化工企業法蘭靜電跨接與螺栓個數關聯性分析

范云棟

（江陰市泰信安全綜合服務有限公司，江蘇江陰 214400）

目前化工企業安全形勢之嚴峻，企業應對的各級政府安全檢查也很多，而在眾多安全檢查隱患中，針對法蘭“靜電跨接”的問題，專家也各說其詞，有的專家來檢查說法蘭有2個螺栓連接就不用靜電跨接了，有的專家說法蘭上要有5個螺栓才不用靜電跨接，本文簡要介紹了法蘭靜電跨接的規范，并提出了法蘭靜電跨接時的措施。

1 防靜電標準關于法蘭靜電跨接的要求

（1）根據HG/T 20675—1990《化工企業靜電接地設計規程》第2.7.5條，一般情況下管道法蘭或設備連接之間不需要靜電跨接；但如果周圍存在腐蝕環境時，此時法蘭應保證至少有兩個螺栓，且在安裝前應把接觸面去銹和除油污，以及在安裝時要加防松螺帽等措施。

（2）根據GB 50257—2014《電氣裝置安裝工程爆炸和火災危險環境電氣裝置施工及驗收規范》第7.2.1.4條：該條基本與HG/T 20675—1990《化工企業靜電接地設計規程》說法一致。

以上兩個條款都是說只要有兩個螺栓，并在安裝前去銹和除油污，以及在安裝時加防松螺帽，那么不管腐蝕環境還是非腐蝕環境都滿足要求防靜電要求，不用靜電跨接。

（3）根據SH/T 3097—2017《石油化工靜電接地設計規范》第5.3.4條，該款沒有提到腐蝕環境還是非腐蝕環境的前置條件，直接明確只要卡子間具有良好的導電接觸面或至少有兩個螺栓就可不用跨接。

（4）根據GB/T 3836.26—2019《爆炸環境第26部分靜電危害指南》第13.3.1.3條，這條內容也較好理解，如果管道法蘭連接處使用了絕緣墊片，而此時同時螺栓與管道接觸處也是絕緣的（比如接觸面存在油漆或污漬），那在這種情況下，法蘭處的靜電肯定是不導通的。反過來說只要滿足其中一個條件，即使使用了絕緣墊片，但如果螺栓與管道的接觸面有可靠的電氣接觸時，按照此規范也可以不用跨接。

（5）GB 50169—2016《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》第4.14.2條中第四款，該條款是說如果存在電氣接觸不良的閥門、法蘭等管道連接處應跨接。其中接觸面涂漆或生銹等均屬于電氣接觸不良的情形。

（6）GB 50235—2010《工業金屬管道工程施工規范》第7.13.4，該條是說在工業管道安裝過程中，為了靜電的導通性及有效性，必須杜絕在靜電接地的材料上涂漆或者使用生銹的材料，也就是防止電氣接觸不良。

以上3個條款沒有明確螺栓個數，只要螺栓與管道的接觸面有可靠的電氣接觸，如導電接觸面應除銹并緊密連接或采用防松墊片等措施時可以不用跨接。

綜合上述條款，采用較嚴格的要求就是：當法蘭有2個螺栓以上（其實這條基本都滿足，一般法蘭處不會只有1個螺栓），不管是否存在腐蝕環境，接觸面在安裝前去銹和除油污，以及在安裝時加防松螺帽的情況下就可不跨接。

2 其他標準關于法蘭跨接要求

根據GB 50235—2010《工業金屬管道工程施工規范》第7.13.1條，如果管道法蘭或接頭間電阻值超過0.03Ω時，應設導線跨接。這些規范只要求一個條件，電阻值需達到0.03Ω就可以不用跨接。目前，所有防靜電規范規定的靜電接地系統靜電接地電阻值只要不大于106Ω就能滿足靜電導通要求，試想一下，法蘭間0.03Ω的電阻相對于足夠靜電導通的106Ω簡直微乎其微，甚至可以忽略不計，106Ω可以導靜電，反而法蘭間大于0.03Ω就不滿足防靜電要求？帶著這個問題，直接來看防雷系列規范的母規：GB 50057—2010《建筑物防雷設計規范》第4.2.2條的第二款：這款很明確，同時把0.03Ω和5根螺栓的事都寫到了，只要連接處電阻小于0.03Ω或者非腐蝕環境有5根螺栓連接時都可以不用跨接，可以看出是針對防雷要求，提出該防雷要求是因為雷電具有感應作用，感應作用分靜電感應和電磁感應。

靜電感應：就是當罐頂、建筑物的金屬頂或其他一些導體，當這些導體處于帶電云與地面形成的靜電場中時，這些金屬導體上就會積聚與帶電云符號相反的電荷，當帶電云突然放電后，帶電云與地面間的靜電場突然消失，金屬導體上受靜電場影響而積聚的靜電荷來不及立即流散，因而在雷云放電后的瞬時積聚的靜電荷會對產生很高的對地電位，這樣的對地電位差稱作“靜電感應電壓”。而且，這個靜電感應出的大量電荷在可以在電纜及管道上產生雷電波。

