化工企業(yè)法蘭靜電跨接與螺栓個(gè)數(shù)關(guān)聯(lián)性分析

范云棟

（江陰市泰信安全綜合服務(wù)有限公司，江蘇江陰 214400）

目前化工企業(yè)安全形勢(shì)之嚴(yán)峻，企業(yè)應(yīng)對(duì)的各級(jí)政府安全檢查也很多，而在眾多安全檢查隱患中，針對(duì)法蘭“靜電跨接”的問(wèn)題，專家也各說(shuō)其詞，有的專家來(lái)檢查說(shuō)法蘭有2個(gè)螺栓連接就不用靜電跨接了，有的專家說(shuō)法蘭上要有5個(gè)螺栓才不用靜電跨接，本文簡(jiǎn)要介紹了法蘭靜電跨接的規(guī)范，并提出了法蘭靜電跨接時(shí)的措施。

1 防靜電標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于法蘭靜電跨接的要求

（1）根據(jù)HG/T 20675—1990《化工企業(yè)靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)程》第2.7.5條，一般情況下管道法蘭或設(shè)備連接之間不需要靜電跨接；但如果周圍存在腐蝕環(huán)境時(shí)，此時(shí)法蘭應(yīng)保證至少有兩個(gè)螺栓，且在安裝前應(yīng)把接觸面去銹和除油污，以及在安裝時(shí)要加防松螺帽等措施。

（2）根據(jù)GB 50257—2014《電氣裝置安裝工程爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電氣裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》第7.2.1.4條：該條基本與HG/T 20675—1990《化工企業(yè)靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)程》說(shuō)法一致。

以上兩個(gè)條款都是說(shuō)只要有兩個(gè)螺栓，并在安裝前去銹和除油污，以及在安裝時(shí)加防松螺帽，那么不管腐蝕環(huán)境還是非腐蝕環(huán)境都滿足要求防靜電要求，不用靜電跨接。

（3）根據(jù)SH/T 3097—2017《石油化工靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.3.4條，該款沒(méi)有提到腐蝕環(huán)境還是非腐蝕環(huán)境的前置條件，直接明確只要卡子間具有良好的導(dǎo)電接觸面或至少有兩個(gè)螺栓就可不用跨接。

（4）根據(jù)GB/T 3836.26—2019《爆炸環(huán)境第26部分靜電危害指南》第13.3.1.3條，這條內(nèi)容也較好理解，如果管道法蘭連接處使用了絕緣墊片，而此時(shí)同時(shí)螺栓與管道接觸處也是絕緣的（比如接觸面存在油漆或污漬），那在這種情況下，法蘭處的靜電肯定是不導(dǎo)通的。反過(guò)來(lái)說(shuō)只要滿足其中一個(gè)條件，即使使用了絕緣墊片，但如果螺栓與管道的接觸面有可靠的電氣接觸時(shí)，按照此規(guī)范也可以不用跨接。

（5）GB 50169—2016《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》第4.14.2條中第四款，該條款是說(shuō)如果存在電氣接觸不良的閥門、法蘭等管道連接處應(yīng)跨接。其中接觸面涂漆或生銹等均屬于電氣接觸不良的情形。

（6）GB 50235—2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》第7.13.4，該條是說(shuō)在工業(yè)管道安裝過(guò)程中，為了靜電的導(dǎo)通性及有效性，必須杜絕在靜電接地的材料上涂漆或者使用生銹的材料，也就是防止電氣接觸不良。

以上3個(gè)條款沒(méi)有明確螺栓個(gè)數(shù)，只要螺栓與管道的接觸面有可靠的電氣接觸，如導(dǎo)電接觸面應(yīng)除銹并緊密連接或采用防松墊片等措施時(shí)可以不用跨接。

綜合上述條款，采用較嚴(yán)格的要求就是：當(dāng)法蘭有2個(gè)螺栓以上（其實(shí)這條基本都滿足，一般法蘭處不會(huì)只有1個(gè)螺栓），不管是否存在腐蝕環(huán)境，接觸面在安裝前去銹和除油污，以及在安裝時(shí)加防松螺帽的情況下就可不跨接。

