Lưu Ý Khi Sử Dụng Khí Oxy An Toàn Trong Công Nghiệp

Lưu ý khi sử dụng khí oxy là vấn đề quan trọng trong hàn cắt kim loại, luyện kim, xử lý nước, hóa chất và nhiều quy trình công nghiệp. Dù bản thân O₂ không phải khí cháy, nồng độ oxy cao có thể khiến vật liệu bắt cháy dễ hơn và làm đám cháy phát triển mạnh hơn bình thường. Vì vậy, người vận hành cần đặc biệt chú ý đến dầu mỡ, nguồn nhiệt, thiết bị tương thích, điều kiện lưu trữ và nguy cơ làm giàu oxy trong khu vực làm việc. Tomoe Vietnam sẽ cùng bạn tìm hiểu các nguyên tắc cần thiết để sử dụng O₂ an toàn hơn.

Vì sao khí oxy cần được sử dụng cẩn thận?

Oxy có công thức hóa học O₂, là khí không màu, không mùi và chiếm khoảng 20,9% thể tích không khí bình thường.

Một điểm rất dễ bị hiểu sai là oxy không tự cháy nhưng hỗ trợ quá trình cháy rất mạnh. Khi nồng độ O₂ trong môi trường tăng, nhiều vật liệu có thể bắt cháy dễ hơn, cháy nhanh hơn hoặc cháy dữ dội hơn so với trong không khí thông thường.

CGA cho biết oxy là chất oxy hóa mạnh. Những vật liệu vốn có thể cháy trong không khí thường sẽ cháy mạnh hơn trong môi trường giàu oxy, trong khi một số vật liệu khó cháy ở điều kiện bình thường cũng có thể trở nên nguy hiểm hơn khi tiếp xúc với O₂ nồng độ cao.

Do đó, khi đánh giá an toàn của hệ thống O₂ cần xem xét cả hai nhóm nguy cơ: tính oxy hóa mạnh của khí và áp suất của hệ thống chứa, cấp khí.

Khí oxy có cháy hoặc gây nổ không?

Oxy không phải khí dễ cháy.

O₂ không đóng vai trò nhiên liệu như hydro, methane hoặc propane. Tuy nhiên, oxy là chất duy trì và thúc đẩy quá trình cháy.

Một đám cháy thông thường cần ba thành phần:

• Nhiên liệu.

• Chất oxy hóa.

• Nguồn gây cháy.

Trong không khí, oxygen đã đóng vai trò chất oxy hóa. Khi hàm lượng O₂ tăng cao hơn mức bình thường, quá trình cháy của nhiều vật liệu có thể diễn ra nhanh và mạnh hơn.

Do đó, cách nói “bình oxy dễ nổ vì oxy là khí cháy” là không chính xác.

Rủi ro thực tế có thể xuất hiện khi:

• Oxy rò rỉ làm tăng nồng độ O₂ trong khu vực.

• Dầu, mỡ hoặc vật liệu hữu cơ nhiễm vào thiết bị.

• Van được mở quá nhanh.

• Có tia lửa hoặc nguồn nhiệt.

• Thiết bị chịu áp bị hư hỏng.

• Sử dụng vật liệu không phù hợp với O₂.

Trong môi trường giàu oxy, một vật liệu chỉ âm ỉ trong không khí có thể cháy mạnh hơn đáng kể. Đây là lý do khu vực sử dụng O₂ cần được kiểm soát chặt nguồn lửa và vật liệu dễ cháy.

Tuyệt đối tránh dầu mỡ tiếp xúc với thiết bị oxy

Đây là một trong những nguyên tắc quan trọng nhất khi sử dụng O₂.

OSHA yêu cầu bình oxy, van, bộ điều áp, đường ống và các phụ kiện liên quan phải được giữ sạch, không nhiễm dầu hoặc mỡ. Người vận hành cũng không được thao tác thiết bị oxy bằng tay hoặc găng tay đang dính dầu.

Nguyên nhân không đơn giản chỉ vì dầu là vật liệu dễ cháy.

Trong môi trường có nồng độ oxy cao, quá trình oxy hóa dầu, mỡ và nhiều hợp chất hữu cơ có thể diễn ra rất mạnh. Nếu đồng thời có nhiệt, ma sát, va đập hoặc nén khí nhanh, nguy cơ bắt cháy tăng đáng kể.

Vì vậy cần tránh:

• Bôi dầu vào ren bình oxy.

