知識手冊
六氟化硫的應用領域有哪些?
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六氟化硫氣體的用途之前,我們先搞清楚SF6氣體的基本性質。SF6氣體已有百年歷史,它是法國兩位化學家Moissan和Lebeau于1900年合成的,1947年提供商用。六氟化硫是一種揮發性化合物。室溫下呈黃棕色,液態和氣態時為紅棕色。具強α放射性。熔點50.75℃。沸點62.3℃。常壓下不升華,但與六氟化鈾不同,能由液態變成氣態。是一種強氧化劑。痕量水汽很快能使它水解成氟化钚酰(PuO2F2)。純凈的SF6氣體是一種無色、無嗅、基本無毒、不可燃的鹵素化合物。其相對密度在氣態時為6.16g/cm3(20℃,0.1MPa時),在液態時為1400g/cm3(20℃時)。SF6氣體的化學性質非常穩定,在空氣中不燃燒,不助燃,與水、強堿、氨、鹽酸、硫酸等不反應;在低于150℃時,SF6氣體呈化學惰性,極少熔于水,微熔于醇。
六氟化硫氣體的用途多樣,到底是基于六氟化硫氣體的什么特性呢?SF6氣體之所以適用于電力設備,它的強電負性,具有優異的滅弧性能,絕緣強度高,在大氣壓下為空氣的3倍。在正常的大氣壓下,六氟化硫的擊穿電壓值是空氣的2.5-3倍以上,滅弧能力更高達空氣的100倍以上熱傳導性能好且易復合,特別是當SF6氣體由于放電或電弧作用出現離解時。此外SF6氣體可在小的氣罐內儲存,這是因為室溫下加高壓力易液化。
六氟化硫氣體的用途到底有哪些呢?哪些行業需要用到SF6氣體呢?SF6目前被用于電氣工程、半導體處理、鎂的提純過程的填充氣、隔聲材料制備、泄漏檢測、魚雷的無聲化推進等方面。六氟化硫以其良好的絕緣性能和滅弧性能,在如:斷路器、高壓變壓器、氣封閉組合電容器、高壓傳輸線、互感器等設備中用途廣泛。電子級高純六氟化硫是一種理想的電子蝕刻劑,被大量應用于微電子技術領域。冷凍工業作為制冷劑,制冷范圍可在-45℃~0℃之間。電氣工業利用其很高介電強度和良好的滅電弧性能,用作高壓開關、大容量變壓器、高壓電纜和氣體的絕緣材料。采礦工業用作反吸附劑,用于礦井煤塵中置換氧。高純SF6還因其化學惰性、無毒、不燃及無腐蝕性,還被廣泛應用于金屬冶煉(如鎂合金熔化爐保護氣體)、航空航天、醫療(X光機、激光機)、氣象(示蹤分析)、化工(高級汽車輪胎、新型滅火器)等。
六氟化硫斷路器是利用六氟化硫氣體作為滅弧介質和絕緣介質的一種斷路器。六氟化硫用作斷路器中滅弧氣體介質始于20世紀50年代初。由于六氟化硫氣體的優異特性,使六氟化硫斷路器單斷口在電壓和電流參數方面大大高于壓縮空氣斷路器和少油斷路器,并且不需要高的氣壓和相當多的串聯斷口數。在60~70年代,SF6斷路器已廣泛用于超高壓大容量電力系統中。80年代初已研制成功363千伏單斷口、550千伏雙斷口和額定開斷電流達80、100 千安的SF6斷路器。
六氟化硫為無色、無味、不燃燒,無電抗性的、相對無毒、僅有窒息性的液化氣體。液化瓶裝氣體,壓力為其蒸氣壓(202.78 kgf/cm2 @21.1°C)。六氟化硫以其良好的絕緣性能和滅弧性能,被廣泛應用于電器工業,如:斷路器、高壓開關、高壓變壓器、氣封閉組合電容器、高壓傳輸線、互感器等。SF6還因其化學惰性、無毒 、不燃及無腐蝕性,還被廣泛應用于金屬冶煉(如鎂合金熔化爐保護氣體)、航空 航天、醫療(X光機、激光機)、氣象(示蹤分析)、化工(高級汽車輪胎、新型滅火器)等。電子級高純六氟化硫是一種理想的電子蝕刻劑,被大量應用于微電子技術領域。隨著當今科技的發展,SF6涉及的領域不斷擴展,被越來越多的基礎領域和科技領域廣泛應用,在制冷行業,用六氟化硫做制冷劑,致冷范圍可在-45℃~0℃之間。
六氟化硫SF6具有卓越的電絕緣性,電絕緣能力是空氣、氮氣的2.5倍左右。六氟化硫具有很好的滅弧性能,其滅弧能力是空氣的100倍左右,而且六氟化硫的化學性質非常穩定,所以六氟化硫被廣泛用作絕緣氣體,如六氟化硫繼電器,六氟化硫高壓斷路器,六氟化硫互導傳感器,六氟化硫避雷針等等。六氟化硫已經成為絕緣油之后的新一代絕緣性好,耐高壓的絕緣介質。
在鎂合金、鎂鋁合金的冶煉過程中,常常用六氟化硫氣體或者六氟化硫和氮氣的混合氣體作為保護氣體,其目的是防止金屬鎂及其合金被空氣氧化。
在TFT-LCD面板廠及其他微電子行業,六氟化硫常用作清潔氣體和蝕刻氣體,在光導纖維的生產過程中,也常用六氟化硫作為單膜光纖隔離層摻雜劑。
在大氣污染監測和水文地質檢測領域,常用六氟化硫作為示蹤劑。因為六氟化硫具有無毒、安全、性質穩定、檢驗方法可靠、空氣和水中中含量少等特性,六氟化硫常被作為氣體示蹤劑使用,六氟化硫的失蹤范圍可以達100km。
在醫療行業,六氟化硫還用于超聲造影,主要是肝臟腫瘤的造影檢查。在超聲造影過程中,六氟化硫主要作為一種安全的造影劑使用,經靜脈注射六氟化硫后,氣體溶解于血液,每12分鐘六氟化硫氣體可以由呼吸方式排出一半。
此外,由于六氟化硫化學性質穩定,分子量大(六氟化硫分子量146.06),其密度是空氣的5.11倍,充入汽車輪胎或者籃球、足球中時,將能保持氣壓長期穩定。
注意事項
六氟化硫應儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過50℃。應與易(可)燃物、氧化劑分開存放,切忌混儲。儲區應備有泄漏應急處理設備。密閉操作,局部排風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴過濾式防毒面具(半面罩)。遠離易燃、可燃物。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑接觸。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。配備泄漏應急處理設備。瓶裝氣體產品為高壓充裝氣體,使用時應經減壓降壓后方可使用。包裝的氣瓶上均有使用的年限,凡到期的氣瓶必須送往有部門進行安全檢驗,方能繼續使用。每瓶氣體在使用到尾氣時,應保留瓶內余壓在0.5MPa,最小不得低于0.25MPa余壓,應將瓶閥關閉,以保證氣體質量和使用安全。瓶裝氣體產品在運輸儲存、使用時都應分類堆放,嚴禁可燃氣體與助燃氣體堆放在一起,不準靠近明火和熱源,應做到勿近火、勿沾油臘、勿爆曬、勿重拋、勿撞擊,嚴禁在氣瓶身上進行引弧或電弧,嚴禁野蠻裝卸。