệt độ.

Kích thước tính bằng mm

...

...

...

1 - Buồng thủy tinh

5 - Lưới bảo vệ

2 - Khay chứa mẫu

6 - Bộ đỡ ren cố định

3 - Mẫu thử

7 - Tay cầm

4 - Dây nóng (sợi tungsten)

8 - Biến trở

a Nguồn cấp oxy

...

...

...

Hình E.1 - Sơ đồ thử nghiệm dây nóng

E.4  Thử nghiệm nén đoạn nhiệt

CẢNH BÁO - Thử nghiệm nén đoạn nhiệt đối với một vật liệu tại 24000 kPa và 60 °C có thể giải phóng ra năng lượng đáng kể tùy theo loại vật liệu thử nghiệm và do đó có nguy cơ cháy, nổ, hoặc phá hủy thiết bị thử nghiệm.

E.4.1  Thiết bị thử nghiệm

Sơ đồ thử nghiệm được nêu trong Hình E.2.

Thiết bị thử nghiệm gồm có một nguồn cấp oxy (1) được kết nối qua một van (2) với một bình có lắp một thiết bị làm nóng trước (3) có tác dụng làm nóng oxy tới 60 °C.

Oxy ở 60 °C được cho tiếp xúc với vật liệu cần thử thông qua một ống nối bằng đồng (7) có đường kính 5 mm và dài 1000 mm, được đóng mỡ bằng một van mở nhanh (4).

Kích thước tính bằng mm

...

...

...

1 - Nguồn cấp oxy

9 - Van tháo

2 - Van vào

10 - Xylanh tháo

3 - Bình có thiết bị làm nóng trước

11 - Van ngắt

4 - Van mở nhanh

12 - Xylanh lấy mẫu

5 - Van kiểm tra

...

...

...

6 - Van ngắt

P - Cảm biến áp suất

7 - Ống nối

T - Nhiệt kế

8 - Nơi giữ mẫu (xem Hình E.3)

Hình E.2 - Sơ đồ đốt cháy bằng nén đoạn nhiệt

Một van kiểm tra (5) và một van ngắt (6) được lắp để ngăn cách mẫu thử và các sản phẩm cháy giải phóng ra.

Nơi giữ mẫu (8) cho phép lấy mẫu của các tồn dư đặc hoặc lỏng, không có nguy cơ mất và càng ít góc cạnh hoặc ngóc ngách càng tốt để bảo đảm nén đoạn nhiệt có tác động trực tiếp lên trên mẫu. Mặt cắt của một nơi giữ mẫu điển hình được nêu trong Hình E.3.

...

...

...

Trong khi nén đoạn nhiệt, bộ giữ mẫu được ngăn cách ở phía đầu ra bằng một van ngắt (11). Sau khi nén đoạn nhiệt, van này mở ra để cho các sản phẩm cháy đi vào hệ thống lấy mẫu. Hệ thống lấy mẫu có thể thay đổi, tùy theo phương pháp phân tích.

CHÚ DẪN

1 - Ống nối

2 - Van ngắt

3 - Mẫu thử

Hình E.3 - Mặt cắt của một thiết bị giữ mẫu điển hình

E.4.2  Phương pháp thử nghiệm

E.4.2.1  Mẫu thử

...

...

...

Cho mẫu thử vào trong bộ giữ mẫu (8). Đặt mẫu sao cho nó không làm tắc hoặc cản trở luồng khí thoát vào đường lấy mẫu. Điều quan trọng là phải bảo đảm rằng bất kỳ vật liệu nào dùng để đệm bộ giữ mẫu (ví dụ bằng PTFE) không bắt cháy trong khi nén đoạn nhiệt.

E.4.2.2  Thử nghiệm cháy

Làm sạch hệ thống thử nghiệm và lấy mẫu bằng oxy.

Đóng van ngắt (11) ở phía dưới của bộ giữ mẫu.

Làm nóng oxy lên (60 ± 3) °C trong dụng cụ làm nóng oxy. Mở van mở nhanh (4) để cho mẫu thử tiếp xúc với áp lực ngày càng tăng từ áp lực khí quyển lên áp lực thử nghiệm tối đa (24000 kPa) trong thời gian (20 °_-5) ms. Sau khi nén đoạn nhiệt, đóng van ngắt (6) để phòng rò rỉ các sản phẩm cháy.

Mở van ngắt (11) để đổ đầy xy-lanh lấy mẫu (12) và xả các sản phẩm đốt dạng khí từ ống nối và bộ giữ mẫu (8) vào trong xy-lanh lấy mẫu (12).

Đóng van ngắt (11) để cách ly hệ thống lấy mẫu.

Tháo bộ giữ mẫu (8), rửa sạch bằng dung môi phù hợp và thu lượm các chất tồn dư dạng rắn hoặc dạng lỏng để đi phân tích.

