التوافق مع الأكسجين

التنظيف بالأكسجين هو عملية تحضيرية لاستخدام الأكسجين من خلال ضمان خلو الأسطح التي قد تتلامس مع ضغوط جزئية عالية من الأكسجين أثناء الاستخدام من الملوثات التي تزيد من خطر الاشتعال. ^{[ 2 ]}

يُعدّ تنظيف الأكسجين شرطًا ضروريًا، ولكنه ليس كافيًا دائمًا، للاستخدام مع الأكسجين ذي الضغط الجزئي العالي أو التركيز العالي. كما يجب أن تكون المواد المستخدمة متوافقة مع الأكسجين في جميع ظروف التشغيل المتوقعة. وتُعدّ مكونات الألومنيوم والتيتانيوم غير مناسبة تحديدًا للاستخدام مع الأكسجين. ^{[ 2 ]}

في حالة معدات الغوص، تتضمن عملية التنظيف بالأكسجين عادةً تفكيك المعدات إلى مكوناتها الفردية، ثم تنظيفها جيدًا من الهيدروكربونات والملوثات الأخرى القابلة للاشتعال باستخدام منظفات غير قابلة للاشتعال وغير سامة. بعد التجفيف، يُعاد تجميع المعدات في ظروف نظيفة. ويتم استبدال مواد التشحيم ببدائل متوافقة مع الأكسجين أثناء إعادة التجميع. ^{[ 2 ]}

تختلف معايير ومتطلبات تنظيف معدات الغوص بالأكسجين باختلاف الاستخدام والتشريعات وقواعد الممارسة المعمول بها. بالنسبة لمعدات الغوص الحر، ينص المعيار الصناعي على ضرورة تنظيف أجهزة التنفس التي ستتعرض لتركيزات أكسجين تزيد عن 40% حجميًا قبل استخدامها. ^{[ 2 ]} قد تخضع المعدات التي يتم تزويدها بالأكسجين من السطح لمتطلبات أكثر صرامة، حيث قد لا يتمكن الغواص من إزالة المعدات في حالة وقوع حادث. قد يكون التنظيف بالأكسجين مطلوبًا حتى عند تركيزات منخفضة تصل إلى 23%. ^{[ 3 ]} تشمل المواصفات الشائعة الأخرى للتنظيف بالأكسجين ASTM G93 وCGA G-4.1. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

تتراوح مواد التنظيف المستخدمة بين المذيبات الصناعية القوية والمنظفات مثل الفريون السائل ، وثلاثي كلورو الإيثيلين، وفوسفات الصوديوم اللامائي ، ويُتبع ذلك بالشطف بالماء منزوع الأيونات . وقد تم التخلي عن هذه المواد بشكل عام لكونها غير صديقة للبيئة وتشكل خطرًا صحيًا غير ضروري. وُجد أن بعض المنظفات المنزلية القوية متعددة الأغراض تؤدي الغرض بكفاءة. يتم تخفيفها بالماء قبل الاستخدام، وتُستخدم ساخنة لتحقيق أقصى قدر من الفعالية. يُستخدم التحريك بالموجات فوق الصوتية، والرج، والرش بالضغط، والتقليب باستخدام خرز زجاجي أو من الفولاذ المقاوم للصدأ أو مواد كاشطة خزفية خفيفة لتسريع العملية عند الحاجة. يُعد الشطف والتجفيف الشاملان ضروريين لضمان عدم تلوث المعدات بمادة التنظيف. يجب أن يستمر الشطف حتى يصبح ماء الشطف صافيًا ولا يُكوّن رغوة مستمرة عند رجه. يُعد التجفيف باستخدام غاز ساخن - عادةً هواء ساخن - شائعًا ويُسرّع العملية. يمكن أن يُقلل استخدام غاز تجفيف منخفض الأكسجين من الصدأ السريع للسطح الداخلي للأسطوانات الفولاذية. ^{[ 2 ]}

