高校實驗室氣瓶安全管理研究

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摘要：提出了從組織措施和技術措施作為切入點進行高校實驗室氣瓶管理的新思路。校級職能部門重點在組織措施建設，包括供應商資質(zhì)審核、采購平臺建設、培訓和準入體系建設；二級機構實驗室在落實組織措施的基礎上，在氣瓶的儲存和使用環(huán)節(jié)根據(jù)不同種類的氣體采取技術措施，形成一種建立在組織措施基礎上，以技術措施為保障的具有可操作性的綜合管理體系，促進高校實驗室氣瓶管理，杜絕氣瓶事故發(fā)生。

關鍵詞：本質(zhì)安全；管理；氣瓶；組織措施；技術措施

1高校實驗室氣體使用的特點和存在的問題

高校的理工類、材料類、分析測試類實驗室中，因為儀器所需和科研工作的需要，要使用各種氣體。氣體的供應多為氣瓶提供，其使用特點是種類多但單種氣體單日用量并不大。根據(jù)2009年修訂的《特種設備安全監(jiān)察條例》，氣瓶是指“盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPa•L的氣體、液化氣體和標準沸點等于或者低于60℃的液體壓力容器”屬于特種設備，其生產(chǎn)、使用、檢驗檢測及監(jiān)督監(jiān)察應當遵守《特種設備安全法》和《特種設備安全監(jiān)察條例》。根據(jù)《危險化學品目錄（2015版）》，壓縮氣體屬于危險化學品，因此，充裝了氣體的氣瓶在其生產(chǎn)、儲存、使用、經(jīng)營和運輸時應當遵守《危險化學品安全管理條例》。就是說，氣瓶具有特種設備和危險化學品的雙重屬性。氣瓶中處于高壓壓縮狀態(tài)的氣體儲存了能量，液化氣體在不正常使用狀態(tài)下氣化會造成氣瓶超壓，有些氣體具有可燃性、毒性、腐蝕性，因此氣瓶具有固有危險性。不正確使用氣瓶時會帶來的主要危害有窒息、凍傷、中毒、著火、爆炸?！稓馄堪踩O(jiān)察規(guī)定》將氣瓶的監(jiān)察范圍分為設計、制造、充裝、運輸、儲存、經(jīng)銷、使用和檢驗8個環(huán)節(jié)，據(jù)統(tǒng)計，事故發(fā)生在充裝和使用環(huán)節(jié)的居多，質(zhì)檢總局統(tǒng)計了2006年1—9月發(fā)生的氣瓶事故共25起，其中24起為爆炸事故，發(fā)生在使用環(huán)節(jié)的為4起[1]。高校實驗室處于氣瓶的使用環(huán)節(jié)。研究型大學的實驗室是進行科學研究、探索未知的場所，其工作具有固有的危險性[2]，因此氣瓶的安全使用一直是實驗室安全工作中的重點和難點。加強制度建設，建立具有科學性且操作性強的管理體系以及相關的制度執(zhí)行措施是關鍵。理清管理工作的頭緒，從組織措施和技術措施2個切入點著手，是氣瓶管理工作的一個新思路。

