金屬螺栓螺母能夠達到充分導電，還需要再跨接線嗎？

爆炸性環境中的靜電防護和雷電防護是石油化工裝置安全防災的重要內容，安全檢查的內容之一是靜電接地和金屬法蘭跨接（等電位連接），但檢查的要求和實施方案存在較多爭議，正確理解靜電的性質、靜電接地、金屬法蘭跨接的要求是做好靜電防護和雷電防護工程設計和實施的基礎。

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法蘭的靜電跨接

問題

兩段管道通過法蘭連接，連接的電阻，或分別接地的電阻在1MΩ數量級都不會有靜電聚集放電的條件。如果法蘭之間沒有合適的間隙，即使不跨接也不會由于靜電放電產生電火花引燃爆炸性環境？

金屬管道法蘭連接處的跨接的目的在于導電，目的是實現靜電防護和雷電防護，如果法蘭的自然連接已經具備了導電性，則不需要額外設置跨接。導電連接的目的在于消除放電條件，兩個金屬體進行了導電連接就具有了電荷聚集密度的平衡，這樣兩個金屬體之間即使有間隙，仍然不存在放電條件，這不同于靜電接地。靜電接地是為了借助于大地建立釋放靜電的通路，即取得物體的電荷平衡并建立靜電消散的通路。金屬法蘭通過螺栓或導線連接屬于導電連接，目的是避免金屬管道法蘭面間的電荷不均形成靜電場，而產生靜電間隙放電或雷電感應電流的間隙放電。導電連接應關注連接電阻和電荷導通散流能力方面，其中后者更為重要。

02

標準中靜電跨接的要求

1）以SH/T 3097—2017《石油化工靜電接地設計規范》為代表，該標準中5.3.4條規定：當金屬法蘭采用金屬螺栓或卡子緊固時，一般可不必另裝設靜電連接線，但應保證至少有兩個螺栓或卡子間具有良好的導電接觸面。有同樣要求的標準如：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》的7.2.1.4條款、HG/T 20675—1990《化工企業靜電接地設計規程》的2.7.5條款等。具體用詞細節上稍有出入。

SH/T 3097—2017等標準的這種規定是正確和容易實現的，其中提出的2個螺栓或卡子，指的是具有良好的導電接觸面，這是重要的，也是合理的。有的標準定義5個，而沒有提及具有良好的導電接觸面，這是不嚴謹的。如果沒有強調導電接觸面和導電良好，螺栓再多也沒用，如果導電良好，1個足矣，2個安心。

2）以GB/T 20801.4—2020《壓力管道規范工業管道第4部分：制作與安裝》和GB 50156—2021《汽車加油加氣加氫站技術標準》等為代表。GB/T 20801.4—2020中10. 12.1條規定：設計有靜電接地要求的管道，當每對法蘭接頭、螺紋接頭或其他接頭間電阻值大于0.03Ω時，應設導線跨接。GB 50156—2021中13.2.12條規定：在爆炸危險區域內工藝管道上的法蘭、膠管兩端等連接處，應用金屬線跨接。當法蘭的連接螺栓不少于5個時，在非腐蝕環境下可不跨接。

GB 50156—2021中13.2.12條的條文說明：在爆炸危險區域內的油品，LPG，LNG和CNG管道上的法蘭和膠管兩端連接處應有金屬線跨接，主要是為了防止法蘭及膠管兩端連接處由于接觸不良（接觸電阻大于0.03Ω）而發生靜電或雷電火花，繼而發生爆炸火災事故。在非腐蝕環境下，當法蘭的連接螺栓不少于5個時，法蘭連接處的連接是良好的，故可不做金屬線跨接。

GB 50156—2021提到了0. 03Ω電阻，應該清楚0.03Ω電阻并非靜電釋放的需要，既然靜電釋放只需要電阻1MΩ級別的連接電阻，這個0.03Ω電阻又有什么道理呢？靜電接地和靜電導電連接沒有0.03Ω電阻的要求。注意：0.03Ω電阻也不是雷電防護連接的需要，詳述見第03板塊。

3）有的標準區分了靜電和雷電，例如：GB 50074—2014《石油庫設計規范》中14.2.12條規定：在爆炸危險區域內的工藝管道，應采取下列防雷措施：工藝管道的金屬法蘭連接處應跨接。當不少于5個螺栓連接時，在非腐蝕環境下可不跨接。

