爆炸性环境中的静电防护和雷电防护是石油化工装置安全防灾的重要内容，安全检查的内容之一是静电接地和金属法兰跨接（等电位连接），但检查的要求和实施方案存在较多争议，正确理解静电的性质、静电接地、金属法兰跨接的要求是做好静电防护和雷电防护工程设计和实施的基础。
01
法兰的静电跨接
问题
两段管道通过法兰连接，连接的电阻，或分别接地的电阻在1MΩ数量级都不会有静电聚集放电的条件。如果法兰之间没有合适的间隙，即使不跨接也不会由于静电放电产生电火花引燃爆炸性环境？
金属管道法兰连接处的跨接的目的在于导电，目的是实现静电防护和雷电防护，如果法兰的自然连接已经具备了导电性，则不需要额外设置跨接。导电连接的目的在于消除放电条件，两个金属体进行了导电连接就具有了电荷聚集密度的平衡，这样两个金属体之间即使有间隙，仍然不存在放电条件，这不同于静电接地。静电接地是为了借助于大地建立释放静电的通路，即取得物体的电荷平衡并建立静电消散的通路。金属法兰通过螺栓或导线连接属于导电连接，目的是避免金属管道法兰面间的电荷不均形成静电场，而产生静电间隙放电或雷电感应电流的间隙放电。导电连接应关注连接电阻和电荷导通散流能力方面，其中后者更为重要。
02
标准中静电跨接的要求
1）以SH/T 3097—2017《石油化工静电接地设计规范》为代表，该标准中5.3.4条规定：当金属法兰采用金属螺栓或卡子紧固时，一般可不必另装设静电连接线，但应保证至少有两个螺栓或卡子间具有良好的导电接触面。有同样要求的标准如：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》的7.2.1.4条款、HG/T 20675—1990《化工企业静电接地设计规程》的2.7.5条款等。具体用词细节上稍有出入。
SH/T 3097—2017等标准的这种规定是正确和容易实现的，其中提出的2个螺栓或卡子，指的是具有良好的导电接触面，这是重要的，也是合理的。有的标准定义5个，而没有提及具有良好的导电接触面，这是不严谨的。如果没有强调导电接触面和导电良好，螺栓再多也没用，如果导电良好，1个足矣，2个安心。
2）以GB/T 20801.4—2020《压力管道规范工业管道第4部分：制作与安装》和GB 50156—2021《汽车加油加气加氢站技术标准》等为代表。GB/T 20801.4—2020中10. 12.1条规定：设计有静电接地要求的管道，当每对法兰接头、螺纹接头或其他接头间电阻值大于0.03Ω时，应设导线跨接。GB 50156—2021中13.2.12条规定：在爆炸危险区域内工艺管道上的法兰、胶管两端等连接处，应用金属线跨接。当法兰的连接螺栓不少于5个时，在非腐蚀环境下可不跨接。
GB 50156—2021中13.2.12条的条文说明：在爆炸危险区域内的油品，LPG，LNG和CNG管道上的法兰和胶管两端连接处应有金属线跨接，主要是为了防止法兰及胶管两端连接处由于接触不良（接触电阻大于0.03Ω）而发生静电或雷电火花，继而发生爆炸火灾事故。在非腐蚀环境下，当法兰的连接螺栓不少于5个时，法兰连接处的连接是良好的，故可不做金属线跨接。
GB 50156—2021提到了0. 03Ω电阻，应该清楚0.03Ω电阻并非静电释放的需要，既然静电释放只需要电阻1MΩ级别的连接电阻，这个0.03Ω电阻又有什么道理呢？静电接地和静电导电连接没有0.03Ω电阻的要求。注意：0.03Ω电阻也不是雷电防护连接的需要，详述见第03板块。
3）有的标准区分了静电和雷电，例如：GB 50074—2014《石油库设计规范》中14.2.12条规定：在爆炸危险区域内的工艺管道，应采取下列防雷措施：工艺管道的金属法兰连接处应跨接。当不少于5个螺栓连接时，在非腐蚀环境下可不跨接。
该条的条文说明：根据有关规范规定，法兰盘做跨接主要是防止在法兰连接处产生雷击火花。
GB 50074—2014的写法是合适的，法兰螺栓只要具有良好的导电接触面就足够了，多了没有意义，但是也没有坏处，该标准要求具有良好的导电接触面是关键。金属垫片、缠绕式垫片等能够确认导电良好的垫片则不需要跨接线。
没有区分防静电和雷电防护是不严谨的，有的标准直接写成是防静电，更是错误的，静电接地没有0.03Ω的要求。
既然通过金属螺栓螺母能够达到充分导电的目的，还需要再跨接线吗？有人开玩笑说：难道静电会选择跨接线而不通过金属螺栓螺母吗?
