Газовые баллоны и обращение с ними в лаборатории

Окраска и маркировка баллонов
Устройство баллонов
Правила работы с баллонами
Выпускные вентили баллонов
Техника безопасности при работе с газовыми баллонами
Библиография

В лабораторной практике довольно часто приходится пользоваться различными газами, которые обычно хранят в жидком или сжатом состоянии в специальных стальных баллонах различной емкости.

Наиболее часто в лабораториях применяют кислород, азот, хлор, двуокись углерода, водород, сжатый воздух и аммиак, реже – ацетилен и метан.

Окраска и маркировка баллонов

Для хранения газов применяют специальные баллоны, имеющие опознавательную окраску. Согласно Приказу Ростехнадзора от 15 декабря 2020 года № 536 окраску баллонов и нанесение надписей при эксплуатации производят организации-изготовители, наполнительные станции или испытательные пункты в соответствии с требованиями ТР ТС 032/2013:

В случае, если требования к окраске и тексту надписей для баллонов, используемых в специальных установках или предназначенных для наполнения газами специального назначения, не определены ТР ТС 032/2013, их устанавливают проектной документацией и (или) техническими условиями на продукцию, для хранения которой предназначены эти баллоны, и указывают в распорядительных документах.

В других странах маркировка баллонов отличается от принятой в России. В Европейском союзе окраска баллонов с газом определяется стандартом EN 1089-3. Согласно стандарту газовые баллоны (за исключением баллонов со сжиженным газом и нефтегазом) маркируются на плече, при этом цвет маркера зависит не от содержимого баллона, а от представляющей опасности. Таким образом, для маркирования газовых баллонов применяются следующие цвета:

1.  жёлтый — RAL 1018 (ядовитый и/или коррозионный газ);
2.  красный — RAL 3000 (легковоспламеняющийся газ);
3.  голубой — RAL 5012 (окисляющий газ);
4.  светло-зелёный — RAL 6018 (удушающий инертный газ).

Наряду с такой маркировкой газов стандарт предусматривает и фиксированную маркировку, которая применяется к кислороду, азоту, закиси азота, гелию. Для них предусмотрены белый, чёрный, тёмно-синий и коричневый цвета соответственно. По карте RAL эти цвета имеют номера 9010, 9005, 5010 и 8008.

Отдельно следует упомянуть, что для кислорода дыхательного, который используется, например, аквалангистами или в реанимации, используются баллоны, выкрашенные в зелёный цвет (RAL 6035). При этом все составляющие, которые непосредственно используются с этими баллонами (редукторы, лёгочные автоматы), должны иметь части, выкрашенные в зелёный цвет, во избежание использования на кислородных баллонах частей, не предназначенных для этого.

Вернуться к содержанию

По конструкции баллоны разделяются на два типа: для сжатых газов и для сжиженных газов (последние обычно внутри имеют сифонную трубку).

Рис. 1. Устройство газовых баллонов (а – простой; б – с сифоном; в – штатив для газового баллона; 1 – корпус; 2 – сифонная трубка; 3 – вентиль; 4 – колпак; 5 – пятка баллона; 6 – баллон; 7 – штатив; 8 – навинчивающийся колпак).

Для хранения сжатых газов применяют простые баллоны (рис. 1, а). Баллон для хлора (рис. 1, б) состоит из корпуса (1), навинчивающегося колпака (4) и вентиля (3). Внутри баллона от его горла и почти до дна проходит сифонная трубка (2), через которую жидкий хлор поступает в вентиль. Однако встречаются также баллоны для хлора и без сифонной трубки.

Для хранения ацетилена применяют специальные баллоны, которые заполняют пористой массой (например, углем), пропитанной раствором ацетилена в ацетоне.

Вернуться к содержанию

При работе с газовыми баллонами прежде всего нужно следить, чтобы в нерабочем состоянии на баллон был всегда навинчен колпак.

Передвигать баллоны следует по возможности осторожно, так как толчки могут привести к взрыву. Лучше всего баллон поместить в специальный штатив (рис. 1, в).

Нельзя помещать газовые баллоны в местах, где они могут нагреваться, так как это может привести к взрыву. Как правило, баллоны должны стоять не ближе, чем на 1 м от печей, отопительных батарей или других источников тепла. Летом заботятся о том, чтобы на баллон с газом не падали прямые солнечные лучи, что также может вызвать нагревание газа.

Необходимо следить за тем, чтобы выпускной вентиль не был загрязнен, в особенности каким-либо жиром или маслом (это имеет особое значение для баллонов с кислородом и другими газами-окислителями, так как возможно возгорание смазки и взрыв). Поэтому не допускается смазывание вентилей чем бы то ни было.

Сжатые или жидкие газы нельзя отбирать непосредственно в реакционный сосуд – предварительно их следует пропускать через предохранительную склянку, аналогично тому, как это делается при работе с вакуум-насосами. Баллоны со сжиженными газами, имеющие сифонные трубки, при работе следует перевертывать (особенно эти относится к баллонам для хлора), что предохраняет от выбрасывания из баллона струи сжиженного газа.

Жидкая двуокись углерода при медленном выпускании из баллона сразу переходит в газообразное состояние; если же ее выпускать быстро, то она переходит в твердое состояние, образуя «снег» или «сухой лед», имеющий температуру от –79 до –80 °С.