• Bôi mỡ vào van.

• Dùng dầu để xử lý bộ điều áp bị kẹt.

• Thao tác bằng găng tay dính dầu.

• Đặt giẻ lau dính dầu cạnh bình oxy.

• Dùng chất bôi trơn không được xác nhận dùng cho O₂.

• Tái sử dụng phụ kiện đã từng nhiễm dầu mà chưa được xử lý phù hợp.

Nếu phát hiện thiết bị oxy bị nhiễm dầu hoặc mỡ, không nên tiếp tục sử dụng theo cách thông thường. Thiết bị cần được đánh giá và làm sạch theo quy trình dành riêng cho hệ thống oxy.

Chỉ sử dụng van, bộ điều áp và thiết bị phù hợp với oxy

Một bộ điều áp chịu được cùng mức áp suất chưa chắc đã sử dụng được cho O₂.

Thiết bị dùng trong hệ oxy cần được đánh giá về:

• Vật liệu.

• Áp suất làm việc.

• Nhiệt độ.

• Khả năng tương thích hóa học.

• Độ sạch.

• Gioăng và vật liệu làm kín.

• Điều kiện dòng khí.

• Yêu cầu của quy trình.

OSHA yêu cầu van, đồng hồ, bộ điều áp và phụ kiện sử dụng trong hệ oxy phải phù hợp với dịch vụ O₂.

Điểm cần lưu ý là:

“Chịu được áp suất” và “phù hợp với oxy” là hai yêu cầu khác nhau.

Một thiết bị có thể đủ bền về cơ học nhưng chứa vật liệu, chất bôi trơn hoặc chất làm kín không thích hợp với môi trường giàu oxy.

Đối với hệ thống có yêu cầu độ tinh khiết cao, việc dùng sai thiết bị còn có thể:

• Làm nhiễm bẩn khí.

• Đưa hơi dầu vào đường ống.

• Tạo hạt hoặc cặn.

• Làm giảm chất lượng sản phẩm.

• Tăng nguy cơ cháy bên trong hệ thống.

Vì sao van bình oxy cần được mở đúng cách?

Van bình O₂ cần được thao tác theo đúng hướng dẫn của thiết bị và tránh cấp áp quá đột ngột.

OSHA yêu cầu van bình oxy được mở từ từ.

Khi khí áp suất cao đi nhanh từ bình sang bộ điều áp hoặc đường ống có áp suất thấp hơn, quá trình nén khí tại một số vùng có thể làm nhiệt độ tăng mạnh trong thời gian rất ngắn.

Nếu đồng thời có:

• Dầu mỡ.

• Hạt kim loại.

• Bụi.

• Gioăng không phù hợp.

• Vật liệu dễ cháy.

nguy cơ bắt cháy có thể tăng.

Do đó, trước khi cấp O₂ cần:

• Kiểm tra đúng loại van và bộ điều áp.

• Đảm bảo thiết bị sạch.

• Không đứng trực diện vị trí có nguy cơ khi thao tác.

• Mở van theo trình tự của nhà sản xuất hoặc quy trình của cơ sở.

• Không cố dùng lực quá mức với van bị kẹt.

Không nên tự đặt một quy tắc số vòng mở van áp dụng cho mọi loại bình vì thiết kế thiết bị có thể khác nhau.

Lưu ý khi lưu trữ bình khí oxy

Bình O₂ thường chứa khí ở áp suất cao nên việc bố trí và bảo vệ bình cần được thực hiện nghiêm túc.

Cố định bình chống đổ

Bình cần được đặt ở vị trí phù hợp và cố định chắc chắn để hạn chế:

• Đổ ngã.

• Va đập.

• Hư hỏng van.

• Bị xe nâng hoặc thiết bị khác tác động.

Phần van ở đầu bình đặc biệt cần được bảo vệ vì hư hỏng tại khu vực này có thể làm khí thoát nhanh dưới áp suất cao.

Bảo quản tại nơi thông thoáng

Khu vực lưu trữ nên:

• Khô ráo.

• Thông gió.

• Tránh nguồn nhiệt.

• Tránh lửa trần.

• Hạn chế người không có nhiệm vụ tiếp cận.

• Không đặt bình tại lối đi dễ va chạm.

Tách khỏi vật liệu dễ cháy và khí nhiên liệu

Bình oxy không nên được lưu trữ lẫn lộn với:

• Dầu.

