防止静电事故通用导则1

前言

    本标准是对GB 12158—1990《防止静电事故通用导则》的修订。

    本标准的第5、6、7、8章为强制性条文。

    本标准修订过程中主要参考了PD CLC／TR 50404：2003《机械安全避免静电危害的指南和推荐规范》、ANSI／ESD-S20.20一1999《建立一个静电放电控制大纲》、IEC 79-20 1996-10《爆炸性气体的静电点燃危险性》。

    本标准主要进行了以下修订：

    ——增加了相对湿度较低时静电危害容易发生，控制湿度可以防止静电危害发生的描述；

    ——增加了防止静电危害管理措施的要求；

    ——调整和增加了对静电消除器的使用规定；

    ——增加了对暴露表面、分层结构、金属网、防静电绳索或软管、金属链、恶劣天气、合成材料等因素的对应要求；

    ——修改了对管道施工中跨接的要求；

    ——增加了非金属材料制造罐、管道的表面电阻和体电阻率的界限要求；

    ——增加了人体静电的防护措施的内容；

    ——删除了附录中最小点燃能量数据，增加了质量浓度上下限；

    ——增加了多种物质的引爆、引燃的界限。

    本标准的附录A为规范性附录，附录B、附录C和附录D为资料性附录。

    本标准由国家安全生产监督管理总局提出并归口。

    本标准起草单位：北京市劳动保护科学研究所。

本标准主要起草人：赵留根、肖义庆、臧兰兰、罗伶、陈倬为。

 

