GBT383012019可燃气体或蒸气极限氧浓度测定方法

书书书犐犆犛１３．２２０．０１犆８０中华人民共和国国家标准犌犅／犜３８３０１—２０１９可燃气体或蒸气极限氧浓度测定方法犇犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犾犻犿犻狋犻狀犵狅狓狔犵犲狀犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀（犔犗犆）狅犳犳犾犪犿犿犪犫犾犲犵犪狊犲狊犪狀犱狏犪狆狅狌狉狊２０１９１２１０发布２０２００４０１实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布书书书目　　次前言Ⅲ…………………………………………………………………………………………………………引言Ⅳ…………………………………………………………………………………………………………１范围１…………………………………………………………………………………………………………２规范性引用文件１……………………………………………………………………………………………３术语和定义１…………………………………………………………………………………………………４试剂和材料３…………………………………………………………………………………………………５试验装置３……………………………………………………………………………………………………６试验方法３……………………………………………………………………………………………………７试验装置的标定５……………………………………………………………………………………………８测试报告６……………………………………………………………………………………………………附录Ａ（资料性附录）　ＬＡＣ测定实例７……………………………………………………………………参考文献９………………………………………………………………………………………………………Ⅰ犌犅／犜３８３０１—２０１９前　　言　　本标准按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９给出的规则起草。本标准由中华人民共和国应急管理部提出。本标准由全国消防标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ１１３）归口。本标准起草单位：应急管理部天津消防研究所、吉林市宏源科学仪器有限公司、上海化工研究院。本标准主要起草人：任常兴、李野、李晋、张网、管长勇、张欣、马千里、肖秋平、柴一波、吕东、伍晗、王婕。Ⅲ犌犅／犜３８３０１—２０１９引　　言　　极限氧浓度和爆炸极限是表征可燃气体（蒸气）爆炸特性的两个重要参数。多数工业生产场合，把可燃性气体、可燃蒸气或其混合物氧浓度作为重要的安全技术指标。可燃气体（蒸气）、惰性气体与空气混合气的极限氧浓度与以下因素有关：ａ）　可燃气体（蒸气）的种类及化学性质；ｂ）　可燃气体（蒸气）的纯度；ｃ）　惰性气体（蒸气）的种类、纯度；ｄ）　可燃气体（蒸气）、惰性气体和空气混合气的均匀性；ｅ）　引火源的形式、能量和点火位置；ｆ）　爆炸容器的几何形状和尺寸；ｇ）　可燃气体（蒸气）、惰性气体和空气混合气的温度、压力和湿度。极限氧浓度测定可为爆炸性环境的氧浓度控制提供依据，有助于预防和降低可燃气体（蒸气）火灾爆炸事故，也可为可燃气体（蒸气）环境及其设备或容器提供氧浓度报警指示。Ⅳ犌犅／犜３８３０１—２０１９可燃气体或蒸气极限氧浓度测定方法警示———按照本标准规定的方法点燃可燃气体、惰性气体和空气混合气后，即使未形成火焰传播，也不能完全认为该混合气不会发生爆炸。１　范围本标准规定了可燃气体（蒸气）极限氧浓度的测定方法。本标准适用于常压下可燃气体（蒸气）极限氧浓度的测定。２　规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ＧＢ／Ｔ８０３　空气中可燃气体爆炸指数测定方法ＧＢ／Ｔ５９０７．１　消防词汇　第１部分：通用术语ＧＢ／Ｔ５９０７．