2 其他標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于法蘭跨接要求

根據(jù)GB 50235—2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》第7.13.1條，如果管道法蘭或接頭間電阻值超過(guò)0.03Ω時(shí)，應(yīng)設(shè)導(dǎo)線跨接。這些規(guī)范只要求一個(gè)條件，電阻值需達(dá)到0.03Ω就可以不用跨接。目前，所有防靜電規(guī)范規(guī)定的靜電接地系統(tǒng)靜電接地電阻值只要不大于106Ω就能滿足靜電導(dǎo)通要求，試想一下，法蘭間0.03Ω的電阻相對(duì)于足夠靜電導(dǎo)通的106Ω簡(jiǎn)直微乎其微，甚至可以忽略不計(jì)，106Ω可以導(dǎo)靜電，反而法蘭間大于0.03Ω就不滿足防靜電要求？帶著這個(gè)問(wèn)題，直接來(lái)看防雷系列規(guī)范的母規(guī)：GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.2.2條的第二款：這款很明確，同時(shí)把0.03Ω和5根螺栓的事都寫到了，只要連接處電阻小于0.03Ω或者非腐蝕環(huán)境有5根螺栓連接時(shí)都可以不用跨接，可以看出是針對(duì)防雷要求，提出該防雷要求是因?yàn)槔纂娋哂懈袘?yīng)作用，感應(yīng)作用分靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。

靜電感應(yīng)：就是當(dāng)罐頂、建筑物的金屬頂或其他一些導(dǎo)體，當(dāng)這些導(dǎo)體處于帶電云與地面形成的靜電場(chǎng)中時(shí)，這些金屬導(dǎo)體上就會(huì)積聚與帶電云符號(hào)相反的電荷，當(dāng)帶電云突然放電后，帶電云與地面間的靜電場(chǎng)突然消失，金屬導(dǎo)體上受靜電場(chǎng)影響而積聚的靜電荷來(lái)不及立即流散，因而在雷云放電后的瞬時(shí)積聚的靜電荷會(huì)對(duì)產(chǎn)生很高的對(duì)地電位，這樣的對(duì)地電位差稱作“靜電感應(yīng)電壓”。而且，這個(gè)靜電感應(yīng)出的大量電荷在可以在電纜及管道上產(chǎn)生雷電波。

電磁感應(yīng)：當(dāng)帶電云突然中和放電后，形成的雷電流具有極大的幅值和陡度，利用物理電磁感應(yīng)原理，在雷電流周圍的空間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的變化的電磁場(chǎng)，而如果該電磁場(chǎng)中存在金屬導(dǎo)體的話，該導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢(shì)。如果正好該金屬存在開(kāi)口的話，如圖1（金屬環(huán)存在開(kāi)口），那么環(huán)上ab間感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)有時(shí)足以使間隙產(chǎn)生火花放電，引燃周圍的爆炸性氣體環(huán)境而發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。

圖1 電磁感應(yīng)放電

如果由雷電產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)作用在管線法蘭間，當(dāng)電阻值大于0.03Ω或非腐蝕環(huán)境小于5個(gè)螺栓，那就有放電的可能。至于為什么是0.03Ω和5個(gè)螺栓，可以見(jiàn)《雷規(guī)》第4.2.2條條文說(shuō)明。所以，這就是“5根螺栓”“0.03Ω”最本質(zhì)的出處，其目的就是為了防雷電感應(yīng)，如果有其他規(guī)范出現(xiàn)同樣要求，那可以判斷是引用了該條款，如下面2個(gè)專業(yè)性規(guī)范。

《氫氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》第9.0.4條，該條也是要求法蘭之間接觸電阻根據(jù)防雷要求要在0.03Ω以下，而且在平時(shí)運(yùn)行過(guò)程中要保證法蘭盤之間不能生銹，否則在雷電感應(yīng)的情況下很容易發(fā)生火花，導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生。

《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》第14.2防雷專門章節(jié)的第14.2.2條寫道，在非腐蝕的環(huán)境下，如果有大于或等于5個(gè)螺栓連接時(shí)，就不需要靜電跨接。