Làm khô bộ giữ mẫu (8), nạp mẫu thứ hai và lắp nó vào hệ thống.

...

...

...

E.4.2.3  Phân tích định lượng

Cần tiến hành phân tích định lượng các sản phẩm cháy. ISO 19701^[52] nêu các hướng dẫn định lượng nồng độ khí thu được.

Toàn bộ việc định lượng (cân bằng khối lượng) cần được thực hiện trên cơ sở khối lượng sản phẩm thực sự bị cháy.

Phụ lục F

(tham khảo)

Thuyết minh

Nội dung sau tương ứng với các điều khoản trong tiêu chuẩn này được đánh dấu bằng hoa thị. Do đó việc đánh số không liên tục nhau.

F.1  Giá trị 50 kPa được dựa trên kinh nghiệm thực tế rằng các bộ phận của các hệ thống thở không tạo ra nguy cơ cháy nổ trong điều kiện bình thường hoặc hỏng hóc duy nhất. Đối với các bộ phận của thiết bị điện tử y tế hoạt động tại các áp suất dưới 50 kPa, việc phòng cháy được quy định trong các tiêu chuẩn cụ thể.

F.4.1  Một số giá trị về mức độ sạch được nêu trong ASTM G93-03^[21], dao động từ 11 mg/m² đến 550 mg/m² hydrocacbon. Tuy nhiên, kinh nghiệm cho thấy rằng đối với các ứng dụng được bảo hộ bằng Tiêu chuẩn này, các giá trị nêu trong điều khoản này trích từ “Trường hợp giới hạn trên thông thường” trong ASTM G93-03 là thỏa đáng và tương đương với các giá trị nêu trong các hướng dẫn thực hành trong công nghiệp (ví dụ, xem EIGA IGC 33/06/E^[49]).

...

...

...

F.4.1  b) Việc kiểm soát nhiễm bẩn do phần tử rất quan trọng để làm giảm nguy cơ bắt lửa tại các áp suất trên 3000 kPa.

F.5  Các thiết bị (ví dụ van điều áp trong các hệ thống đường dẫn khí y tế) bình thường có thể được cung cấp khí với áp suất đầu vào tới 1500 kPa. Khi có hỏng hóc duy nhất xảy ra, các thiết bị vẫn có thể được cung cấp với áp suất tới 3000 kPa. Tuy nhiên, nhiệt độ được trông đợi là chỉ tăng rất ít do sự tăng áp suất như vậy. Do đó, các thiết bị thiết kế để sử dụng tại các áp suất dưới 3000 kPa không cần phải trải qua thử nghiệm tác động do nén khí.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO 4135, Anaesthetic and respiratory equipment - Vocabulary (Thiết bị gây mê và hô hấp - Từ vựng).

[2] ISO 7291, Gas welding equipment - Pressure regulators for manifold systems used in welding, cutting and allied processes up to 300 bar (Thiết bị hàn khí - Bộ điều áp trong các hệ thống đa năng dùng trong hàn, cắt và các quy trình tương tự đến 30 Mpa (300 bar)).

[3] TCVN 7163 (ISO 10297), Chai chứa khí - Van dùng cho chai chứa khí nạp lại được - Đặc tính kỹ thuật và thử kiểu.

[4] TCVN 6716 (ISO 10298:2010), Xác định tính độc của khí hoặc hỗn hợp khí.

[5] TCVN 7741 -1 (ISO 10524-1), Bộ điều áp dùng cho khí y tế - Phần 1: Bộ điều áp và bộ điều áp có thiết bị đo lưu lượng.

[6] TCVN 7741-2 (ISO 10524-2), Bộ điều áp dùng cho khí y tế - Phần 2: Bộ điều áp manifold và bộ điều áp thẳng.

...

...

...

[8] TCVN 6874-1 (ISO 11114-1), Chai chứa khí di động - Tính tương thích của vật liệu làm chai chứa và làm van với khí chứa - Phần 1: Vật liệu kim loại.

[9] TCVN 6874-3 (ISO 11114-3), Chai chứa khí di động - Tính tương thích của vật liệu làm chai chứa và làm van với khí chứa - Phần 3: Thử độ tự bốc cháy trong khí oxy.

[10] ISO 4589-1, Plastics - Determination of burning behaviour by oxygen index - Part 1 (Chất dẻo - Đánh giá tính chất cháy bằng chỉ số oxy - Phần 1: Hướng dẫn).

[11] ISO 4589-2, Plastics - Determination of burning behaviour by oxygen index - Part 1 (Chất dẻo - Đánh giá tính chất cháy bằng chỉ số oxy - Phần 2: Thử nhiệt độ xung quanh).