После опорожнения баллона его нужно сразу же отправить на заполнение, причем обязательно следить за тем, чтобы не спутать баллоны из-под разных газов. Если баллон не имеет опознавательной окраски или надписи, обязательно нужно приклеить к баллону ярлык с указанием, какой газ был в нем.

Расходуя газ, никогда не следует снижать давление его в баллоне до атмосферного. При перезарядке баллонов на заводе исследуют находящийся в них газ, что значительно облегчается, когда газ находится под некоторым давлением.

Периодически баллоны необходимо испытывать на давление; это испытание проводят только на заводе. На баллоне должна быть отметка о времени последнего испытания.

Совершенно недопустимо работать с неисправными баллонами или с такими, которые не проверялись в течение нескольких лет. Если в баллоне обнаружится какая-либо неисправность, например не открывается вентиль или происходит просачивание газа через закрытый вентиль, баллон следует немедленно отправить на завод, производивший заполнение.

Ни в каком случае не допускается исправление вентиля собственными средствами. Особенно это нужно помнить при работе с ядовитыми газами, так как неисправность вентиля при попытке открыть его может привести к несчастному случаю.

Вернуться к содержанию

Газ из баллона выпускают через выпускной вентиль (рис. 2). На штуцер (1) вентиля навинчивают ниппель – бронзовую или латунную трубку с очень узким внутренним диаметром. Наружный диаметр ниппеля около 2-3 мм. Ниппель имеет припаянную гайку, навинчивающуюся на штуцер (1). В нерабочем состоянии штуцер закрыт навинчивающейся гайкой (2).

Рис. 2. Устройство выпускного вентиля газового баллона (а – общая схема; б – вентиль по Росиньолу для насаживания на него резинового шланга; в – вентиль по Росиньолу для привинчивания ниппеля; г – вентиль точной регулировки (игольчатый); 1 – штуцер; 2 – навинчивающаяся гайка; 3 – маховичок; 4 – прокладка).

Когда на штуцере (1) закреплен ниппель или (в крайнем случае) резиновая трубка для высоких давлений (с прокладкой), осторожно поворачивают маховичок (3). В зависимости от того, какая интенсивность струи газа необходима, маховичок поворачивают больше или меньше, регулируя этим выпуск газа.

После окончания работы прежде всего закрывают как можно плотнее вентиль, затем снимают ниппель и вместо него навинчивают гайку (2) и, наконец, надевают на баллон колпак, следя за тем, чтобы и он был хорошо завинчен.

Для точной регулировки подачи газа необходимо применять так называемые редукционные вентили. Они бывают различных конструкций и отличаются друг от друга (в зависимости от редуцируемого газа) пропускной способностью, величиной рабочего давления, принципом действия.

Лабораторные редукционные вентили имеют небольшую пропускную способность (до 1 м³/ч) и снабжены микрометрическим винтом, при помощи которого можно точно дозировать расход газа. Наиболее совершенные вентили имеют два манометра, один из которых показывает давление газа в баллоне, а другой давление струн выходящего газа.

Различаются редукционные вентили: для кислорода, для водорода, для ацетилена и т. д. Обычно редукционные вентили окрашивают в тот цвет, в который окрашен газовый баллон. Для каждого газа должен быть свой редукционный вентиль.

Редукционный вентиль прикрепляют на баллон при помощи накидной гайки к штуцеру выпускного вентиля в зависимости от того, для какого газа предназначен баллон. Эта гайка имеет правую или левую резьбу. Haпример, вентили для кислорода имеют правую резьбу, а для водорода – левую.

В лабораториях иногда встречаются более простые редукционные вентили, например вентили по Росиньолу (рис. 2). Один из них приспособлен для насаживания на него резинового шланга (б), а другой – для привинчивания ниппеля (в). Гибкий шланг и резиновую трубку для высоких давлений следует прочно закреплять на вентиле проволокой так, чтобы при открытии газа они не слетали.

Применение редукционных вентилей при работе с баллонами гарантирует защиту от слишком бурного вытекания газа и несчастных случаев, которые могут произойти в результате этого. Для точной регулировки пуска газа сначала открывают редукционный вентиль, затем очень осторожно выпускной.

Часто баллоны снабжают так называемыми игольчатыми выпускными вентилями (рис. 2, г), которые дают возможность при отсутствии редукционного вентиля сравнительно точно регулировать выпуск газа. Эти вентили называют также вентилями точной регулировки.

Вернуться к содержанию

Итак, подведем итоги. При работе с газовыми баллонами нужно в основном руководствоваться следующими правилами:

1.  Баллон должен быть правильно закрыт.
2.  Осторожно обращаться с наполненным газом баллоном.
3.  Нельзя пользоваться неисправным баллоном.
4.  При работе с газовым баллоном сначала открывают редукционный вентиль, затем осторожно выпускной, следя, чтобы газ выходил под определенным давлением.
5.  Баллон должен быть защищен от нагревания.
6.  Следить за степенью наполнения баллона газом и, когда он израсходуется, отправить баллон на наполнение.
7.  Запомнить опознавательную окраску баллонов для каждого газа или наклеить на баллон этикетку с обозначением газа и времени наполнения.
8.  Экономно расходовать газ.
9.  Периодически отправлять баллоны на проверку.

Вернуться к содержанию