通過(guò)以上《雷規(guī)》4.2.2條這個(gè)條款，可以知道對(duì)于管道法蘭跨接防雷要求的3個(gè)信息：①設(shè)備或管道的金屬法蘭盤、彎頭、閥門等連接處的接觸電阻不應(yīng)大于 0.03Ω，否則就要防雷跨接；②該標(biāo)準(zhǔn)中說(shuō)明在非腐蝕環(huán)境下，同時(shí)有不少于 5根螺栓連接的法蘭盤（含彎頭、閥門）時(shí)，可不采取跨接措施。③由第2點(diǎn)，可以得出：“非腐蝕環(huán)境”和“5個(gè)螺栓”只要有1個(gè)條件不符合就要跨接。即在腐蝕環(huán)境下，即使有 5 根以上螺栓連接，也必須防雷跨接；在非腐蝕環(huán)境下，螺栓少于5根也要跨接。

很明顯對(duì)于法蘭跨接要求，對(duì)比防靜電要求（總結(jié)一）和防雷要求（總結(jié)二），防雷要求明顯高于防靜電要求，對(duì)于企業(yè)來(lái)講，不管是防靜電要求還是防雷要求，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)必須都要遵守的，既然這樣，問(wèn)題就變得簡(jiǎn)單了，只要滿足防雷要求就必定滿足防靜電要求。

這里需要重點(diǎn)關(guān)注的是“腐蝕環(huán)境”和“5個(gè)螺栓”，規(guī)范提出“腐蝕環(huán)境”這個(gè)條件目的就是防止螺栓與法蘭接觸面受腐蝕導(dǎo)致電流導(dǎo)通失效，基于這個(gè)原因把“腐蝕環(huán)境”分以下4種情況：①如果管道內(nèi)的物料具有腐蝕性（如氨、氯氣等），那毫無(wú)疑問(wèn)，肯定屬于腐蝕環(huán)境，因?yàn)椴淮嬖诮^對(duì)不泄漏的法蘭面，法蘭周圍必定存在一定濃度的腐蝕性氣體，會(huì)對(duì)接觸面造成影響；②如果管道內(nèi)物料本身不屬于腐蝕性介質(zhì)，但存在腐蝕性的雜質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間也會(huì)導(dǎo)致接觸面腐蝕嚴(yán)重。如原油，原油內(nèi)存在一定濃度的含硫雜質(zhì)等，接觸面會(huì)被逸散出的硫化物腐蝕；③如果管道內(nèi)物料既無(wú)腐蝕性，也無(wú)雜質(zhì)，但是處于露天裝置或者潮濕地區(qū)，會(huì)受大氣、雨水（特別是環(huán)境差的地方，會(huì)有酸雨等），也會(huì)造成接觸面的腐蝕；④如果管道內(nèi)物料既無(wú)腐蝕性，也無(wú)雜質(zhì)，但法蘭、螺栓材質(zhì)選擇或者安裝不規(guī)范，如碳鋼和不銹鋼，不銹鋼與銅等不同材質(zhì)接觸會(huì)因?yàn)殡娢徊煌鸬臐B碳或電化學(xué)腐蝕，均有可能影響到螺栓與法蘭接觸面電阻值。

基于以上4種情形，建議參照GB 50184—2011《工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 》第7.3.9條等規(guī)范要求，在跨接處涂以電力復(fù)合脂、導(dǎo)電膏等導(dǎo)電性材質(zhì)油脂，因?yàn)橐环矫鎸?dǎo)電膏有油封作用，可把空氣、水和其他腐蝕性氣體隔絕在外，防止腐蝕接觸面；第二方面導(dǎo)電膏具有導(dǎo)電功能，可以幫助接觸面導(dǎo)電性進(jìn)一步加強(qiáng)，在法蘭跨接的時(shí)候，具體方案一般有以下三種（見(jiàn)圖2）

圖2 靜電跨接方式

3 結(jié)束語(yǔ)

金屬管道法蘭防雷防靜電要求最終總結(jié)為以下兩點(diǎn)：①如果真是“非腐蝕環(huán)境”，按防雷要求也很簡(jiǎn)單，5 根以上螺栓連接就不用跨接，否則需接上跨接線。②如果不能排除“腐蝕環(huán)境”（通過(guò)以上分析，大多情況下屬于“腐蝕環(huán)境”），不管幾個(gè)螺栓（哪怕5個(gè)以上螺栓），按照防雷規(guī)范要求也必須跨接。