２　消防词汇　第２部分：火灾预防ＧＢ／Ｔ１２４７４　空气中可燃气体爆炸极限测定方法ＧＢ／Ｔ１６４２５　粉尘云爆炸下限浓度测定方法ＧＢ／Ｔ２１８４４　化合物（蒸气和气体）易燃性浓度限值的标准试验方法３　术语和定义ＧＢ／Ｔ５９０７．１、ＧＢ／Ｔ５９０７．２、ＧＢ／Ｔ１２４７４界定的以及下列术语和定义适用于本文件。３．１　惰性气体　犻狀犲狉狋犵犪狊不燃烧且不与氧气、被保护的可燃气体（蒸气）反应的气体。３．２　极限空气浓度　犾犻犿犻狋犻狀犵犪犻狉犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀ＬＡＣ在规定的试验条件下，可燃气体（蒸气）、空气和惰性气体混合物遇火源不发生爆炸的最大空气浓度。３．３　极限氧浓度　犾犻犿犻狋犻狀犵狅狓狔犵犲狀犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀ＬＯＣ在规定的试验条件下，可燃气体（蒸气）、空气和惰性气体混合物遇火源不发生爆炸的最大氧气浓度。以体积分数（％）表示，可按式（１）通过极限空气浓度（３．２）进行换算：ＬＯＣ＝０．２０９×ＬＡＣ……………………（１）　　注：ＬＯＣ与可燃气体（蒸气）特性、惰性气体种类等有关。１犌犅／犜３８３０１—２０１９３．４　待测混合物　犿犻狓狋狌狉犲狋狅犫犲狋犲狊狋犲犱待测可燃气体（蒸气）、空气和惰性气体的混合物。３．５　爆炸区　犲狓狆犾狅狊犻狅狀犪狉犲犪待测混合物（３．４）爆炸极限边界所形成的区域。多数情况下，边界曲线有顶点，对应待测混合物的极限空气浓度ＬＡＣ。待测混合物爆炸区示例见图１。说明：１　———爆炸区；　　　　　　　　　　　　　　　　　ａｉｒ　———空气；２———顶点；ＵＥＬ———爆炸上限；３———当量浓度线；ＬＥＬ———爆炸下限；犡———体积分数，％；ＬＡＣ———极限空气浓度。ｉｎ———惰性气体；ＴＳ———待测可燃气体；图１　待测混合物的爆炸区示例３．６　爆炸下限　犾狅狑犲狉犲狓狆犾狅狊犻狅狀犾犻犿犻狋ＬＥＬ可燃气体（蒸气）和空气组成的混合气遇火源即能发生爆炸的可燃气体（蒸气）最低浓度。注：改写ＧＢ／Ｔ１２４７４—２００８，定义３．１。３．７　爆炸上限　狌狆狆犲狉犲狓狆犾狅狊犻狅狀犾犻犿犻狋ＵＥＬ２犌犅／犜３８３０１—２０１９可燃气体（蒸气）和空气组成的混合气遇火源即能发生爆炸的可燃气体（蒸气）最高浓度。注：改写ＧＢ／Ｔ１２４７４—２００８，定义３．２。４　试剂和材料试验用的空气应进行净化处理，若为合成空气应在报告内注明。试验用的惰性气体纯度不应低于９９．８％（体积分数），若为混合惰性气体，应在报告内说明。试验测定可燃气体（蒸气）可能为单一物质、混合物或过程取样（已知或未知成分），其中单一物质和混合物中的单一物质的纯度不应低于９９．８％（体积分数）。若液体混合物出现大量气体挥发，气相和液相成分随时间变化，测试取样应采用液相物质。５　试验装置极限氧浓度试验装置采用管式装置（Ｔ）或球式装置（Ｂ，含圆柱形）。管式装置应符合ＧＢ／Ｔ１２４７４相关试验装置的规定。球式装置可为２０Ｌ的球形不锈钢爆炸罐、１ｍ３的圆柱形容器、５Ｌ或１２Ｌ短环颈瓶，分别应符合ＧＢ／Ｔ１６４２５、ＧＢ／Ｔ８０３、ＧＢ／Ｔ２１８４４相关试验装置的规定。６　试验方法６．１　试验原理采用管式装置或球式装置，测试确定可燃气体（蒸气）、空气和惰性气体的爆炸区。通过增加惰性气体的体积分数，测试确定可燃气体（蒸气）的极限空气浓度ＬＡＣ，进而计算确定待测可燃气体的极限氧浓度ＬＯＣ。６．２　试验步骤６．２．１　一般要求依照下列试验步骤，四次重复测试确定待测可燃气体的极限空气浓度ＬＡＣ，配好气后应搅拌均匀：———步骤１：依照ＧＢ／Ｔ１２４７４测定待测可燃气体（蒸气）的爆炸下限ＬＥＬ和爆炸上限ＵＥＬ。———步骤２：确定当量浓度线顶点附近待测混合物的爆炸极限。若惰性气体采用氮气，且待测可燃气体的当量浓度线未知，则设定待测可燃气体浓度为犡ＴＳ＝１．２ＬＥＬ，通过改变空气和惰性气体浓度测定混合物的爆炸极限（空气和惰性气体浓度分别为犡ａｉｒ，Ｌ、犡ｉｎ，Ｌ）。采用渐进法测试，首次惰性气体体积分数设定为５０％，随后增加惰性气体的体积分数级差为５％，接近爆炸极限时体积分数级差降低为０．