電磁感應：當帶電云突然中和放電后，形成的雷電流具有極大的幅值和陡度，利用物理電磁感應原理，在雷電流周圍的空間會產生強大的變化的電磁場，而如果該電磁場中存在金屬導體的話，該導體會感應出較大的電動勢。如果正好該金屬存在開口的話，如圖1（金屬環存在開口），那么環上ab間感應的電動勢有時足以使間隙產生火花放電，引燃周圍的爆炸性氣體環境而發生火災爆炸事故。

圖1 電磁感應放電

如果由雷電產生的靜電感應和電磁感應作用在管線法蘭間，當電阻值大于0.03Ω或非腐蝕環境小于5個螺栓，那就有放電的可能。至于為什么是0.03Ω和5個螺栓，可以見《雷規》第4.2.2條條文說明。所以，這就是“5根螺栓”“0.03Ω”最本質的出處，其目的就是為了防雷電感應，如果有其他規范出現同樣要求，那可以判斷是引用了該條款，如下面2個專業性規范。

《氫氣站設計規范》第9.0.4條，該條也是要求法蘭之間接觸電阻根據防雷要求要在0.03Ω以下，而且在平時運行過程中要保證法蘭盤之間不能生銹，否則在雷電感應的情況下很容易發生火花，導致火災、爆炸事故的發生。

《石油庫設計規范》第14.2防雷專門章節的第14.2.2條寫道，在非腐蝕的環境下，如果有大于或等于5個螺栓連接時，就不需要靜電跨接。

通過以上《雷規》4.2.2條這個條款，可以知道對于管道法蘭跨接防雷要求的3個信息：①設備或管道的金屬法蘭盤、彎頭、閥門等連接處的接觸電阻不應大于 0.03Ω，否則就要防雷跨接；②該標準中說明在非腐蝕環境下，同時有不少于 5根螺栓連接的法蘭盤（含彎頭、閥門）時，可不采取跨接措施。③由第2點，可以得出：“非腐蝕環境”和“5個螺栓”只要有1個條件不符合就要跨接。即在腐蝕環境下，即使有 5 根以上螺栓連接，也必須防雷跨接；在非腐蝕環境下，螺栓少于5根也要跨接。

很明顯對于法蘭跨接要求，對比防靜電要求（總結一）和防雷要求（總結二），防雷要求明顯高于防靜電要求，對于企業來講，不管是防靜電要求還是防雷要求，國家標準必須都要遵守的，既然這樣，問題就變得簡單了，只要滿足防雷要求就必定滿足防靜電要求。

這里需要重點關注的是“腐蝕環境”和“5個螺栓”，規范提出“腐蝕環境”這個條件目的就是防止螺栓與法蘭接觸面受腐蝕導致電流導通失效，基于這個原因把“腐蝕環境”分以下4種情況：①如果管道內的物料具有腐蝕性（如氨、氯氣等），那毫無疑問，肯定屬于腐蝕環境，因為不存在絕對不泄漏的法蘭面，法蘭周圍必定存在一定濃度的腐蝕性氣體，會對接觸面造成影響；②如果管道內物料本身不屬于腐蝕性介質，但存在腐蝕性的雜質，長時間也會導致接觸面腐蝕嚴重。如原油，原油內存在一定濃度的含硫雜質等，接觸面會被逸散出的硫化物腐蝕；③如果管道內物料既無腐蝕性，也無雜質，但是處于露天裝置或者潮濕地區，會受大氣、雨水（特別是環境差的地方，會有酸雨等），也會造成接觸面的腐蝕；④如果管道內物料既無腐蝕性，也無雜質，但法蘭、螺栓材質選擇或者安裝不規范，如碳鋼和不銹鋼，不銹鋼與銅等不同材質接觸會因為電位不同而引起的滲碳或電化學腐蝕，均有可能影響到螺栓與法蘭接觸面電阻值。

基于以上4種情形，建議參照GB 50184—2011《工業金屬管道工程施工質量驗收規范 》第7.3.9條等規范要求，在跨接處涂以電力復合脂、導電膏等導電性材質油脂，因為一方面導電膏有油封作用，可把空氣、水和其他腐蝕性氣體隔絕在外，防止腐蝕接觸面；第二方面導電膏具有導電功能，可以幫助接觸面導電性進一步加強，在法蘭跨接的時候，具體方案一般有以下三種（見圖2）

圖2 靜電跨接方式

3 結束語

金屬管道法蘭防雷防靜電要求最終總結為以下兩點：①如果真是“非腐蝕環境”，按防雷要求也很簡單，5 根以上螺栓連接就不用跨接，否則需接上跨接線。②如果不能排除“腐蝕環境”（通過以上分析，大多情況下屬于“腐蝕環境”），不管幾個螺栓（哪怕5個以上螺栓），按照防雷規范要求也必須跨接。