• Mỡ.

• Nhiên liệu.

• Vật liệu dễ cháy.

• Bình khí nhiên liệu nếu không đáp ứng yêu cầu phân tách.

Trong phạm vi quy định về hàn cắt, OSHA yêu cầu bình oxy lưu trữ phải cách bình khí nhiên liệu hoặc vật liệu dễ cháy ít nhất khoảng 6,1 m, trừ khi có vách ngăn không cháy đáp ứng yêu cầu quy định.

Con số này nên được hiểu theo phạm vi của tiêu chuẩn OSHA, không phải quy tắc duy nhất cho mọi cơ sở tại Việt Nam.

Làm giàu oxy trong không khí nguy hiểm như thế nào?

Không khí bình thường chứa khoảng 20,9% O₂.

OSHA sử dụng mốc trên 23,5% oxy để xác định môi trường giàu oxy trong nhiều quy định về an toàn nghề nghiệp.

Điều nguy hiểm là người lao động thường không thể nhận biết nồng độ O₂ tăng chỉ bằng giác quan vì khí này:

• Không màu.

• Không mùi.

• Không tạo dấu hiệu cảnh báo rõ ràng ngay lập tức.

Trong môi trường giàu oxy:

• Quần áo có thể cháy mạnh hơn.

• Dầu mỡ trở nên nguy hiểm hơn.

• Vật liệu hữu cơ dễ bắt cháy.

• Một tia lửa nhỏ có thể gây hậu quả lớn hơn.

• Đám cháy có thể lan rất nhanh.

Do đó, không chỉ thiếu oxy mới nguy hiểm; nồng độ oxy quá cao cũng cần được kiểm soát.

Nếu một hệ thống O₂ rò khí liên tục trong phòng kín, nguy cơ chính có thể không phải ngạt mà là tạo môi trường thúc đẩy cháy.

Thông gió quan trọng thế nào khi sử dụng oxy?

Thông gió giúp hạn chế việc O₂ rò rỉ tích tụ và làm tăng nồng độ oxy trong không gian làm việc.

Khi đánh giá thông gió cần xét:

• Lưu lượng O₂ sử dụng.

• Khả năng rò tối đa.

• Thể tích phòng.

• Vị trí nguồn khí.

• Hình dạng không gian.

• Khu vực kín hoặc ít trao đổi khí.

• Điều kiện vận hành thực tế.

Không nên chỉ dựa trên việc “phòng khá rộng” rồi kết luận rằng không có nguy cơ làm giàu oxy.

Trong các hệ thống dùng lượng O₂ lớn hoặc làm việc ở không gian hạn chế, việc giám sát nồng độ oxy có thể cần được xem xét theo đánh giá nguy cơ.

Thông gió cũng cần duy trì ở trạng thái hoạt động bình thường khi quá trình sử dụng O₂ yêu cầu. Việc tắt quạt hoặc bịt các cửa thoát khí có thể làm thay đổi đáng kể điều kiện an toàn.

Không dùng oxy thay cho khí nén để vệ sinh hoặc làm mát

Đây là một sai lầm đặc biệt nguy hiểm.

Oxy không được dùng để:

• Thổi bụi khỏi quần áo.

• Vệ sinh bàn làm việc.

• Thổi sạch phoi hoặc bụi.

• Làm mát người.

• Làm khô thiết bị.

• Thông gió không gian.

• Thay thế khí nén thông thường.

OSHA quy định không sử dụng oxygen để thông gió, làm mát hoặc thổi bụi khỏi quần áo và khu vực làm việc.

Nguyên nhân là O₂ có thể thấm vào:

• Quần áo.

• Tóc.

• Vật liệu xốp.

• Khăn lau.

• Bề mặt vật liệu.

Khi đó, những vật liệu này có thể trở nên dễ cháy hơn bình thường.

Ví dụ, việc dùng oxy để thổi bụi trên quần áo không chỉ gây lãng phí khí mà còn có thể làm quần áo bị làm giàu O₂. Nếu người đó sau đó tới gần nguồn lửa hoặc tia lửa, mức độ cháy có thể nghiêm trọng hơn.

Vật liệu sử dụng trong hệ thống oxy cần đáp ứng yêu cầu gì?

Không phải mọi vật liệu đều phản ứng giống nhau trong môi trường giàu O₂.

Một vật liệu được sử dụng an toàn với khí nén thông thường vẫn có thể không phù hợp với oxygen ở áp suất cao.