1 范围

    本标准描述了静电放电与引燃，规定了静电防护措施、静电危害的安全界限及静电事故的分析和确定。

    本标准适用于存在静电引燃(爆)等静电危害场所的设计和管理。其他的静电危害(如静电干扰、静电损坏电子元件)可以参考本标准的有关条款。

    本标准不适用于火炸药、电火工品的静电危害防范。

2规范性引用文件

    下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

    GB 6950轻质油品安全静止电导率

    GB 6951轻质油品装油安全油面电位值

    GB 12014 防静电工作服

    GB/T 15463—1995  静电安全术语

3术语和定义

    下列术语和定义适用于本标准。

3.1静电导体  static conductor

    在任何条件下，体电阻率小于或等于1×106Ω.m(即电导率等于或大于1×10—6S/m)的物料及表面电阻率等于或小于1×107Ω的固体表面。

3.2  静电亚导体static sub-conductor

   在任何条件下，体电阻率小于或等于1×106Ω.m，小于1×1010Ω·m的物料及表面电阻率大于1×107Ω，小于1×1011Ω的固体表面。

3.3  静电非导体static non—conductor

  在任何条件下，体电阻率大于或等于1×1010Ω·m(即电导率小于或等于1×10—10S/m)的物料及表面电阻率等于或大于1×1011Ω固体表面。

3.4  最小点燃能量minimum ignition energy在常温常压条件下，影响物质点燃的各种因素均处于最敏感的条件，点燃该物质所需的最小电气能量。

3.5  间接接地  indirect static earthing

    为使金属以外的静电导体、静电亚导体进行静电接地，将其表面的局部或全部与接地的金属体紧密相接的一种接地方式。

3.6    爆炸危险场所explosion endangered places

    爆炸性混合物(气体及粉尘)出现的或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采取预防措施的场所。

3.7    气体爆炸危险场所的区域等级  classification of hazardous areas

3.7.1  O区

    在正常情况下，爆炸性气体(含蒸气和薄雾)混合物连续地、短时间频繁地出现或长时间存在的场所。

3.7.2  1区

    在正常情况下，爆炸性气体(含蒸气和薄雾)混合物有可能出现的场所。

3.7.3  2区

    在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下，偶尔短时间出现的场所。

    注：正常情况是指设备的正常起动、停止、正常运行和维修。

3.8 缓和时间  relaxation time of charge

    带电体上的电荷(或电位)消散至其初始值的1／e(约37％)时所需的时间。

3.9  静置时间time of repose：time of rest

  在有静电危险的场所进行生产时，由设备停止操作到物料(通常为液体)所带静电消散至安全值以下，允许进行下一步操作所需要的间隔时间。

4放电与引燃

4.1  典型静电放电的特点和其相对引燃能力见表1。

放电种类

发生条件

特点及引燃性

电晕放电

当电极相距较远，在物体表面的尖端或突出部位电场较强处较易发生。

有时有声光，气体介质在物体尖端附近局部电离，不形成放电通道。感应电晕单次肪冲放电能量小于20μJ，有源电晕单次肪冲放电能量较此大若干倍，引燃、引爆能力甚小。

刷形放电

在带电电位较高的静电非导体与导体间较易发生。

有声光，放电通道在静电非导体表面附近形成许多分叉，在单位空间释放的能量较小，一般每次放电能量不超过4mJ，引燃、引爆能力中等。

火花放电

要发生在相距较近的带电金属导体间。

有声光，放电通道一般不形成分叉，电极上有明显放电集中点，释放能量比较集中，引燃、引爆能力很强。   

传播型刷

形放电

仅发生在具有高速起电的场合，当静电非导体的厚度小于8 mm，其表面电荷密度大于或等于2.7×10-4C/m2时较易发生。

放电时有声光，将静电非导体上一定范围内所带的大量电荷释放，放电能量大，引燃、引爆能力强。   

4.2  在相同带电电位条件下，液体或固体表面带负电荷时发生的放电比带正电荷时发生的放电，对可燃气体的引燃能力可大一个数量级。

4.3  在下列环境下，更易发生引燃、引爆等静电危害。

    ——可燃物的温度比常温高；

    ——局部环境氧含量(或其他助燃气含量)比正常空气中高；

    ——爆炸性气体的压力比常压高；

    ——相对湿度较低。

5静电防护管理措施

    本章规定了在静电危险场所应采取的管理上的要求。

5.1 静电危害控制方案

    在静电危险场所，应制定静电危害控制方案，并成为单位内部管理规范文件的一部分。其内容应包括：

    ——可能产生的静电危害；

    ——静电危害的表现形式；

    ——静电危害的产生原因；

    ——静电危害的控制措施；

    ——人员的培训计划；

    ——防静电措施的验证。

5.2 人员

    在静电危险场所工作的人员，应定期的防静电危害培训。培训应同本单位的实际工作结合，培训的内容应包括法规的培训、防静电措施的执行方法、必要的演习及知识的补充。

    对短期来访的外来人员，应配备公用的个体防静电装备。进入静电危害区域前，应由有经验的工作人员以适合的方式告知有关规定。

5.3检查

    任何技术措施都有可能随时间的推移而失效，在工作中应按照静电危害控制方案对采取的防静电措施进行定期检查。检查的频率取决于控制对象的用途、耐久性及失效的风险。

5.4标志与记录

    所有静电危险场所应设立明显的危险标志。静电危险场所必须有接地点、应使用的防静电物品、必备的衣物、静电危险区及运动方面的限制等标志。

    所有的工作都应被记录在案并保存。

6静电防护技术措施

    各种防护措施应根据现场环境条件、生产工艺和设备、加工物件的特性以及发生静电危害的可能程度等予以研究选用。

6.1基本防护措施

6.1.1减少静电荷产生

    对接触起电的物料，应尽量选用在带电序列中位置较邻近的，或对产生正负电荷的物料加以适当组合，使最终达到起电最小。静电起电极性序列表见附录B。

    在生产工艺的设计上，对有关物料应尽量做到接触面积和压力较小，接触次数较少，运动和分离速度较慢。

6.1.2使静电荷尽快地消散

    在静电危险场所，所有属于静电导体的物体必须接地。对金属物体应采用金属导体与大地做导通性连接，对金属以外的静电导体及亚导体则应作间接接地。

    静电导体与大地问的总泄漏电阻值在通常情况下均不应大于1x10。Q。每组专设的静电接地体的接地电阻值一般不应大于100 Q，在山区等土壤电阻率较高的地区，其接地电阻值也不应大于1 000 Q。