03
0.03Ω电阻要求是什么？
上文提到，0.03Ω电阻的要求不是基于静电防护，如果仅仅对静电防护，连接电阻为1MΩ数量级即可。0.03Ω电阻的来源可能是GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》中的要求。该标准4.2.2条要求第一类防雷建筑物防闪电感应应符合下列规定：当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω电阻时，连接处应用金属线跨接。对有不少于5个螺栓连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。
注意：该规定是对于第一类防雷建筑物防雷的规定，对于第二类和第三类没有此规定。
这里不应该只强调5个螺栓，而不提导电良好。其实不论是否在腐蚀环境，只要确保不少于2个螺栓的导电即可，腐蚀环境可以通过除去防腐涂层实现导电。至于去除了防腐涂层是否会生锈的问题，其实不论对于螺栓还是跨接都有此问题，如果会生锈，跨接一样会生锈，没有区别。
0.03Ω电阻的问题在GB 50057—2010中没有给予详细的条文说明，只是笼统的在条文说明中表示：连接处过渡电阻大于0.03Ω时，以及对有不少于5个螺栓连接的法兰盘可不跨接的规定，是参考国外资料和国内的实验确定的。
首先可以看到，有无跨接其实影响不大，甚至可以忽略，即使需要满足0.03 Ω电阻，螺栓连接也已经足够。即使对于防雷，0.03Ω的等电位连接或许也没有必要。普通接地的等电位连接，按照SH/T 3081-2019《石油化工仪表接地设计规范》等标准的要求，为不大于1Ω，而且是为了齐纳式安全栅的连接，无其他目的远大于0.03Ω。虽然0.03Ω的电阻连接在工程上很容易实现，但不能说能够实现就规定这种没有理由的数值，还应考虑必要性。
工业现场法兰之间，仪表与设备之间的连接很多，有了工艺、设备、配管的金属连接既具备了导电条件，又不需要再采用导线跨接。有些专家要求现场的仪表、金属部件采用各自单独导线分别接到接地点的方式更是荒唐而没有道理的。
最后，目前几乎所有的电路设计都是电路本身具有静电防护，基本上不需要产品的外部静电保护。有时现场事故找不出引燃原因，静电成了替罪羊。
GB 50057-2010中第4.2.2条只针对第一类防雷建筑物防雷作了规范，因此的确可以感觉到GB 50057-2010的犹豫。法兰螺栓和金属垫片都可以成为导电性连接。法兰面处到底有多少危险，以及法兰面处到底有多少大于其他环节的危险，这些都没有坚实可信充分的实际数据或者结论！
如果直击雷没有打到法兰面，而是打在管道或设备上，也不会沿管道一直通到法兰面，然后在法兰面之间放电起火花，因为管道等都有接地，管道受到直击雷后的散流由于雷电流和趋肤效应，更容易迅速泄放，而直击雷的雷击点，更容易出现电火花。法兰面不具备特殊性，跨接的意义不大，现场仪表接地也是如此，0.03Ω电阻更是没有道理和根据，没有必要性。
欢迎评论区留言，分享经验，共同学习！↓↓↓
