КислородДля хранения и транспортировки газообразного кислорода под давлением применяют стальные баллоны по ГОСТ 949—73, имеющие следующую характеристику.

  1. Баллоны из углеродистой стали с пределом прочности 650 МН/м2 (65 кгс/мм2), пределом текучести 380 МН/м2 (38 кгс/мм2), относительным удлинением 15% — типа 100: 150 и 200, рассчитанные соответственно на условные рабочие давления py 10, 15 и 20 МПа (100; 150 и 200 кгс/см2).
  2. Баллоны из легированной стали с пределом прочности 900 МН/м2> (90 кгс/мм2), пределом текучести 700 МН/м2 (70 кгс/см2), относительным удлинением 10% и ударной вязкостью 1 МДж/м2 (10 кгс*м/см2) — типа 150Л и 200Л, рассчитанные соответственно на условные рабочие давления ру 15 и 20 МПа (150 и 200 кгс/см2).

Для баллонов пробное гидравлическое давление принято равным 1,5 ру, а пробное пневматическое — равным ру.

Баллоны изготовляют из бесшовных цельнотянутых труб путем обжатия днища и горловины у заготовки или из круглых плоских болванок путем прошивки и протяжки на специальных прессах. После этого баллоны подвергают необходимой механической и термической обработке, а затем насаживают кольцо горловины и башмак, проводят гидравлическое и пневматическое испытания, клеймение и окраску баллонов. Для кислорода, водорода, азота, метана, сжатого воздуха и инертных газов применяют баллоны типа 150 и 150Л: для сжатого воздуха и метана — типа 200 и 200Л; для углекислого газа — типа 150, для ацетилена, аммиака и других газов до 10 МПа (100 кгс/см2) — типа 100.

Согласно «Правилам» Госгортехнадзора баллоны следует подвергать контрольным проверкам и испытаниям каждые 5 лет. Баллоны для газов, вызывающих коррозию (хлор, сероводород, фосген и др.), испытывают не реже чем через каждые 2 года. На сферической части баллона выбивают его паспортные данные, а также данные о результатах периодических испытаний: товарный знак завода-изготовителя; номер баллона; фактическую массу (кг); дату (месяц и год) изготовления и год следующего освидетельствования; рабочее давление (р, кгс/см2); пробное гидравлическое давление (n, кгс/см2); емкость баллона (л); клеймо ОТК завода-изготовителя (круглое); клеймо завода-наполнителя (круглое, диаметром 12 мм), производившего очередное освидетельствование; дату произведенного и следующего освидетельствования (в одной строке с клеймом завода-наполнителя).

Баллоны окрашивают в условные цвета, установленные для соответствующих газов, и снабжают надписями названия газа, а в некоторых случаях и отличительными полосами. Например, баллоны для кислорода окрашены в голубой цвет, надпись «Кислород» черного цвета; для ацетилена — в белый, надпись «Ацетилен» красного цвета; для водорода — в темно-зеленый, надпись «Водород» красного цвета; для пропана (и других горючих газов, кроме ацетилена) — в красный, надпись «Пропан» (или другой газ) белого цвета и т. д.

Баллоны наполняют кислородом с помощью кислородных компрессоров (или жидкостных кислородных насосов), используя устройства, называемые наполнительными рампами. Такая рампа представляет собой два коллектора из медных труб, снабженных запорными вентилями, манометрами и присоединительными медными змеевиками или гибкими шлангами высокого давления. С помощью этих змеевиков (шлангов) баллоны присоединяют к коллектору и наполняют газом. Коллекторы работают попеременно: когда через один из них наполняют баллоны, другой отсоединяют от наполненных баллонов и к нему присоединяют порожние баллоны.

На современных крупных кислородных станциях построены механизированные склады и наполнительные цехи для баллонов, где все транспортные операции осуществляются механизмами: кранами, электропогрузчиками и пр. Баллоны укрепляют в специальных контейнерах по 8—10 штук и в них транспортируют по складу, подают в наполнительную и перевозят к потребителю. Применяют также контейнеры, в которых баллоны скомпонованы в группы с общим запорным вентилем для их наполнения кислородом и опорожнения. Транспортировка баллонов к потребителю и обратно осуществляется на автомобилях, по железной дороге и пр. Потребители организуют расходные склады баллонов и, в случае необходимости, распределительные рампы, из которых кислород через центральный редуктор по трубопроводу подается в цехи к местам сварки и резки.