    对于某些特殊情况，有时为了限制静电导体对地的放电电流，允许人为地将其泄漏电阻值提高到l×10。Q～1×10。Q，但最大不得超过l×10。Q。

    局部环境的相对湿度宜增加至80％以上。增湿可以防止静电危害的发生，但这种方法不得用在气体爆炸危险场所0区。

    生产工艺设备应采用静电导体或静电亚导体，避免采用静电非导体。

    对于高带电的物料，宜在接近排放口前的适当位置装设静电缓和器。

在某些物料中，可添加适量的防静电添加剂，以降低其电阻率。

    在生产现场使用静电导体制作的操作工具应接地。

6.1.3带电体应进行局部或全部静电屏蔽，或利用各种形式的金属网，减少静电的积聚。同时屏蔽体或金属网应可靠接地。

6.1.4在设计和制作工艺装置或装备时，应避免存在静电放电的条件，如在容器内避免出现细长的导电性突出物和避免物料的高速剥离等。

6.1.5控制气体中可燃物的浓度，保持在爆炸下限以下。

6.1.6  限制静电非导体材料制品的暴露面积及暴露面的宽度。

6.1.7在遇到分层或套叠的结构时避免使用静电非导体材料。

6.1.8  在静电危险场所使用的软管及绳索的单位长度电阻值应在1×10 sQ／m～l×10 sQ／m之间。

6.1.9在气体爆炸危险场所禁止使用金属链。

6.1.10使用静电消除器迅速中和静电

    静电消除器是利用外部设备或装置产生需要的正或负电荷以消除带电体上的电荷。

    静电消除器原则上应安装在带电体接近最高电位的部位。

    消除属于静电非导体物料的静电，应根据现场情况采用不同类型的静电消除器。

    静电危险场所要使用防爆型静电消除器。

6.2  固态物料防护措施

6.2.1  非金属静电导体或静电亚导体与金属导体相互联接时，其紧密接触的面积应大于20 12m2。

6.2.2架空配管系统各组成部分，应保持可靠的电气连接。室外的系统同时要满足国家有关防雷规程的要求。

6.2.3防静电接地线不得利用电源零线、不得与防直击雷地线共用。

6.2.4在进行间接接地时，可在金属导体与非金属静电导体或静电亚导体之间，加设金属箔，或涂导电性涂料或导电膏以减少接触电阻。

6.2.5油罐汽车在装卸过程中应采用专用的接地导线(可卷式)，夹子和接地端子将罐车与装卸设备相互联接起来。接地线的联接，应在油罐开盖以前进行；接地线的拆除应在装卸完毕，封闭罐盖以后进行。

有条件时可尽量采用接地设备与启动装卸用泵相互间能联锁的装置。

6.2.6在振动和频繁移动的器件上用的接地导体禁止用单股线及金属链，应采用6 mmz以上的裸绞线或编织线。

6.3液态物料防护措施

6.3.1  控制烃类液体灌装时的流速

    灌装铁路罐车时，液体在鹤管内的容许流速按式(1)计算：

                             VD≤0.8    ………………………………(1)

    式中：

    V——烃类液体流速的数值，单位为米每秒(m／s)；

    D——鹤管内径的数值，单位为米(m)。

    大鹤管装车出口流速可以超过按式(1)所得计算值，但不得大于5 m／。。

灌装汽车罐车时，液体在鹤管内的容许流速按式(2)计算：

                             VD≤0.5    ………………………………(2)

    式中：

    V——烃类液体流速的数值，单位为米每秒(m/s)；

    D——鹤管内径的数值，单位为米(m)。

6.3.2在输送和灌装过程中，应防止液体的飞散喷溅，从底部或上部人罐的注油管末端应设计成不易使液体飞散的倒T形等形状或另加导流板；或在上部灌装时，使液体沿侧壁缓慢下流。

6.3.3对罐车等大型容器灌装烃类液体时，宜从底部进油。若不得已采用顶部进油时，则其注油管宜伸人罐内离罐底不大于200 mm。在注油管未浸入液面前，其流速应限制在lm/s以内。

6.3.4烃类液体中应避免混入其他不相容的第二物相杂质如水等。并应尽量减少和排除槽底和管道中的积水。当管道内明显存在不相容的第二物相时，其流速应限制在1 m/s以内。

6.3.5在贮存罐、罐车等大型容器内，可燃性液体的表面，不允许存在不接地的导电性漂浮物。

6.3.6  当液体带电很高时，例如在精细过滤器的出口，可先通过缓和器后再输出进行灌装。带电液体在缓和器内停留时间，一般可按缓和时间的3倍来设计。

6.3.7烃类液体的检尺、测温和采样

    当设备在灌装、循环或搅拌等工作过程中，禁止进行取样、检尺或测温等现场操作。在设备停止工作后，需静置一段时间才允许进行上述操作。所需静置时间见表2。

表2    单位为分钟

液体电导率／(S／m)

液体容积／m3

＜10

10~50(不含)

50～5000(不含)

＞5000

＞10-8

1

1

1

2

10-12～10-8

2

3

20

30

10-14～10-12

4

5

60

120

＜10-14

10

15

120

240

注：若容器内设有专用量槽时，则按液体容积<1×10 m3取值。

    对油槽车的静置时间为2 min以上。

    对金属材质制作的取样器，测温器及检尺等在操作中应接地。有条件时应采用具有防静电功能的工具。

    取样器、测温器及检尺等装备上所用合成材料的绳索及油尺等，其单位长度电阻值应为1×l05Ω/m～1×107Ω/m或表面电阻和体电阻率分别低于1×1010Ω及1×lO8Ω.m的静电亚导体材料。