[12] ISO 4589-3, Plastics - Determination of burning behaviour by oxygen index - Part 1 (Chất dẻo - Đánh giá tính chất cháy bằng chỉ số oxy - Phần 3: Thử nhiệt độ tăng).

[13] EN 13348, Copper and copper alloys - Seamless, round copper tubes for medical gases or vacuum (Đồng và hợp kim của đồng - Ống đồng tròn trơn dùng cho khí và máy hút y tế).

[14] ASTM B819-00, Standard Specification for Seamless Copper Tube for Medical Gas Systems (Đặc tính tiêu chuẩn của ống đồng trơn dùng trong các hệ thống khí y tế).

[15] ASTM D2863-00, Standard Test Method for Measuring the Minimum Oxygen Concentration to Support Candle-Like Combustion of Plastics (Oxygen Index) (Phương pháp thử tiêu chuẩn đo lường nồng độ oxy tối thiểu để hỗ trợ đốt cháy nhựa kiểu đốt nến (chỉ số oxy)).

[16] ASTM G63-99, Standard Guide for Evaluating Nonmetallic Materials for Oxygen Service (Hướng dẫn quy chuẩn cho việc đánh giá các vật liệu phi kim dùng trong dịch vụ oxy).

...

...

...

[18] ASTM G74-08, Standard Test Method for Ignition Sensitivity of Materials to Gaseous Fluid Impact (Phương pháp thử tiêu chuẩn độ nhạy với lửa của các vật liệu đối với tác động của khí lỏng)

[19] ASTM G86-98a, Standard Test Method for Determining Ignition Sensitivity of Materials to Mechanical Impact in Ambient Liquid Oxygen and Pressurized Liquid and Gaseous Oxygen Environments (Phương pháp thử tiêu chuẩn xác định độ nhạy với lửa của các vật liệu đối với va đập cơ học trong oxy lỏng và các môi trường oxy thể khí và thể lỏng bị nén).

[20] ASTM G88-05, Standard Guide for Designing Systems for Oxygen Service (Hướng dẫn quy chuẩn thiết kế các hệ thống sử dụng dịch vụ oxy).

[21] ASTM G93-03, Standard Practice for Cleaning Methods and Cleanliness Levels for Material and Equipment Used in Oxygen-Enriched Environments (Thực hành quy chuẩn đối với các phương pháp làm sạch và mức độ sạch đối với các vật liệu và thiết bị dùng trong các môi trường giàu oxy).

[22] ASTM G94-05, Standard Guide for Evaluating Metals for Oxygen Service (Hướng dẫn quy chuẩn đánh giá các kim loại dùng trong dịch vụ oxy).

[23] ASTM G114-07, Standard Practices for Evaluating the Age Resistance of Polymeric Materials Used in Oxygen Service (Thực hành quy chuẩn đánh giá độ bền theo thời gian của các vật liệu polyme dùng trong dịch vụ oxy).

[24] ASTM G120-01, Standard Practice for Determination of Soluble Residual Contamination in by Soxhlet Extraction (Thực hành quy chuẩn xác định nhiễm cặn hòa tan bằng phương pháp chiết tách Soxhlet).

[25] ASTM G122-96, Standard Test Method for Evaluating the Effectiveness of Cleaning Agents (Phương pháp thử tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả của các chất làm sạch).

[26] ASTM G124-95, Standard Test Method for Determining the Combustion Behavior of Metallic Materials in Oxygen-Enriched Atmospheres. Phương pháp thử tiêu chuẩn đánh giá tính chất cháy của các vật liệu kim loại trong các môi trường giàu oxy.

...

...

...

[28] ASTM G126-00, Standard Terminology Relating to the Compatibility and Sensitivity of Materials In Oxygen Enriched Atmospheres (Thuật ngữ quy chuẩn liên quan đến độ tương thích và độ nhạy của các vật liệu trong môi trường giàu oxy).

[29] ASTM G127-95, Standard Guide for the Selection of Cleaning Agents for Oxygen Systems (Hướng dẫn quy chuẩn cho việc lựa chọn các chất làm sạch cho các hệ thống oxy).

[30] ASTM G128-02, Standard Guide for Control of Hazards and Risks in Oxygen Enriched Systems (Hướng dẫn quy chuẩn cho việc kiểm soát các hiểm họa và nguy cơ trong các hệ thống giàu oxy).

[31] ASTM G131-96, Standard Practice for Cleaning of Materials and Components by Ultrasonic Techniques (Thực hành quy chuẩn đối với làm sạch các vật liệu và bộ phận bằng các kỹ thuật siêu âm).

[32] ASTM G144-01, Standard Test Method for Determination of Residual Contamination of Materials and Components by Total Carbon Analysis Using a High Temperature Combustion Analyzer (Phương pháp thử tiêu chuẩn xác định nhiễm bẩn tồn dư của các vật liệu và bộ phận bằng phân tích tổng lượng cacbon sử dụng máy phân tích đốt cháy ở nhiệt độ cao).

