غاز خامل

يُنتج الغاز الخامل على متن ناقلات النفط الخام (التي تزيد حمولتها عن 8000 طن اعتبارًا من 1 يناير 2016) عن طريق حرق الكيروسين في مولد غاز خامل مخصص . يُستخدم نظام الغاز الخامل لمنع وصول جو خزانات الشحن أو خزانات الوقود إلى نطاق الانفجار. ^{[ 9 ]} تحافظ الغازات الخاملة على نسبة الأكسجين في جو الخزان أقل من 5% (على ناقلات النفط الخام، وأقل على ناقلات المنتجات وناقلات الغاز)، مما يجعل أي خليط من الهواء/غازات الهيدروكربون في الخزان غنيًا جدًا (نسبة وقود إلى أكسجين عالية جدًا) بحيث لا يمكن اشتعاله. تكتسب الغازات الخاملة أهمية بالغة أثناء التفريغ وأثناء رحلة التوازن، حيث يرجح وجود المزيد من بخار الهيدروكربون في جو الخزان. يمكن أيضًا استخدام الغاز الخامل لتنقية الخزان من الجو المتطاير استعدادًا لتفريغ الغاز - استبدال الجو بهواء صالح للتنفس - أو العكس. يعتمد نظام غازات الاحتراق على عادم المرجل كمصدر لها، لذا من الضروري ضبط نسبة الوقود إلى الهواء في مواقد المرجل بدقة لضمان إنتاج غازات خاملة عالية الجودة. فزيادة كمية الهواء تؤدي إلى تجاوز نسبة الأكسجين 5%، بينما تؤدي زيادة كمية زيت الوقود إلى تسرب غازات هيدروكربونية خطرة. ويتم تنظيف غازات الاحتراق وتبريدها بواسطة برج التنقية . وتمنع أجهزة السلامة المختلفة زيادة الضغط، وعودة الغازات الهيدروكربونية إلى غرفة المحرك، أو وصول غاز خامل ذي نسبة أكسجين عالية جدًا إلى نظام الاحتراق.

لا يمكن لناقلات الغاز وناقلات المنتجات الاعتماد على أنظمة غازات الاحتراق (لأنها تتطلب غازًا خاملًا _بنسبة أكسجين لا تتجاوز 1%)، لذا تستخدم مولدات الغاز الخامل بدلًا منها. يتكون مولد الغاز الخامل من غرفة احتراق ووحدة تنقية تعمل بمراوح، ووحدة تبريد لتبريد الغاز. ويقوم مجفف متصل بالنظام بإزالة الرطوبة من الغاز قبل ضخه إلى سطح السفينة. لا تُعالج خزانات الشحن في ناقلات الغاز بالغاز الخامل، ولكن المساحة المحيطة بها تُعالج.

يُنتج الغاز الخامل على متن الطائرات التجارية والعسكرية لتخميل خزانات الوقود. ففي الأيام الحارة، قد يتشكل بخار الوقود في الخزانات على هيئة خليط قابل للاشتعال أو الانفجار، والذي قد يؤدي تأكسده إلى عواقب وخيمة. تقليديًا، تُستخدم وحدات فصل الهواء (ASMs) لتوليد الغاز الخامل. تحتوي هذه الوحدات على أغشية ذات نفاذية انتقائية، وتُغذى بهواء مضغوط مُستخلص من محرك توربيني غازي. يدفع الضغط عملية فصل الأكسجين عن الهواء نظرًا لزيادة نفاذية الأكسجين عبر وحدات فصل الهواء مقارنةً بالنيتروجين. ولتخميل خزانات الوقود، ليس من الضروري إزالة كل الأكسجين، بل يكفي إزالته بما لا يتجاوز حد الاشتعال وحد الانفجار. وعلى عكس تركيز الأكسجين في الهواء الذي يبلغ 21%، فإن تركيزه في الفراغ داخل خزان الوقود المُخمل يتراوح عادةً بين 10% و12% خلال الرحلة.

في لحام القوس الكهربائي بالتنغستن الغازي (GTAW)، تُستخدم الغازات الخاملة لحماية التنغستن من التلوث. كما تحمي المعدن السائل (المتولد من القوس) من الغازات المتفاعلة في الهواء التي قد تُسبب مسامية في حوض اللحام المتصلب. تُستخدم الغازات الخاملة أيضًا في لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW) للحام المعادن غير الحديدية . ^{[ 10 ]} يمكن استخدام بعض الغازات، التي لا تُعتبر عادةً خاملة ولكنها تتصرف كغازات خاملة في جميع الظروف التي يُحتمل مواجهتها في بعض الاستخدامات، كبديل للغاز الخامل. يُعد هذا مفيدًا عندما يتوفر غاز شبه خامل مناسب، رخيص الثمن ومتوفر بكثرة. على سبيل المثال، يُستخدم ثاني أكسيد الكربون أحيانًا في مخاليط الغازات في لحام GMAW لأنه غير متفاعل مع حوض اللحام الناتج عن لحام القوس الكهربائي، ولكنه متفاعل مع القوس نفسه. كلما زادت كمية ثاني أكسيد الكربون المُضافة إلى الغاز الخامل، مثل الأرجون، زاد الاختراق. تُحدد كمية ثاني أكسيد الكربون عادةً بنوع نقل الغاز المستخدم في لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW). يُعد نقل القوس الرذاذي الأكثر شيوعًا في التطبيقات الصناعية، وأكثر أنواع الغاز استخدامًا فيه هو مزيج من 90% أرجون و10% ثاني أكسيد الكربون. أما في التطبيقات غير الصناعية، فيُستخدم نقل الدائرة القصيرة بكثرة، لا سيما في الولايات المتحدة. في هذه الحالة، يُستخدم غالبًا مزيج غازي مكون من 75% أرجون و25% ثاني أكسيد الكربون (يُشار إليه بـ C25). خارج الولايات المتحدة، يُستخدم عادةً مزيج من 80% أرجون و20% ثاني أكسيد الكربون.

في الغوص تحت الماء، يُعد الغاز الخامل مكونًا من مكونات خليط التنفس، وهو غير نشط أيضيًا، ويعمل على تخفيف تركيز خليط الغازات. قد يكون للغاز الخامل تأثيرات فسيولوجية على الغواص، ولكن يُعتقد أن هذه التأثيرات في الغالب جسدية، مثل تلف الأنسجة الناتج عن الفقاعات في داء تخفيف الضغط ، وفقدان الحرارة بسبب التوصيل الحراري والحرارة النوعية، وتأثيرات على جهد التنفس بسبب الكثافة. قد تكون هناك أيضًا تأثيرات فسيولوجية على الجهاز العصبي، مثل التسمم النيتروجيني ومتلازمة الضغط العصبي العالي ، وهي تأثيرات غير مفهومة جيدًا، ولكنها تزول بسرعة، دون أي آثار دائمة، عند تخفيف الضغط، ولا يبدو أنها تُغير الغاز بأي شكل من الأشكال سوى ذوبانه. أكثر الغازات الخاملة شيوعًا المستخدمة في غاز التنفس للغوص هي النيتروجين والهيليوم . ثاني أكسيد الكربون هو ناتج أيضي للتنفس وله ^{تأثيرات} سامة عند الضغوط الجزئية العالية، لذلك لا يُصنف كغاز خامل في هذا السياق. ^{[ 11} ]