該條的條文說明：根據有關規范規定，法蘭盤做跨接主要是防止在法蘭連接處產生雷擊火花。

GB 50074—2014的寫法是合適的，法蘭螺栓只要具有良好的導電接觸面就足夠了，多了沒有意義，但是也沒有壞處，該標準要求具有良好的導電接觸面是關鍵。金屬墊片、纏繞式墊片等能夠確認導電良好的墊片則不需要跨接線。

沒有區分防靜電和雷電防護是不嚴謹的，有的標準直接寫成是防靜電，更是錯誤的，靜電接地沒有0.03Ω的要求。

既然通過金屬螺栓螺母能夠達到充分導電的目的，還需要再跨接線嗎？有人開玩笑說：難道靜電會選擇跨接線而不通過金屬螺栓螺母嗎?

03

0.03Ω電阻要求是什么？

上文提到，0.03Ω電阻的要求不是基于靜電防護，如果僅僅對靜電防護，連接電阻為1MΩ數量級即可。0.03Ω電阻的來源可能是GB 50057—2010《建筑物防雷設計規范》中的要求。該標準4.2.2條要求第一類防雷建筑物防閃電感應應符合下列規定：當長金屬物的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的過渡電阻大于0.03Ω電阻時，連接處應用金屬線跨接。對有不少于5個螺栓連接的法蘭盤，在非腐蝕環境下，可不跨接。

注意：該規定是對于第一類防雷建筑物防雷的規定，對于第二類和第三類沒有此規定。

這里不應該只強調5個螺栓，而不提導電良好。其實不論是否在腐蝕環境，只要確保不少于2個螺栓的導電即可，腐蝕環境可以通過除去防腐涂層實現導電。至于去除了防腐涂層是否會生銹的問題，其實不論對于螺栓還是跨接都有此問題，如果會生銹，跨接一樣會生銹，沒有區別。

0.03Ω電阻的問題在GB 50057—2010中沒有給予詳細的條文說明，只是籠統的在條文說明中表示：連接處過渡電阻大于0.03Ω時，以及對有不少于5個螺栓連接的法蘭盤可不跨接的規定，是參考國外資料和國內的實驗確定的。

首先可以看到，有無跨接其實影響不大，甚至可以忽略，即使需要滿足0.03 Ω電阻，螺栓連接也已經足夠。即使對于防雷，0.03Ω的等電位連接或許也沒有必要。普通接地的等電位連接，按照SH/T 3081-2019《石油化工儀表接地設計規范》等標準的要求，為不大于1Ω，而且是為了齊納式安全柵的連接，無其他目的遠大于0.03Ω。雖然0.03Ω的電阻連接在工程上很容易實現，但不能說能夠實現就規定這種沒有理由的數值，還應考慮必要性。

工業現場法蘭之間，儀表與設備之間的連接很多，有了工藝、設備、配管的金屬連接既具備了導電條件，又不需要再采用導線跨接。有些專家要求現場的儀表、金屬部件采用各自單獨導線分別接到接地點的方式更是荒唐而沒有道理的。

最后，目前幾乎所有的電路設計都是電路本身具有靜電防護，基本上不需要產品的外部靜電保護。有時現場事故找不出引燃原因，靜電成了替罪羊。

GB 50057-2010中第4.2.2條只針對第一類防雷建筑物防雷作了規范，因此的確可以感覺到GB 50057-2010的猶豫。法蘭螺栓和金屬墊片都可以成為導電性連接。法蘭面處到底有多少危險，以及法蘭面處到底有多少大于其他環節的危險，這些都沒有堅實可信充分的實際數據或者結論！

如果直擊雷沒有打到法蘭面，而是打在管道或設備上，也不會沿管道一直通到法蘭面，然后在法蘭面之間放電起火花，因為管道等都有接地，管道受到直擊雷后的散流由于雷電流和趨膚效應，更容易迅速泄放，而直擊雷的雷擊點，更容易出現電火花。法蘭面不具備特殊性，跨接的意義不大，現場儀表接地也是如此，0.03Ω電阻更是沒有道理和根據，沒有必要性。