涂装线静电风险管控

随着涂装行业在我国的蓬勃发展，各类涂装线的安全、环保、职业健康风险也逐步为人所知，尤其是涂装线静电安全事故因其风险辨识不具体、控制措施不到位、原因分析不明确，给我们在涂装生产安全管理方面提出了巨大的挑战。
首先，我们对涂装线的静电安全常识还认识不足，不管是从学校的专业教育、还是从企业的专门培训，都没有很好的针对这一领域的适用资料，以致从事涂装线现场安全管理的人员也没有接受过这方面较系统的培训。其次，在我们梳理涂装线的静电安全风险时，要么针对现有设备、要么跟随工艺流程、或者试图从人机料法环全方面进行分析，但始终没能找到一套既有代表性又具可操作性的解决方案。再次，对于涂装线的静电我们也需要能进行简便的日常检测和监控，确保其处于可控范围。另外，涂装线的静电安全事故信息往往被所在企业封锁于内部，要靠“关系”或者“内线”才能对事故的经过和原因进行猜测，没有得到广泛的分享和共同改进提高。
 
1、涂装线静电安全常识
涂装生产过程中有机涂料、溶剂的高速流动，有可能在管道、容器中积聚静电电荷。涂装生产往往用到静电发生器，利用静电原理施行涂料的涂覆，更易发生静电电荷的意外释放，造成危害。操作人员自身也有可能带静电，成为产生静电危害的另一不确定因素。
1.1 静电的产生
静电是指积聚在某些物体或者材料表面的电荷。
静电产生主要有两种方式：①摩擦及分离；②静电感应。
在涂料的输送过程中，产生静电最主要的形式就是涂料液体（或粉末）的流动（摩擦及分离）。不同的工况下静电的产生量差异十分显著，涂料在管道中流动产生的静电电荷大体与流速的平方成反比[1]。假定涂料的倾倒产生的静电电荷的量级为1，那么涂料的泵送所产生的静电电荷量级就是102，而涂料的喷涂所产生的静电电荷量级就高达103。
在静电喷涂过程中，涂料颗粒在高压（60—120kV）电场的作用下，利用电晕放电带上负电荷，而被喷涂的工件带正电荷，两者通过静电磁场结合在一起。
人体在涂装线内活动过程中，由于处在不断的运动状态而与其他非导体（如化纤织物、绝缘的地面）产生摩擦，容易积聚静电电荷。人体对地位置/姿势、鞋和地面情况、环境的湿度/风速都会影响人体的对地电容，从而影响人体静电放电的能量。
1.2 静电的积聚
静电产生后，如果材料导静电性能好且有传导接地路径，静电就可以消散；如果材料导静电性能差且没有传导接地路径，静电就会积聚。静电的积聚与材料的体电阻率相关。
导静电材料：带电体上的电荷能够迅速耗散和泄露的材料（体电阻率≤1×106Ω·m）。
静电耗散材料：带电体上的电荷由于静电中和、泄露、放电使之部分或全部消失的材料（体电阻率在1×106~1×1010Ω·m之间）。
静电绝缘材料：不能耗散和泄露电荷的材料（体电阻率≥1×1010Ω·m）。
1.3 静电的释放
电荷经由放电路径而产生在不同电位之间移转称为静电放电。
静电放电形式：电晕放电、刷形放电、火花放电、雷型放电。
在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的表面行走等活动，人体身上的静电可达几千伏甚至更多。
据测试，当静电电压达到2000伏时，手指就有感觉了；超过5000伏时就能听到放电声；超过8000伏时，就能看到电火花。
在静电喷涂的两电极（喷枪/旋杯、工件）间有明显的放电集中点，在实施静电喷涂时如果防静电控制措施不到位，两电极间的空气可能被击穿而释放能量，瞬间的能量集中释放容易产生火花放电。
涂装生产过程中，随时需要对易燃液体（或粉末）进行处理（流动，搅拌，雾化...），作业（充填，抽取，喷涂...）过程中随时会接触到可燃物和爆炸性混合物。如遇静电释放产生火花或者其他外来点火能量就会发生火灾、爆炸事故。
 
