在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室中，各類實(shí)驗(yàn)儀器常常依賴不同種類的氣體，如用于氣相色譜儀的載氣、用于化學(xué)反應(yīng)的惰性保護(hù)氣等。氣路管道作為氣體傳輸?shù)?/span> “血管”，其安裝質(zhì)量直接影響氣體供應(yīng)的穩(wěn)定性與實(shí)驗(yàn)安全性。為保障實(shí)驗(yàn)室安全高效運(yùn)行，氣路管道安裝必須遵循嚴(yán)格規(guī)范。本文將從材料選擇、布局設(shè)計、安裝流程及安全防護(hù)等方面，對實(shí)驗(yàn)室氣路管道安裝規(guī)范進(jìn)行簡要說明。
氣體種類與特性分析
不同氣體具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)，在安裝氣路管道前，需對實(shí)驗(yàn)室使用的氣體進(jìn)行詳細(xì)分析。例如，氫氣、乙炔等屬于易燃易爆氣體，其爆炸極限范圍較寬，遇明火、靜電等極易引發(fā)爆炸；氧氣雖不可燃，但具有強(qiáng)氧化性，與油脂等易燃物接觸可能引發(fā)劇烈燃燒；腐蝕性氣體如氯氣、硫化氫等，會對管道及相關(guān)設(shè)備造成腐蝕；惰性氣體如氦氣、氬氣，雖化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但在高濃度環(huán)境下可能導(dǎo)致人員窒息。明確氣體特性后，才能針對性地選擇合適的管道材料、密封方式及安全防護(hù)措施，確保氣路系統(tǒng)安全運(yùn)行。
管道材料選擇規(guī)范
金屬材料
不銹鋼管是實(shí)驗(yàn)室氣路管道常用的金屬材料，尤其適用于輸送高純氣體和腐蝕性氣體。316L 不銹鋼因含碳量低、鉬含量高，具有出色的抗腐蝕性能和良好的韌性，能有效抵御各類化學(xué)氣體的侵蝕，保證氣體純度不被污染。對于一些對氣體純度要求極高的實(shí)驗(yàn)，如半導(dǎo)體材料分析、高純氣體檢測等，會選用內(nèi)壁經(jīng)過電解拋光處理的不銹鋼管，進(jìn)一步降低氣體在管道內(nèi)壁的吸附和殘留。
銅管也常用于實(shí)驗(yàn)室氣路，它具有良好的柔韌性和導(dǎo)熱性，易于加工和安裝，且對大多數(shù)氣體具有較好的耐腐蝕性。在一些對安裝空間要求較為靈活的場合，銅管能夠方便地彎曲和布置。但銅管在高溫、高濕度環(huán)境下可能發(fā)生氧化，且不適用于輸送強(qiáng)氧化性氣體，如氧氣與銅管中的銅發(fā)生氧化反應(yīng)，可能產(chǎn)生安全隱患，因此在使用時需謹(jǐn)慎評估。
非金屬材料
聚四氟乙烯（PTFE）管是常用的非金屬管道材料，具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，幾乎不與任何化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，能耐受強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑的腐蝕，特別適合輸送腐蝕性氣體。同時，PTFE 管的表面光滑，氣體流動阻力小，不易吸附氣體，有助于保持氣體的純度。不過，PTFE 管的機(jī)械強(qiáng)度相對較低，在安裝和使用過程中需避免外力過度擠壓和碰撞。
另外，尼龍管也可用于實(shí)驗(yàn)室氣路，它具有一定的柔韌性和耐腐蝕性，價格相對較低，常用于一些對氣體純度要求不高、壓力較低的場合，如實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的氣體輸送。但尼龍管不耐高溫，在高溫環(huán)境下易變形，且對某些有機(jī)溶劑的耐受性較差，使用時需注意適用范圍。
氣路布局設(shè)計規(guī)范
集中供氣與分散供氣
實(shí)驗(yàn)室氣路布局通常有集中供氣和分散供氣兩種方式。集中供氣是將氣瓶集中存放于專門的氣瓶間，通過氣路管道將氣體輸送到各個實(shí)驗(yàn)室的用氣點(diǎn)。這種方式便于氣體管理和監(jiān)控，可有效減少氣瓶在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的存放數(shù)量，降低安全風(fēng)險；同時，能夠保證氣體供應(yīng)的穩(wěn)定性和純度，適用于大型實(shí)驗(yàn)室或?qū)怏w需求較大的場合。但集中供氣系統(tǒng)的建設(shè)成本較高，需要較長的管道鋪設(shè)，且對管道的密封性要求嚴(yán)格。