Под действием влажного кислорода внутренняя поверхность стенок баллонов может подвергаться коррозии. Образующиеся при этом гидраты окислов железа Fе(ОН); Fе(ОН)2; Fе(ОН)2 представляют собой рыхлую массу, легко проницаемую для кислорода, что способствует распространению коррозии вглубь стенки. Сухой кислород вызывает лишь медленное окисление железа в тонком поверхностном слое. Образующиеся при этом окислы покрывают металл сплошной пленкой, ограничивая дальнейший процесс окисления. При отсутствии влаги в кислороде и примесей поваренной соли в воде, применяемой для смазки кислородных компрессоров, не наблюдается заметной коррозии даже после эксплуатации баллонов в течение 20 лет и более.

Взрывы баллонов могут причинять значительные разрушения вследствие большой потенциальной энергии сжатого газа, освобождающейся при их взрыве. Анализ причин взрывов баллонов, имевших место (хотя и очень редко) в практике их использования, показывает, что эти взрывы происходили вследствие наличия скрытых дефектов в баллонах или нарушения правил эксплуатации баллонов со сжатыми газами.

К дефектам могут относиться трещины, плены раковины, складки, слоистость металла стенок, не замеченные при контроле баллона в процессе изготовления и последующих переосвидетельствованиях. К ним также относятся изменения нормальной структуры металла баллона вследствие неправильной термообработки.

Известны случаи взрывов наполненных баллонов от резкого удара о металлические предметы (рельс, балку, баллон и т. п.) при низкой температуре. Очень опасно попадание в кислородный баллон горючего газа (пропана, метана, ацетилена). В практике отмечены случаи перетекания в баллон с кислородом, находящимся под низким давлением в конце его опорожнения, горючего газа, находящегося в баллоне под более высоким давлением.

Образовавшаяся взрывоопасная смесь может взорваться при обратном ударе пламени. Поэтому при наполнении баллонов кислородом необходимо самым тщательным образом проверять, какой газ в них остался от предыдущего наполнения, и, в случае малейшего подозрения на присутствие в баллоне горючего газа, баллон изымают из наполнительной и направляют в лабораторию для проверки.

Попадание в кислородные баллоны органических масел и жиров также может послужить причиной взрыва баллона.

Корпуса вентилей баллонов изготовляют из латуни ЛС59-1 методом горячей штамповки, что обеспечивает необходимую плотность и вязкость металла при малых размерах вентилей. Клапан делают из латуни с пластмассовым или медным уплотнением, шпиндель — из коррозионностойкой стали, маховичок — из вторичного алюминиевого сплава; для инертных газов используют мембранные (бессальниковые) вентили, обеспечивающие полную и надежную герметичность.

При больших расходах кислорода применяется подача его по трубопроводу под давлением 3—3,5 МПа (30—35 кгс/см2) непосредственно с завода-изготовителя газа, где кислород может накапливаться в хранилищах постоянного объема для компенсации неравномерности расхода газа — в так называемых реципиентах.

Для реципиентов применяют баллоны емкостью 400 дм3, соединяя их в батарею для получения требуемого объема хранилища. Баллоны соединяют общими трубопроводами, снабжают запорной и предохранительной арматурой, контрольно-измерительными приборами. Реципиенты обычно располагают вне здания цеха, обеспечивая их соответствующим ограждением и защитой от атмосферных осадков. Из баллонов большой емкости (400 дм3) делают также транспортные реципиенты, используемые для доставки сжатого кислорода или других газов потребителям с помощью автотягачей на прицепах. Наполнение и опорожнение баллонов производится соответственно на заводах, производящих и потребляющих кислород, при доставке реципиентов автотягачами без снятия баллонов с прицепов. Давление кислорода в транспортном реципиенте 16,5—20 МПа (165-200 кгс/см2). Газовместимость 1500, 750 и 375 м кислорода (при 20 °С и 760 мм рт. ст.). Радиус доставки автотранспортом — до 400 км. Такой способ доставки кислорода потребителям прогрессивен и экономичен, так как значительно снижает потребность в баллонах и затраты, связанные с их использование (на ремонт, погрузку и выгрузку, испытания и др.).