2、涂装线典型静电风险及其控制措施
在介绍典型的风险前，我们先要对下文用到的几个定义及其色标予以明确。
接地体：接地良好的导静电材料构成的物体（绿色）。
绝缘体：由静电绝缘材料构成的物体（蓝色）。
孤立导体：未接地的导静电/静电耗散材料构成的物体。（红色）
2.1 易积聚静电位置
静电易积聚在绝缘体（塑料桶/塑料薄膜/绝缘溶剂），或者积聚在孤立导体（​​木质托盘上的铁桶/塑料桶中流动的溶剂/孤立的金属夹具等）上。
包括但不限于：圆桶底下的橡胶车轮、金属桶上的保护膜、金属填充喷嘴上的非导电性的柔性软管、非导电的喷涂喷枪和空气管、金属弯管上的非导电性的柔性软管。
2.2 易产生静电放电火花位置
包括但不限于：不接地的金属固定装置及设备、人体的某个部位（他们的鞋和地板是否绝缘）、可移动工具（如手推车、金属桶、辅助设备、测量设备、手动工具）。
2.3 典型风险点及其控制措施
2.3.1. 罐装小容器和桶：绝缘体中的柔性管，喷嘴是一个孤立的导体，会积累静电（除非接地）。喷嘴和接地元件之间存在静电火花的风险。
控制措施：使用耗散柔性管。
2.3.2. 填充小容器和油漆桶等：由于保护膜在存在，桶成了绝缘体。桶和接地元件或操作员之间存在静电火花的风险。
控制措施：禁用膜（+检查该平台是否是正确的接地），或用钳地。
2.3.3. 用桶接液体：桶的塑料手柄是一个绝缘体，操作员拿塑料手柄时无法保证接地。带电的液体和已接地排放口之间存在的静电火花的风险。
控制措施：把桶放在接地表面上。
2.3.4. 用桶接液体：塑料桶是一个绝缘体，里面的液体会积聚静电。液面上升时，接地元件存在静电火花的风险。
控制措施：禁止使用的塑料容器处理易燃液体。
2.3.5. 灌装或抽出液体：柔性管（橡胶）和柱塞（聚四氟乙烯）是绝缘体，弯管和金属管夹成为孤立导体。接地桶存在静电火花风险。
控制措施：使用耗散强的活管和金属柱塞；如果是一个隔离器，使用柔性管的外部层的塑料夹子。
2.3.6. 灌装或抽出液体：由于地板上有保护膜或者是带有橡胶轮，使桶成为一个孤立的导体，并积累静电荷。接地元件存在静电火花的风险。
控制措施：严禁在地板上使用保护膜，或桶用夹子接地。
2.3.7. 灌装或抽出液体：桶是一个绝缘体（塑料），液体会积聚的静电荷。与接地元件存在静电火花的风险（例如柱塞）。
控制措施：禁止使用的塑料容器处理易燃液体。
2.3.8. 搅拌：当连接到一个气动系统时，搅拌棒也有可能绝缘（与电动机应通过定期的接地核查验证）。接地元件之间存在静电火花的风险。
控制措施：适当地检查搅拌棒是否接地。
2.3.9. 手工喷涂：如果输送管和空气管是不导电的，喷枪是一个孤立的导体，将积累的静电荷。枪和接地元件之间存在静电火花的风险。
控制措施：确保管道体电阻率<106Ω·M。
2.3.10. 机器人和洗枪盒：如果机器人喷口是绝缘的，它是一个孤立的导体，将积累的静电荷，同样，如果洗枪盒部分是绝缘的。喷口和洗枪盒之间存在静电火花的风险。
控制措施：每次更换/维修后确保正确的接地。
2.3.11. 接地夹：如果圆桶带有静电，连接接地夹时，会出现火花风险（比如在灌装时）如果夹具安装到灌装孔，会产生易燃云，并发生火花继而爆炸。
控制措施：安装夹具时尽量远离加油孔。
2.3.12. 例外情况：在存储油漆/溶剂区域，如果所有的容器都关闭、区域有良好通风、没有进料或出料，那就没有静电的风险，夹具也无需了
控制措施：在必要时使用夹具，以避免混乱。
 