2氣瓶管理的組織措施

組織措施不考慮具體的氣體種類、氣瓶的安全使用技術，它是一種對全部氣瓶普適的約束措施。2.1建立供應商準入制度。高校實驗室作為氣瓶的使用者，不具備氣瓶檢驗資質(zhì)和能力，對氣體充裝環(huán)節(jié)也無法監(jiān)管。高校能做的是遴選合格供應商，從而取得質(zhì)量合格的產(chǎn)品，從源頭上避免事故的發(fā)生。涉及供應商的是氣瓶監(jiān)察中的充裝、運輸、儲存、經(jīng)銷等環(huán)節(jié)。一線城市的監(jiān)管已非常規(guī)范，但在中小城市中，特別是經(jīng)銷環(huán)節(jié)仍存在著一些經(jīng)營亂象，因此，應根據(jù)所處城市氣體供應市場的現(xiàn)狀，有條件的應該從生產(chǎn)和零售合二為一的供應商處進行采購，避免中間環(huán)節(jié)中存在著監(jiān)管缺失，導致不可靠來源的氣瓶和氣體充裝行為帶來的隱患，如使用超過檢驗期的氣瓶、私自改裝氣瓶、專用氣瓶充裝異種氣體、氣體種類充裝錯誤等，這些行為都會帶來極大的事故隱患。氣瓶充裝企業(yè)應取得危險化學品安全生產(chǎn)許可證，并按照《TSGR4001-2006氣瓶充裝許可規(guī)則》取得氣瓶充裝許可證，氣瓶的運輸、經(jīng)銷應遵守《危險化學品安全管理條例》，取得危險化學品經(jīng)營許可證、道路運輸經(jīng)營許可證和道路運輸營運證。在證照齊全的情況下，參考其價格和服務質(zhì)量，如送貨響應時間、是否負責免費將氣瓶搬運到位并安裝，這樣可以避免二次自行搬運帶來的危險性，據(jù)此建立合格供應商名單并定期更新。對于發(fā)生嚴重供貨紕漏的，除追責外，還可將其從名單中移除。這是從源頭上防范事故的最基本措施。2.2建立購置備案和審核制度。應該開發(fā)一套網(wǎng)上購買、審批系統(tǒng)。購買行為經(jīng)過審核批準和備案后，信息才能到達合格供應商處，其后的物品到貨、存放地點和用畢銷賬均有記錄，并關聯(lián)財務報銷系統(tǒng)，未經(jīng)過系統(tǒng)審批的采購無法報銷。各管理層級因此可掌握存量，特別是對于易燃、有毒、腐蝕性氣體，準確掌握存量和存放地點是安全管理的前提。這樣不但確保履行了相關報批手續(xù)，還可掌控使用人的資質(zhì)、使用地點的固有安全性、安全措施與安全預案的合理性等。在氣體購置中建立“適量夠用”原則，不應為了簡化購買手續(xù)，大量購置后在封閉空間內(nèi)存放。2.3氣瓶定期檢驗。氣瓶的固有危險性決定了要對其進行定期檢驗?！禩SGR0006-2014氣瓶安全技術監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定了不同種類的氣體其氣瓶檢驗的周期和檢驗項目。盛裝惰性氣體和無腐蝕高純氣體的氣瓶，每5年檢驗一次；盛裝腐蝕性介質(zhì)的氣瓶，每2年檢驗一次；盛裝其他氣體的氣瓶，每3年檢驗一次。定期檢驗的項目很多，包括內(nèi)表面檢查、重量損失率和容積殘余變形的測定等，能夠發(fā)現(xiàn)氣瓶的腐蝕、破損、新發(fā)缺陷等。永久氣體、二氧化碳氣體等氣瓶上多裝有爆破片，需要定期更換。由于氣瓶并非在本單位封閉循環(huán)，使用單位并不是固定地使用某個氣瓶，檢驗工作和費用均應商定為氣體供應商承擔。對于使用單位，應復核收到的氣瓶是否在有效期內(nèi)、檢驗標志是否齊全等。2.4建立培訓體系和準入制度。建立校級、院系級、實驗室級三級培訓和考試體系，不同級別具有不同的針對性，在培訓安全使用知識的同時，還應包括逃生和撲滅初起火災時滅火器具的正確使用方法，合格者才能具備氣體使用和氣瓶操作的資質(zhì)，嚴禁無資質(zhì)人員隨意操作氣瓶。明確購買和使用者為此氣瓶的第一安全責任人，有義務采取安全措施，制訂安全預案，切實履行安全義務，并承擔造成事故所帶來的安全責任。2.5安全預案和安全用品。安全預案的制訂應針對各用氣實驗室的實際情況，制定逃生路線、安裝應急照明、在顯著位置擺放滅火器材并標示、裝設報警器以及要制定發(fā)生事故后的報警方式和事故信息逐級上報制度。