分散供氣則是在每個實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)區(qū)域單獨(dú)設(shè)置氣瓶，就近供氣。其優(yōu)點(diǎn)是安裝簡便、靈活性高，適用于小型實(shí)驗(yàn)室或?qū)怏w需求不頻繁的場合。然而，分散供氣方式存在氣瓶占用實(shí)驗(yàn)空間、管理難度大、氣體供應(yīng)穩(wěn)定性相對較差等問題，且多個氣瓶分散存放增加了安全隱患。
管道走向與坡度設(shè)置
氣路管道的走向應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的布局和用氣點(diǎn)的分布進(jìn)行合理規(guī)劃，盡量減少管道的彎曲和交叉，避免出現(xiàn) “死角”，以降低氣體流動阻力和減少氣體殘留。管道應(yīng)沿墻、柱或天花板進(jìn)行明裝或暗裝，明裝時需保證管道排列整齊、美觀，便于檢查和維護(hù)；暗裝時要預(yù)留檢修口，方便后期故障排查和維修。
為防止管道內(nèi)冷凝水積聚影響氣體質(zhì)量和管道使用壽命，氣路管道應(yīng)設(shè)置一定的坡度。對于輸送干燥氣體的管道，坡度一般不小于 0.3%；對于輸送含有水分的氣體管道，坡度應(yīng)不小于 0.5%，且在管道最低點(diǎn)設(shè)置排水裝置，定期排放冷凝水。
管道安裝施工規(guī)范
管道連接與密封
管道連接方式主要有焊接、卡套連接和法蘭連接。焊接是不銹鋼管常用的連接方式，包括氬弧焊、軌道焊等，焊接質(zhì)量直接影響管道的密封性和強(qiáng)度。焊接時需保證焊縫均勻、無氣孔和裂紋，焊接完成后應(yīng)對焊縫進(jìn)行清潔和探傷檢測，確保焊接質(zhì)量符合要求。
卡套連接具有安裝便捷、拆卸方便的特點(diǎn)，適用于銅管和部分不銹鋼管。卡套連接通過卡套將管道與接頭緊密連接，密封性能較好，但對管道和卡套的加工精度要求較高。安裝時需確保卡套正確安裝到位，避免出現(xiàn)松動和泄漏。
法蘭連接常用于大口徑管道或需要經(jīng)常拆卸的部位，通過法蘭盤和螺栓將管道連接在一起，并使用密封墊片進(jìn)行密封。法蘭連接的密封性能可靠，但安裝成本較高，且占用空間較大。在選擇密封墊片時，需根據(jù)氣體性質(zhì)和工作壓力進(jìn)行合理選擇，如輸送氧氣的管道應(yīng)選用阻燃、無油脂的密封墊片。
閥門與壓力表安裝
氣路管道上應(yīng)合理安裝閥門和壓力表。閥門用于控制氣體的通斷和流量調(diào)節(jié)，常見的閥門類型有截止閥、球閥、針型閥等。截止閥適用于截斷或接通氣體，密封性能較好；球閥操作方便、啟閉迅速，適用于需要快速控制氣體流量的場合；針型閥則用于精確調(diào)節(jié)氣體流量。閥門的安裝位置應(yīng)便于操作和維護(hù)，且在氣瓶出口、用氣點(diǎn)等關(guān)鍵部位必須設(shè)置閥門，以便在發(fā)生緊急情況時迅速切斷氣源。
壓力表用于監(jiān)測管道內(nèi)氣體壓力，應(yīng)安裝在便于觀察的位置，且定期進(jìn)行校準(zhǔn)和檢定，確保測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。對于高壓氣體管道，還需安裝安全閥，當(dāng)管道內(nèi)壓力超過設(shè)定值時，安全閥自動開啟泄壓，防止管道爆裂引發(fā)安全事故。
安全防護(hù)與檢測規(guī)范
接地與防雷
為防止易燃易爆氣體管道因靜電積聚引發(fā)爆炸，氣路管道系統(tǒng)必須進(jìn)行可靠接地。接地電阻應(yīng)不大于 10Ω，且每隔一定距離設(shè)置一個接地點(diǎn)，確保靜電能夠及時導(dǎo)除。對于室外鋪設(shè)的氣路管道，還需考慮防雷措施，安裝避雷針或避雷帶，避免雷擊損壞管道和引發(fā)安全事故。
氣體泄漏檢測
氣路管道安裝完成后，必須進(jìn)行嚴(yán)格的泄漏檢測。常用的檢測方法有壓降測試和氦質(zhì)譜檢漏。壓降測試是在管道系統(tǒng)內(nèi)充入一定壓力的氣體，關(guān)閉所有閥門，觀察壓力變化情況，若在規(guī)定時間內(nèi)壓力降超過允許范圍，則說明存在泄漏。氦質(zhì)譜檢漏則是利用氦氣分子小、擴(kuò)散性強(qiáng)的特點(diǎn)，通過氦質(zhì)譜檢漏儀檢測管道泄漏點(diǎn)，具有檢測靈敏度高、準(zhǔn)確性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，常用于對氣體純度要求較高的氣路系統(tǒng)檢測。
實(shí)驗(yàn)室氣路管道安裝規(guī)范涵蓋氣體特性分析、材料選擇、布局設(shè)計、施工安裝及安全防護(hù)等多個方面。嚴(yán)格遵循這些規(guī)范進(jìn)行氣路管道安裝，能夠保障實(shí)驗(yàn)室氣體供應(yīng)的安全、穩(wěn)定和高效，為實(shí)驗(yàn)工作的順利開展提供堅(jiān)實(shí)保障。