    在设计和制作取样器、测温器及检尺装备时，应优先采用红外、超声等原理的装备，以减少静电危害产生的可能。

    在可燃的环境条件下灌装、检尺、测温、清洗等操作时，应避开可能发生雷暴等危害安全的恶劣天气，同样强烈的阳光照射可使低能量的静电放电造成引燃或引爆。

6.3.8在烃类液体中加入防静电添加剂，使电导率提高至250 pS/m以上。

6.3.9  当在烃类液体中加入防静电添加剂来消除静电时，其容器应是静电导体并可靠接地，且需定期检测其电导率，以便使其数值保持在规定要求以上。

6.3.10  当不能以控制流速等方法来减少静电积聚时，可以在管道的末端装设液体静电消除器。

6.3.11  当用软管输送易燃液体时，应使用导电软管或内附金属丝、网的橡胶管，且在相接时注意静电的导通性。

6.3.12在使用小型便携式容器灌装易燃绝缘性液体时，宜用金属或导静电容器，避免采用静电非导体容器。对金属容器及金属漏斗应跨接并接地。

6.3.13容器的清洗过程应该避免可燃的环境条件，并且在清洗后静置一定时间才可使用。

6.4气态粉态物料防护措施

6.4.1  在工艺设备的设计及结构上应避免粉体的不正常滞留、堆积和飞扬；同时还应配置必要的密闭、清扫和排放装置。

6.4.2粉体的粒径越细，越易起电和点燃。在整个工艺过程中，应尽量避免利用或形成粒径在75μm或更小的细微粉尘。

6.4.3气流物料输送系统内，应防止偶然性外来金属导体混入，成为对地绝缘的导体。

6.4.4应尽量采用金属导体制作管道或部件。当采用静电非导体时，应具体测量并评价其起电程度。必要时应采取相应措施。

6.4.5必要时，可在气流输送系统的管道中央，顺其走向加设两端接地的金属线，以降低管内静电电位。也可采取专用的管道静电消除器。

6.4.6对于强烈带电的粉料，宜先输入小体积的金属接地容器，待静电消除后再装入大料仓。

6.4.7大型料仓内部不应有突出的接地导体。在顶部进料时，进料口不得伸出，应与仓顶取平。

6.4.8当筒仓的直径在1.5 m以上时，且工艺中粉尘粒径多数在30μm以下时，要用惰性气体置换、密封筒仓。

6.4.9工艺中需将静电非导体粉粒投入可燃性液体或混合搅拌时，应采取相应的综合防护措施。

6.4.10收集和过滤粉料的设备，应采用导静电的容器及滤料并予以接地。

6.4.11对输送可燃气体的管道或容器等，应防止不正常的泄漏，并宜装设气体泄漏自动检测报警器。

6.4.12高压可燃气体的对空排放，应选择适宜的流向和处所。对于压力高、容量大的气体如液氢排放时，宜在排放口装设专用的感应式消电器。同时要避开可能发生雷暴等危害安全的恶劣天气。

6.5人体静电的防护措施

6.5.1 当气体爆炸危险场所的等级属O区和1区，且可燃物的最小点燃能量在0.25mJ以下时，工作人员需穿防静电鞋、防静电服。当环境相对湿度保持在50%以上时，可穿棉工作服。

6.5.2静电危险场所的工作人员，外露穿着物(包括鞋、衣物)应具防静电或导电功能，各部分穿着物应存在电气连续性，地面应配用导电地面。

6.5.3禁止在静电危险场所穿脱衣物、帽子及类似物，并避免剧烈的身体运动。

6.5.4在气体爆炸危险场所的等级属0区和1区工作时，应佩戴防静电手套。

6.5.5防静电衣物所用材料的表面电阻率＜5×1010Ω，防静电工作服技术要求见GB12014。

6.5.6可以采用安全有效的局部静电防护措施(如腕带)，以防止静电危害的发生。

7静电危害的安全界限

7.1  静电放电点燃界限

7.1.1  导体间的静电放电能量按式(3)计算：

                  V = CV2 ………………………(3)

 

    式中：

    w——放电能量，单位为焦耳(J)；

    C——导体间的等效电容，单位为法拉(F)；

    V——导体间的电位差，单位为伏特(V)。

    当其数值大于可燃物的最小点燃能量时，就有引燃危险。

7.1.2  当两导体电极问的电位低于1.5kV时，将不会因静电放电使最小点燃能量大于或等于O.25mJ的烷烃类石油蒸气引燃。

7.1.3在接地针尖等局部空间发生的感应电晕放电不会引燃最小点燃能量大于O.2mJ的可燃气。

7.2物体带电安全管理界限

7.2.1  当固体器件的表面电阻率或体电阻率分别在1×108Ω及1×106Ω.m以下时，除了与火炸药有关情况外，一般在生产中不会因静电积累而引起危害。对某些爆炸危险程度较低的场所(如环境湿度较高、可燃物最小点燃能量较高等情况)在正常情况下，表面电阻率或体电阻率分别低于1×1011Ω和1×1010Ω.m时，也不会因静电积累引起静电引燃危险。

7.2.2  用非金属材料制造液体贮存罐、输送管道时，材料表面电阻和体电阻率分别低于1×10如Q及1×108Ω.m。