Khi lựa chọn cần đánh giá:

• Kim loại.

• Gioăng.

• Ống mềm.

• Van.

• Bộ điều áp.

• Chất làm kín.

• Chất bôi trơn nếu có.

• Vật liệu lọc.

• Các chất phủ bề mặt.

EIGA lưu ý nhiều vật liệu có thể cháy trong môi trường oxy tinh khiết dù khó bắt cháy trong không khí bình thường.

Khả năng tương thích còn chịu ảnh hưởng của:

• Nồng độ O₂.

• Áp suất.

• Nhiệt độ.

• Tốc độ dòng khí.

• Cấu tạo thiết bị.

• Mức độ sạch.

• Khả năng phát sinh va đập hoặc ma sát.

Vì vậy, lựa chọn vật liệu cho O₂ phải dựa trên điều kiện thiết kế cụ thể thay vì chỉ dựa vào tên vật liệu.

Độ sạch của hệ thống oxy quan trọng thế nào?

Độ sạch là một yêu cầu đặc biệt quan trọng đối với hệ thống O₂.

Những chất nhiễm bẩn cần kiểm soát gồm:

• Dầu.

• Mỡ.

• Chất hữu cơ.

• Bụi.

• Mạt kim loại.

• Cặn lắp đặt.

• Chất làm sạch còn dư.

• Vật liệu lạ trong đường ống.

OSHA yêu cầu thiết bị của một số hệ thống oxy phải được làm sạch để loại bỏ dầu, mỡ và những vật liệu dễ oxy hóa trước khi đưa vào hoạt động.

Một đường ống mới lắp đặt nhìn bằng mắt có vẻ sạch nhưng vẫn có thể chứa:

• Dầu gia công.

• Cặn cắt ống.

• Bụi mài.

• Phoi kim loại.

• Chất bảo quản.

• Chất làm kín dư.

Các chất này có thể làm tăng nguy cơ cháy hoặc ảnh hưởng độ tinh khiết của O₂.

Do đó, “làm sạch cho dịch vụ oxy” không nên được hiểu đơn giản là lau qua bằng khăn hoặc rửa bằng chất tẩy bất kỳ.

Quy trình làm sạch phải phù hợp với vật liệu, mức áp suất và yêu cầu của hệ thống.

Cần lưu ý gì trước khi vận hành hệ thống khí oxy?

Trước khi cấp O₂, người vận hành nên kiểm tra theo quy trình của từng hệ thống.

Các nội dung thường gồm:

1. Xác nhận đúng nguồn khí: kiểm tra nhãn và nhận diện bình O₂.

2. Kiểm tra tình trạng bình: không có hư hỏng bất thường.

3. Kiểm tra bộ điều áp: đúng loại dành cho oxy và phù hợp áp suất.

4. Kiểm tra độ sạch: tay, găng, van và thiết bị không dính dầu mỡ.

5. Kiểm tra đường ống và mối nối: không có dấu hiệu hư hỏng hoặc rò rỉ.

6. Kiểm soát nguồn cháy: không có lửa trần hoặc công việc nóng trái phép.

7. Xác nhận thông gió: hệ thống hoạt động khi quy trình yêu cầu.

8. Mở van đúng trình tự: tránh tạo áp quá nhanh.

9. Theo dõi áp suất và lưu lượng: phát hiện bất thường trong quá trình cấp khí.

10. Không vô hiệu hóa thiết bị bảo vệ: van an toàn và cảnh báo phải được duy trì theo thiết kế.

Nếu hệ thống vừa được sửa chữa hoặc lắp mới, cần hoàn thành việc kiểm tra độ kín và các bước xác nhận kỹ thuật trước khi đưa vào vận hành.

Phải làm gì khi nghi ngờ rò rỉ khí oxy?

O₂ không có mùi đặc trưng để con người phát hiện rò giống một số khí khác.

Nếu nghi ngờ rò, cần ưu tiên:

• Tuân theo quy trình khẩn cấp của cơ sở.

• Không tạo tia lửa hoặc nguồn lửa.

• Ngừng công việc nóng tại khu vực liên quan.

• Không thao tác thiết bị bằng tay hoặc găng dính dầu.

• Cô lập nguồn khí nếu người thực hiện được đào tạo và điều kiện an toàn cho phép.

• Duy trì hoặc kích hoạt thông gió theo thiết kế.