3氣瓶管理的技術措施

技術措施是指對于各種瓶裝氣體在技術層面上實現(xiàn)其安全使用的措施，包括通用措施和專用措施。3.1通用技術措施。通用技術措施是指對于各種氣體均適用的技術措施，如瓶內(nèi)留余壓、開啟氣瓶時人員應站在側(cè)面并緩慢打開瓶閥、可燃氣體和助燃氣體應分庫存放、氣瓶存放間應有通風設備并裝設報警器等，這方面討論的文章較多，本文不贅述，僅討論容易疏漏的2點。（1）氣瓶有防止傾倒的措施，移動氣瓶時應加保護瓶帽和防震橡膠圈。氣瓶意外傾倒帶來的危害長期被低估，以為不過是造成人員砸傷，其實最大的危險是傾倒時將黃銅制瓶閥摔破，導致瓶內(nèi)高壓氣體噴出。如果是可燃氣體，高速噴射產(chǎn)生的靜電即可導致燃燒。1971年某工廠在運輸氫氣瓶時，瓶閥被撞斷，一聲巨響后噴出的氫氣立即著火[3]，同時氣瓶因為巨大的反沖力飛出，也造成二次傷害；1991年10月23日，上海沙縣某廢品堆放處，一名臨時工用管鉗拆下氧氣瓶閥時被擊倒在地，反沖出去的氧氣瓶造成另一人死亡[4]。（2）禁止私自維修瓶閥。我國目前在用的瓶閥種類較多，有削片式、套筒式、勾軸式等6類20余種[5]，結(jié)構各不相同。瓶閥故障會帶來極大的事故隱患，維修瓶閥是一項高度專業(yè)化的工作，使用者嚴禁自行拆卸、維修。如果發(fā)現(xiàn)瓶閥有漏氣現(xiàn)象，應立即關閉，返回充裝單位。如某實驗室曾有人發(fā)現(xiàn)瓶閥漏氣，就把上面的鎖母拆下，查看是否需要更換一個密封墊，在旋松鎖母的瞬間，閥桿飛出打在天花板上又落在地上，瓶內(nèi)氣體飛速泄出，聲音震耳欲聾，幸為惰性氣體且房間很大，飛出的閥桿未傷到人，人員撤出及時，讓氣體自然泄放完，未造成人員事故。3.2專用技術措施。我國根據(jù)《GB/T16163-2012瓶裝氣體分類》將瓶裝氣體分為3類：第1類為壓縮氣體和低溫液化氣體，第2類為液化氣體（包括高壓液化氣體和低壓液化氣體），第3類為溶解氣體。共列出了108種氣體，然后按其化學性能、燃燒性、毒性、腐蝕性進行分組，每種氣體有一個唯一的4位數(shù)字編碼，稱為FTSC編碼[6]。這是一個科學的分類編碼體系，適用于氣體生產(chǎn)、充裝、運輸、貯存、使用各個環(huán)節(jié)的規(guī)范管理。其中的很多氣體具有多重屬性，如既可燃又有毒、既有毒又具腐蝕性等，如列出的39種毒性氣體中15種可燃、24種腐蝕性氣體中22種有毒。作為單純的使用者，從高校實驗室氣瓶管理的角度分析，上述分類方法的實用性不高、管理成本大。本文嘗試將實驗室中的常見氣體按其危險特性分為可燃氣體、毒性和腐蝕性氣體、助燃氣體、惰性氣體4類，針對不同類別的氣體制定專用技術措施。制定原則是消除氣瓶這一最大的室內(nèi)危險源，提高實驗室內(nèi)部的安全水平，同時兼顧管理效率和可操作性。3.2.1可燃氣體。可燃氣體危險性涉及擴散性、化學活潑性、最小點火能量等多個因素，從不同的角度評估其危險程度是不同的。首先是防止發(fā)生泄漏。泄漏以后氣體的危險性以其爆炸下限為控制指標是最直觀的。危險度最高的甲類可燃氣體，其在空氣中的爆炸下限為10%（指體積分數(shù)，下同），而進行燃燒類實驗使用的氣體濃度較高，甚至是純氣。對于這類氣體的瓶裝純氣必須放在室外，通過固定的供氣管路引入室內(nèi)，且必須有防回火、防逆流裝置，這樣做可減少實驗室危險源，提升實驗室安全水平。對于專門配制的一定濃度的標準氣，一般使用8L氣瓶（最大充裝壓力10MPa），在面積20m2高3m的房間內(nèi)，在最不利情況下，即瓶中氣體全部泄漏大約被稀釋75倍。因此，可根據(jù)實際的氣體濃度、氣瓶容量和房間空間容量進行校核計算，以完全泄漏后的最大濃度不高于爆炸下限的1/3作為限值，這既是安全指標，也是衛(wèi)生指標[7]。