3、涂装线常用静电接地电阻的测量方法
在上述的涂装线典型静电风险点中，我们可以看到很多是由于未采取可靠的静电接地引起的，因此对静电接地电阻的测量成为我们控制并消除上述隐患的重要监控手段。下面我们来介绍一下涂装线内常用的静电接地电阻测量方法。
3.1 鞋子
3.1.1.选择地板（金属板，格栅，...）应是导电的并是接地的；验证其电阻率是非常低的。
3.1.2. 操作人员持欧姆表另外一端站在已接地的地板上进行接地测试（他不能碰其他东西）。
判断方法：如果电阻值<108Ω，则鞋OK。
3.2 手套
3.2.1.确保地板和鞋都OK。
3.2.2.请操作人员佩戴手套，持欧姆表的一端进行测量（他绝对不能碰任何东西）。
判断方法：如果电阻值＜108Ω，则手套OK。
3.3 地板
3.3.1.确保鞋OK。
3.3.2.请操作员持欧姆表的一端进行测量（他绝对不能碰任何东西）。
判断方法：如果电阻值＜109Ω，则地板OK。
3.4 柔性管
3.4.1.柔性管放在非导电性的表面上。
3.4.2. 用欧姆表测两端的体电阻率。
判断方法：如果体电阻率<106Ω·m，则柔性管OK。
目前，钳形接地电阻测试仪开始广泛应用于电力、电信、气象、油田、建筑及工业电气设备的接地电阻测量。钳形接地电阻仪在测量有回路的接地系统时，不需断开接地引下线，能直接测出接地体电阻和接地引线电阻的综合值，不需辅助电极，安全快速、使用简便。这一仪器也可用于涂装线内各类接地线及管路的接地电阻。
 
4、国内外涂装线静电事故典型案例
下面和大家分享几起与涂装线静电相关的典型事故案例，希望大家能运用前文所述的相关知识进行分析，预防类似事故的发生。
4.1. 2005年墨西哥一工厂在定期清洗自动喷枪头时，透明涂层上发生火灾。喷枪头和洗枪盒之间所产生的高电压火花引起火灾。
4.2. 2006年法国一工厂200升的清洗溶剂铁桶在自动喷漆线上爆炸。桶内的易燃清洗溶剂表面和绝缘软管末端的金属柱塞产生火花放电，导致滚筒内的溶剂云爆炸。
4.3. 2007年美国一工厂中操作者将易燃溶剂灌装入一个手提钢罐时发生火灾。灌装时手提钢罐未可靠接地导致静电积聚，火花放电点燃周围的溶剂蒸汽。
4.4. 2010年中国一工厂手工静电喷涂线内摆放的一个清洗溶剂桶起火燃烧。该金属溶剂桶未有效接地，且距离静电喷枪过近，喷枪工作时与溶剂桶间发生火花放电点燃桶内易燃液体及周围蒸汽。
4.5. 2012年法国一工厂在定期清洗自动喷枪头时喷房内发生火灾。火灾最有可能是喷枪头和洗枪盒间产生静电火花放电引起。
4.6. 2013年美国一工厂实验室易燃液体转移过程中使用非导电的软管，传输泵也未有效接地，操作人员接触软管时发生放电，从而引燃易燃液体及蒸汽导致发生火灾。
4.7. 2013年中国一工厂手工静电喷涂线内一喷涂工在试喷时点燃了自己所穿的安全鞋。安全鞋由于积漆导致接地不良，静电喷枪接地损坏，两者接近时放电所产生的火花点燃了鞋子上的漆雾。
 
5、结束语
通过以上介绍，希望大家能对涂装线的静电危害有了进一步的认识，掌握了一部分典型风险点的辨识及相应控制措施，并对静电接地电阻的测量方法和涂装线静电事故有了一定了解。
随着我国涂装行业的发展进步，涂装设备的本质安全明显提高，但要减少涂装线安全事故的发生，我们对涂装线静电风险的管控水平亟待提升，希望本文能在这方面做出一定贡献！
 
参考文献
[1]沈立. 涂装工程安全技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2012.