５％。６．２．２　判定准则极限空气浓度ＬＡＣ位于爆炸区顶点时，可采用６．２．３规定的简易程序进行测定（参见附录Ａ的Ａ．１），判定依据如式（２）所示；否则，应采用６．２．４规定的一般程序进行测定（参见附录Ａ的Ａ．２）。ＵＥＬ≤０．８×（１００－犡ａｉｒ，Ｌ）……………………（２）　　式中：犡ａｉｒ，Ｌ———待测混合物爆炸极限的空气体积分数，％。３犌犅／犜３８３０１—２０１９６．２．３　简易程序步骤６．２．３．１　待测混合物爆炸极限的空气体积分数犡ａｉｒ，Ｌ为定值，见图２，改变待测可燃气体的浓度进行以下测定：ａ）　若待测可燃气体体积分数小于５％，改变增量为体积分数０．２％；ｂ）　若待测可燃气体体积分数大于或等于５％，改变增量为体积分数０．５％。６．２．３．２　在待定顶点下面和上面各测定２次，若被引燃应重复６．２．１规定的步骤２和６．２．３．１中ａ）测定，直到确定顶点位置。６．２．３．３　测定惰性气体体积分数为０．８犡ｉｎ，Ｌ的混合物爆炸极限，以确定极限空气浓度ＬＡＣ位于爆炸区的顶点。说明：１　———爆炸区；　　　　　　　　　　　　　ｉｎ　———惰性气体；２———犡ＴＳ＝１．２ＬＥＬ线；ＴＳ———待测可燃气体；３———当量浓度线；ａｉｒ———空气；犡———体积分数，％；ＵＥＬ———爆炸上限；———未爆炸点；ＬＥＬ———爆炸下限；———爆炸点；ＬＡＣ———极限空气浓度。———犡ａｉｒ，Ｌ线测定点；图２　极限空气浓度确定简易程序６．２．４　一般程序步骤６．２．４．１　爆炸极限应通过测定沿爆炸上限ＵＥＬ线附近的至少４个同等间隔点来确定，测定时惰性气体浓度为定值，以体积分数０．５％步长改变空气的浓度进行测定，见图３。６．２．４．２　在爆炸区分布图上标注测试点，连接测试点，采用插值法确定爆炸上限ＵＥＬ曲线。绘制爆炸上限ＵＥＬ曲线的切线，平行于惰性气体边线，与空气轴线的交点即为极限空气浓度ＬＡＣ。４犌犅／犜３８３０１—２０１９６．２．４．３　以空气体积分数犡ａｉｒ，ＬＡＣ为定值，上部和下部各体积分数５％范围内，改变待测可燃气体的浓度至少再测定５个点，测定步长为体积分数２．５％，进一步确定极限空气浓度值ＬＡＣ，测定结果见图３。若被引燃，采用差值法重新测定。６．２．４．４　依据测定的ＬＡＣ值，采用式（１）计算待测可燃气体的极限氧浓度ＬＯＣ。注：具有高能的不稳定化学物质，如丁二烯、环氧乙烷等，极限氧浓度（ＬＯＣ）体积分数为０％，爆炸上限体积分数为１００％。说明：１　———爆炸区；　　　　　　　　　　　　　　ｉｎ　—惰性气体；２———犡ＴＳ＝１．２ＬＥＬ线；ＴＳ———待测可燃气体；犡———体积分数，％；ａｉｒ———空气；———未爆炸点；ＵＥＬ———爆炸上限；———爆炸点；ＬＥＬ———爆炸下限；———犡ａｉｒ，Ｌ线测定点；ＬＡＣ———极限空气浓度。图３　极限空气浓度确定一般程序６．３　氧含量分析至少测定一次极限空气浓度ＬＯＣ时的混合物氧浓度，偏差位于计算极限氧浓度ＬＯＣ±０．２％范围内［式（１）计算值］。氧分析设备测定浓度应校准在体积分数０％～２１％范围之内。采用ＧＢ／Ｔ１２４７４管式装置测定时，应在开始点火前容器出口处进行氧浓度测定。采用ＧＢ／Ｔ１６４２５、ＧＢ／Ｔ８０３球式装置测定时，应在球内测定混合物混合均匀且点火引燃前取样进行氧浓度测定。７　试验装置的标定依据ＧＢ／Ｔ１２４７４、ＧＢ／Ｔ１６４２５、ＧＢ／Ｔ８０３的要求对试验装置各自进行标定。安装后的装置进行５犌犅／犜３８３０１—２０１９正式测定前，用纯度不低于９９．９％的乙烯标定（乙烯的爆炸下限值体积分数为２．７％，爆炸上限值体积分数为３６％），如测定结果符合下列规定，即认为装置运行正常：ａ）　同一实验室测得的重复性试验结果，误差不应大于５％；ｂ）不同实验室测得的重复性试验结果，误差不应大于１０％。８　测试报告测试报告应包括以下内容：ａ）　待测可燃气体（蒸气）种类、纯度等；ｂ）　惰性气体种类及其纯度，空气的组分、纯度、来源等；ｃ）　试验时环境条件；ｄ）　测试装置，管式装置或球式装置，测试装置容器形状、容积及点火方式等；ｅ）　爆炸极限，依据相关标准测定或采用爆炸区图确定；ｆ）　极限氧浓度ＬＡＣ；ｇ）　若试验操作与本标准