高于限值的，不能在室內(nèi)過夜，用完立即移走；低于限值的可以在設置報警器、通風、警告牌等安全措施后暫放在室內(nèi)，待階段性使用結(jié)束后移走。如果要求每天都必須移走，頻繁的管路拆裝會帶來更大的安全隱患。這是綜合考慮安全性和使用便利性之后的折中措施。其次是防靜電措施。一些可燃氣體在空氣中的最小點火能量極低，如氫氣僅為0.017mJ[8]，如果發(fā)生泄漏達到爆炸下限時，爆炸幾乎是不可避免的。因此氫氣要避免使用容易積聚靜電的聚四氟乙烯等非金屬管路，要使用金屬管路，并在氣瓶閥處和用氣設備端兩點重復接地。僅僅將氣瓶架接地不是好的辦法，因為氣瓶瓶體和氣瓶架表面都有漆層，它們之間的電氣連接并不可靠。3.2.2毒性和腐蝕性氣體。毒性和腐蝕性氣體泄漏后能直接造成人員傷害，腐蝕性氣體還能腐蝕氣瓶造成氣瓶爆破，進而造成人員傷害。據(jù)統(tǒng)計，在2001—2013年發(fā)生的100起實驗室事故中，典型毒性、腐蝕性氣體如液氨、液氯、光氣、一氧化碳造成的傷亡最嚴重，中毒人數(shù)占到了受傷人數(shù)的80%，因光氣和一氧化碳死亡2人占總死亡人數(shù)8人的25%[9]。毒性和腐蝕性氣體處理原則：（1）純氣和任意濃度的劇毒氣體（GB/T16163-2012中定義的劇毒氣體為LC50≤200×10–6），都要求將氣瓶放在室外，通過管路引入室內(nèi)使用。（2）對于其他毒性氣體，以其LC50值的1/3作為限值，即根據(jù)房間空間總體積，在最不利情況下，瓶中的氣體全部泄漏時氣體被稀釋的倍數(shù)。當濃度高于限值時，氣瓶要放在室外；低于限值時，在設置報警器、通風、警告牌等安全措施后允許氣瓶暫放在室內(nèi)，但階段性使用完畢后要立即移走。3.2.3助燃氣體。主要指氧氣。風險之一是壓力高于2.94MPa的純氧和油脂接觸時會發(fā)生激烈的氧化反應[10]，實驗室經(jīng)常會有機械加工或使用油浴等加熱設備，存在油脂的污染和擴散，此時操作高壓純氧有重大風險。2002年4月7日，浙江平湖市一個五金修理店的學徒工在用沾滿油污的雙手開啟氧氣瓶閥時，氧氣瓶發(fā)生爆炸，造成該學徒工死亡，死者雙手被炸飛。初步分析可能是瓶閥漏氣，高壓氧遇油脂在有靜電或明火時發(fā)生爆炸[11]?！禛B14194-2007壓縮氣體氣瓶充裝規(guī)定》中明確規(guī)定，氧氣瓶的瓶體和瓶閥不得沾染油脂或其他可燃物。風險之二是氧氣泄漏造成環(huán)境氧量高，實驗室中電氣設備和加熱裝置較多，一般均為非防爆設備，當氧量高于23%時，極易發(fā)生火災[12]，而人員長時間吸入高濃度氧氣會得富氧病[10]。3.2.4惰性氣體。主要是防止窒息。根據(jù)對4000余例急性化學中毒事故的統(tǒng)計，氮氣窒息排第3位[13]。人體對于氧氣的長期安全界限是17%[14]，吸入純氮氣后，人員會立即倒下不省人事，10秒至幾分鐘內(nèi)迅速死亡[15]。現(xiàn)在實驗室門窗的密閉性普遍較好，特別是有的房間內(nèi)放置液氮罐，而液氮存在自然蒸發(fā)，會緩慢置換室內(nèi)的氧氣，如果人員快速進入低氧房間，而房門因為安裝有閉門器自動關閉，此時人員即使意識到風險，也可能無法自行走出而造成人身傷害。因此，這類房間應強制安裝氧量報警器。

4結(jié)語

實驗室氣瓶的安全管理是系統(tǒng)工程，組織措施和技術措施缺一不可。組織措施是根本，由良好的組織措施形成完善的安全體系；技術措施是抓手，在組織措施下發(fā)揮作用。在充分的安全培訓、嚴格的檢查和獎懲制度下，形成良性的安全文化和使用者良好的安全意識，杜絕實驗室氣瓶安全事故的發(fā)生。

作者:楊銳明 禚玉群 單位:清華大學