بعد التنظيف والتجفيف، وقبل إعادة التجميع، تُفحص الأسطح النظيفة، وعند الاقتضاء، تُختبر للكشف عن وجود الملوثات. يمكن للفحص تحت إضاءة الأشعة فوق البنفسجية أن يُظهر وجود الملوثات الفلورية، ولكنه لا يضمن الكشف عن جميع الملوثات. ^{[ 2 ]}

يشمل تصميم خدمة الأكسجين عدة جوانب:

• اختيار المواد المتوافقة مع الأكسجين للمكونات المعرضة للعوامل الجوية. ^{[ 6 ]}
• تقليل مساحة المواد المعرضة للعوامل الضرورية لأسباب وظيفية ولكنها أقل توافقًا، وتجنب سرعات التدفق العالية عند ملامسة هذه المواد. ^{[ 6 ]}
• توفير نقل حراري فعال لتجنب ارتفاع درجات حرارة المكونات. ^{[ 6 ]}
• تقليل احتمالية التسخين الأديباتي الناتج عن الزيادات المفاجئة في الضغط - على سبيل المثال باستخدام صمامات لا يمكن فتحها فجأة إلى أقصى حد، أو فتحها في مواجهة منظم ضغط. ^{[ 6 ]}
• توفير أسطح ملساء عند ملامستها للتدفق حيثما كان ذلك عمليًا، وتقليل التغيرات المفاجئة في اتجاه التدفق.
• استخدام مانعات اللهب / مانعات ارتداد اللهب / فواصل الأكسجين في الخراطيم المرنة

كقاعدة عامة، يرتبط التوافق مع الأكسجين بدرجة حرارة اشتعال عالية، ومعدل تفاعل منخفض بمجرد اشتعاله. ^{[ 7 ]}

تتميز المواد العضوية عمومًا بانخفاض درجة حرارة اشتعالها مقارنةً بالمعادن المناسبة للاستخدام في بيئات الأكسجين. لذا، يُنصح بتجنب أو تقليل استخدام المواد العضوية عند ملامستها للأكسجين، خاصةً عند تعرضها المباشر لتدفق الغاز. عند استخدام مادة عضوية في أجزاء مثل الأغشية، أو موانع التسرب، أو الحشوات، أو مقاعد الصمامات، يُختار عادةً المادة ذات أعلى درجة حرارة اشتعال لتحقيق الخصائص الميكانيكية المطلوبة. يُفضل استخدام الفلوروالاستومرات في حال وجود مساحات واسعة على اتصال مباشر بتدفق الأكسجين. قد تكون مواد أخرى مقبولة في موانع التسرب الثابتة حيث لا يلامس التدفق المكون مباشرةً. ^{[ 7 ]}

يجب استخدام مواد التشحيم والمواد المانعة للتسرب المتوافقة مع الأكسجين والمختبرة والمعتمدة فقط، وبأقل كمية ممكنة عمليًا لضمان الأداء الفعال. وينبغي تجنب تناثر المواد المانعة للتسرب الزائدة أو تلوث مناطق التدفق بمواد التشحيم. ^{[ 6 ]}

تشمل المعادن الهندسية الشائعة الاستخدام ذات المقاومة العالية للاشتعال في الأكسجين النحاس وسبائك النحاس وسبائك النيكل والنحاس، وهذه المعادن لا تُسهم عادةً في انتشار الاحتراق، مما يجعلها مناسبة بشكل عام للاستخدام في بيئات الأكسجين. كما أنها متوفرة في سبائك سهلة القطع، أو قابلة للصب، أو عالية الليونة، وتتميز بقوة معقولة، لذا فهي مفيدة لمجموعة واسعة من المكونات المستخدمة في بيئات الأكسجين. ^{[ 7 ]}

تتميز سبائك الألومنيوم بدرجة حرارة اشتعال منخفضة نسبيًا، وتطلق كمية كبيرة من الحرارة أثناء الاحتراق، ولذلك لا تُعتبر مناسبة للاستخدام مع الأكسجين حيث تتعرض مباشرة للتدفق، ولكنها مقبولة لأسطوانات التخزين حيث يكون معدل التدفق ودرجات الحرارة منخفضة. ^{[ 6 ]}