化工企业法兰静电跨接与螺栓个数关联性分析

范云栋

（江阴市泰信安全综合服务有限公司，江苏江阴 214400）

目前化工企业安全形势之严峻，企业应对的各级政府安全检查也很多，而在众多安全检查隐患中，针对法兰“静电跨接”的问题，专家也各说其词，有的专家来检查说法兰有2个螺栓连接就不用静电跨接了，有的专家说法兰上要有5个螺栓才不用静电跨接，本文简要介绍了法兰静电跨接的规范，并提出了法兰静电跨接时的措施。

1 防静电标准关于法兰静电跨接的要求

（1）根据HG/T 20675—1990《化工企业静电接地设计规程》第2.7.5条，一般情况下管道法兰或设备连接之间不需要静电跨接；但如果周围存在腐蚀环境时，此时法兰应保证至少有两个螺栓，且在安装前应把接触面去锈和除油污，以及在安装时要加防松螺帽等措施。

（2）根据GB 50257—2014《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》第7.2.1.4条：该条基本与HG/T 20675—1990《化工企业静电接地设计规程》说法一致。

以上两个条款都是说只要有两个螺栓，并在安装前去锈和除油污，以及在安装时加防松螺帽，那么不管腐蚀环境还是非腐蚀环境都满足要求防静电要求，不用静电跨接。

（3）根据SH/T 3097—2017《石油化工静电接地设计规范》第5.3.4条，该款没有提到腐蚀环境还是非腐蚀环境的前置条件，直接明确只要卡子间具有良好的导电接触面或至少有两个螺栓就可不用跨接。

（4）根据GB/T 3836.26—2019《爆炸环境第26部分静电危害指南》第13.3.1.3条，这条内容也较好理解，如果管道法兰连接处使用了绝缘垫片，而此时同时螺栓与管道接触处也是绝缘的（比如接触面存在油漆或污渍），那在这种情况下，法兰处的静电肯定是不导通的。反过来说只要满足其中一个条件，即使使用了绝缘垫片，但如果螺栓与管道的接触面有可靠的电气接触时，按照此规范也可以不用跨接。

（5）GB 50169—2016《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》第4.14.2条中第四款，该条款是说如果存在电气接触不良的阀门、法兰等管道连接处应跨接。其中接触面涂漆或生锈等均属于电气接触不良的情形。

（6）GB 50235—2010《工业金属管道工程施工规范》第7.13.4，该条是说在工业管道安装过程中，为了静电的导通性及有效性，必须杜绝在静电接地的材料上涂漆或者使用生锈的材料，也就是防止电气接触不良。

以上3个条款没有明确螺栓个数，只要螺栓与管道的接触面有可靠的电气接触，如导电接触面应除锈并紧密连接或采用防松垫片等措施时可以不用跨接。

综合上述条款，采用较严格的要求就是：当法兰有2个螺栓以上（其实这条基本都满足，一般法兰处不会只有1个螺栓），不管是否存在腐蚀环境，接触面在安装前去锈和除油污，以及在安装时加防松螺帽的情况下就可不跨接。

2 其他标准关于法兰跨接要求

根据GB 50235—2010《工业金属管道工程施工规范》第7.13.1条，如果管道法兰或接头间电阻值超过0.03Ω时，应设导线跨接。这些规范只要求一个条件，电阻值需达到0.03Ω就可以不用跨接。目前，所有防静电规范规定的静电接地系统静电接地电阻值只要不大于106Ω就能满足静电导通要求，试想一下，法兰间0.03Ω的电阻相对于足够静电导通的106Ω简直微乎其微，甚至可以忽略不计，106Ω可以导静电，反而法兰间大于0.03Ω就不满足防静电要求？带着这个问题，直接来看防雷系列规范的母规：GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》第4.2.2条的第二款：这款很明确，同时把0.03Ω和5根螺栓的事都写到了，只要连接处电阻小于0.03Ω或者非腐蚀环境有5根螺栓连接时都可以不用跨接，可以看出是针对防雷要求，提出该防雷要求是因为雷电具有感应作用，感应作用分静电感应和电磁感应。

静电感应：就是当罐顶、建筑物的金属顶或其他一些导体，当这些导体处于带电云与地面形成的静电场中时，这些金属导体上就会积聚与带电云符号相反的电荷，当带电云突然放电后，带电云与地面间的静电场突然消失，金属导体上受静电场影响而积聚的静电荷来不及立即流散，因而在雷云放电后的瞬时积聚的静电荷会对产生很高的对地电位，这样的对地电位差称作“静电感应电压”。而且，这个静电感应出的大量电荷在可以在电缆及管道上产生雷电波。