• Báo cho nhân sự phụ trách.

• Không đưa hệ thống trở lại vận hành trước khi nguyên nhân được xử lý.

Nếu khu vực có khả năng bị làm giàu oxygen, cần đặc biệt tránh đưa:

• Vải dính dầu.

• Dung môi dễ cháy.

• Nguồn lửa.

• Thiết bị phát sinh tia lửa

vào khu vực.

Không nên tiếp tục sử dụng hệ thống chỉ vì “không nhìn thấy gì bất thường”.

Những sai lầm thường gặp khi sử dụng khí oxy

Một số sai lầm cần tránh gồm:

• Cho rằng O₂ không cháy nên không có nguy cơ cháy: thực tế oxy làm tăng mạnh quá trình cháy.

• Bôi dầu vào van hoặc bộ điều áp: có thể gây phản ứng nguy hiểm.

• Thao tác bằng găng dính dầu mỡ: làm nhiễm bẩn thiết bị.

• Dùng bộ điều áp của khí khác: không phải thiết bị nào cũng phù hợp với O₂.

• Mở van quá nhanh: có thể tạo điều kiện bất lợi trong hệ thống áp suất cao.

• Để bình oxy cạnh bình khí nhiên liệu không đúng yêu cầu: làm tăng hậu quả nếu xảy ra sự cố.

• Dùng O₂ thổi bụi quần áo: có thể làm vật liệu bị giàu oxy.

• Dùng O₂ để thông gió: làm tăng nguy cơ cháy thay vì cải thiện an toàn.

• Bỏ qua nguy cơ O₂ tích tụ trong phòng kín: con người không thể nhận biết bằng mùi.

• Dùng vật liệu hoặc chất làm kín chưa được xác nhận phù hợp: có thể ảnh hưởng cả an toàn và chất lượng khí.

• Tiếp tục dùng thiết bị đã nhiễm dầu: cần xử lý phù hợp trước khi tái sử dụng.

• Tự sửa van hoặc bộ điều áp đang chịu áp: có thể gây giải phóng khí đột ngột.

Những sai lầm này cho thấy an toàn oxy không chỉ là “không để bình gần lửa” mà cần kiểm soát cả vật liệu, độ sạch và cách vận hành.

Oxy khí nén và oxy lỏng có cùng yêu cầu an toàn không?

Không hoàn toàn.

Oxy khí nén

O₂ khí nén thường được chứa trong bình hoặc hệ thống áp suất cao.

Các nguy cơ chính gồm:

• Áp suất cao.

• Làm giàu oxy.

• Tăng cường cháy.

• Nhiễm dầu mỡ.

• Thiết bị không tương thích.

• Rò rỉ.

Đây là dạng phổ biến tại nhiều xưởng hàn cắt và hệ thống khí công nghiệp.

Oxy lỏng

Oxy lỏng được lưu trữ ở nhiệt độ rất thấp.

Ngoài khả năng oxy hóa mạnh, còn phải xét:

• Bỏng lạnh.

• Vật liệu bị giòn ở nhiệt độ thấp.

• Sự giãn nở lớn khi O₂ lỏng hóa hơi.

• Khả năng làm quần áo hoặc vật liệu xốp bị thấm oxy.

• Nguy cơ cháy mạnh khi vật liệu đã bị làm giàu O₂ tiếp xúc nguồn cháy.

Do đó, không nên áp dụng nguyên trạng quy trình của bình oxy khí nén cho bồn oxy lỏng.

Hệ oxy lỏng cần thiết bị, vật liệu và quy trình riêng phù hợp với điều kiện nhiệt độ cực thấp.

Kết luận

Lưu ý khi sử dụng khí oxy quan trọng nhất là hiểu O₂ không tự cháy nhưng có khả năng thúc đẩy quá trình cháy rất mạnh, đặc biệt khi nồng độ oxy trong môi trường tăng cao. Bình và hệ thống O₂ cần được giữ sạch dầu mỡ, sử dụng van và bộ điều áp tương thích, vận hành đúng áp suất, kiểm soát thông gió và tránh nguồn gây cháy không cần thiết. Tomoe Vietnam khuyến nghị doanh nghiệp lựa chọn nguồn khí, thiết bị và cấu hình cấp O₂ dựa trên độ tinh khiết, lưu lượng, áp suất và điều kiện của từng quy trình để duy trì khả năng vận hành ổn định và an toàn.