[33] ASTM G145-08, Standard Guide for Studying Fire Incidents in Oxygen Systems (Hướng dẫn quy chuẩn nghiên cứu các tai nạn cháy trong các hệ thống oxy).

[34] ASTM Manual Series: MNL 36, 2nd ed. Safe Use of Oxygen and System: Guidelines for Oxygen System Design, Materials Selection, Operation, storage, and Transportation (Loạt cẩm nang ASTM: MNL 36, ấn bản lần 2, Sử dụng an toàn oxy và các hệ thống oxy: Các hướng dẫn thiết kế hệ thống oxy, lựa chọn vật liệu, vận hành, bảo quản, và vận chuyển).

[35] ASTM G175-03, Standard Test Method for Evaluating the Ignition Sensitivity and Fault Tolerance of Oxygen Regulators Used for Medical and Emergency Applications (Phương pháp thử tiêu chuẩn đánh giá độ nhạy lửa và khả năng dung nạp với hỏng hóc của bộ điều chỉnh oxy dùng trong các ứng dụng y tế và cấp cứu).

[36] ASTM STP812, Flammability and Sensitivity of Materials in Oxygen (Khả năng cháy và độ nhạy của các vật liệu trong các môi trường giàu oxy. Quyển 1:1983).

...

...

...

[38] ASTM STP986, Flammability and Sensitivity of Materials in Oxygen (Khả năng cháy và độ nhạy của các vật liệu trong các môi trường giàu oxy. Quyển 3:1988).

[39] ASTM STP1040, Flammability and Sensitivity of Materials in Oxygen (Khả năng cháy và độ nhạy của các vật liệu trong các môi trường giàu oxy. Quyển 4:1989).

[40] ASTM STP1111, Flammability and Sensitivity of Materials in Oxygen (Khả năng cháy và độ nhạy của các vật liệu trong các môi trường giàu oxy. Quyển 5:1991).

[41] ASTM STP1197, Flammability and Sensitivity of Materials in Oxygen (Khả năng cháy và độ nhạy của các vật liệu trong các môi trường giàu oxy. Quyển 6: 1993).

[42] ASTM STP1267, Flammability and Sensitivity of Materials in Oxygen (Khả năng cháy và độ nhạy của các vật liệu trong các môi trường giàu oxy. Quyển 7:1995).

[43] ASTM STP1319, Flammability and Sensitivity of Materials in Oxygen (Khả năng cháy và độ nhạy của các vật liệu trong các môi trường giàu oxy. Quyển 8:1997).

[44] ASTM STP1395, Flammability and Sensitivity of Materials In Oxygen (Khả năng cháy và độ nhạy của các vật liệu trong các môi trường giàu oxy. Quyển 9:2000).

[45] ASTM STP1454, Flammability and Sensitivity of Materials in Oxygen (Khả năng cháy và độ nhạy của các vật liệu trong các môi trường giàu oxy. Quyển 10:2003).

[46] ASTM STP1479, Flammability and Sensitivity of Materials in Oxygen (Khả năng cháy và độ nhạy của các vật liệu trong các môi trường giàu oxy. Quyển 11:2006).

...

...

...

[48] CGA V-9:2009, Compressed gas association standard for compressed gas cylinder valves (Tiêu chuẩn của Hội Khí nén đối với van xy-lanh khí nén).

[49] EIGA IGC 33/06/E, Cleaning of equipment for oxyen sevice - Guideline (Làm sạch thiết bị dùng trong dịch vụ oxy - Hướng dẫn).

[50] NFPA 53, Recommended practice on materials, equipment, and systems used In oxygen- enriched atmospheres, 2004 (Khuyến cáo thực hành đối với vật liệu, thiết bị, và các hệ thống dùng trong các môi trường giàu oxy, 2004).

[51] Proceeding of ASTM G4: Toxicity of Fluorinated Polymers Used in Breathing Gá Service, Pittsburgh, PA, March 12, 2002 [Kỷ yếu của ASTM G4: Độc tính của các polyme có flo và clo dùng trong dịch vụ khí thở, Pittsburgh, PA, 12/3/2002).

[52] ISO 19701, Methods for sampling and analysis of fire effluents (Các phương pháp lấy mẫu và phân tích khí thải cháy).

[53] TCVN 7303-1 (IEC 60601-1), Thiết bị điện y tế - Phần 1: Các yêu cầu chung về an toàn cơ bản và tính năng thiết yếu.

[54] TCVN 8392 (ISO 21969), Mối nối mềm áp suất cao dùng cho hệ thống khí y tế.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9857:2013 (ISO 15001:2010) về Thiết bị gây mê và hô hấp - Tính tương thích với oxy