电磁感应：当带电云突然中和放电后，形成的雷电流具有极大的幅值和陡度，利用物理电磁感应原理，在雷电流周围的空间会产生强大的变化的电磁场，而如果该电磁场中存在金属导体的话，该导体会感应出较大的电动势。如果正好该金属存在开口的话，如图1（金属环存在开口），那么环上ab间感应的电动势有时足以使间隙产生火花放电，引燃周围的爆炸性气体环境而发生火灾爆炸事故。

图1 电磁感应放电

如果由雷电产生的静电感应和电磁感应作用在管线法兰间，当电阻值大于0.03Ω或非腐蚀环境小于5个螺栓，那就有放电的可能。至于为什么是0.03Ω和5个螺栓，可以见《雷规》第4.2.2条条文说明。所以，这就是“5根螺栓”“0.03Ω”最本质的出处，其目的就是为了防雷电感应，如果有其他规范出现同样要求，那可以判断是引用了该条款，如下面2个专业性规范。

《氢气站设计规范》第9.0.4条，该条也是要求法兰之间接触电阻根据防雷要求要在0.03Ω以下，而且在平时运行过程中要保证法兰盘之间不能生锈，否则在雷电感应的情况下很容易发生火花，导致火灾、爆炸事故的发生。

《石油库设计规范》第14.2防雷专门章节的第14.2.2条写道，在非腐蚀的环境下，如果有大于或等于5个螺栓连接时，就不需要静电跨接。

通过以上《雷规》4.2.2条这个条款，可以知道对于管道法兰跨接防雷要求的3个信息：①设备或管道的金属法兰盘、弯头、阀门等连接处的接触电阻不应大于 0.03Ω，否则就要防雷跨接；②该标准中说明在非腐蚀环境下，同时有不少于 5根螺栓连接的法兰盘（含弯头、阀门）时，可不采取跨接措施。③由第2点，可以得出：“非腐蚀环境”和“5个螺栓”只要有1个条件不符合就要跨接。即在腐蚀环境下，即使有 5 根以上螺栓连接，也必须防雷跨接；在非腐蚀环境下，螺栓少于5根也要跨接。

很明显对于法兰跨接要求，对比防静电要求（总结一）和防雷要求（总结二），防雷要求明显高于防静电要求，对于企业来讲，不管是防静电要求还是防雷要求，国家标准必须都要遵守的，既然这样，问题就变得简单了，只要满足防雷要求就必定满足防静电要求。

这里需要重点关注的是“腐蚀环境”和“5个螺栓”，规范提出“腐蚀环境”这个条件目的就是防止螺栓与法兰接触面受腐蚀导致电流导通失效，基于这个原因把“腐蚀环境”分以下4种情况：①如果管道内的物料具有腐蚀性（如氨、氯气等），那毫无疑问，肯定属于腐蚀环境，因为不存在绝对不泄漏的法兰面，法兰周围必定存在一定浓度的腐蚀性气体，会对接触面造成影响；②如果管道内物料本身不属于腐蚀性介质，但存在腐蚀性的杂质，长时间也会导致接触面腐蚀严重。如原油，原油内存在一定浓度的含硫杂质等，接触面会被逸散出的硫化物腐蚀；③如果管道内物料既无腐蚀性，也无杂质，但是处于露天装置或者潮湿地区，会受大气、雨水（特别是环境差的地方，会有酸雨等），也会造成接触面的腐蚀；④如果管道内物料既无腐蚀性，也无杂质，但法兰、螺栓材质选择或者安装不规范，如碳钢和不锈钢，不锈钢与铜等不同材质接触会因为电位不同而引起的渗碳或电化学腐蚀，均有可能影响到螺栓与法兰接触面电阻值。

基于以上4种情形，建议参照GB 50184—2011《工业金属管道工程施工质量验收规范 》第7.3.9条等规范要求，在跨接处涂以电力复合脂、导电膏等导电性材质油脂，因为一方面导电膏有油封作用，可把空气、水和其他腐蚀性气体隔绝在外，防止腐蚀接触面；第二方面导电膏具有导电功能，可以帮助接触面导电性进一步加强，在法兰跨接的时候，具体方案一般有以下三种（见图2）

图2 静电跨接方式

3 结束语

金属管道法兰防雷防静电要求最终总结为以下两点：①如果真是“非腐蚀环境”，按防雷要求也很简单，5 根以上螺栓连接就不用跨接，否则需接上跨接线。②如果不能排除“腐蚀环境”（通过以上分析，大多情况下属于“腐蚀环境”），不管几个螺栓（哪怕5个以上螺栓），按照防雷规范要求也必须跨接。