Vrije Universiteit Brussel

Preventie

• Welzijn
• Veiligheid
• Richtlijnen

Veiligheid

• Aannemers
  
• Brand
  
• Cryogene vloeistoffen
  
• Doorgangen
  
• Elekticiteit
  
• Gasflessen
  
• Ladders
• Lasers
  
• Signalisatie
  
• Tenten
  
• Vloeibare stikstof
  
• Zittend werken

 

Veilig werken met vloeibare stikstof

Algemeen

Vloeibare stikstof wordt gebruikt voor diverse handelingen, zoals voor het opslaan van biologische materialen, als koelmedium bij laboratoriumwerkzaamheden, voor klinische behandelingen (bijv. wegbranden van wratten).

Bij het overtappen van vloeibare stikstof in open dewarvaten, het vullen van vaten onder druk en het transporteren van met vloeibare stikstof gevulde vaten, komen verschillende risico's voor. Na enige algemene informatie over stikstof, worden de risico's en de aanbevelingen beschreven.

Stikstof is bij kamertemperatuur reukloos, kleurloos, smaakloos, inert en niet giftig. In de lucht is circa 78% stikstof aanwezig. Onder deze condities is stikstof nauwelijks zwaarder dan lucht.

Echter daarmee is stikstof niet geheel ongevaarlijk. Door afkoeling wordt stikstof zwaarder. Vooral koude stikstof heeft dan ook de neiging zich in eerste instantie in laag gelegen ruimtes te concentreren. Het kookpunt ligt bij -196°C. Stikstof is niet brandbaar. Op zichzelf is stikstof niet toxisch, maar als het in grotere hoeveelheden vrij komt, verdringt het de zuurstof uit de lucht en werkt dan verstikkend. Eén liter vloeibare stikstof kan verdampen tot 700 liter gas! Het transport van recipienten met vloeibare stikstof in liften samen met personen is niet zonder risico's. Werknemers welke met cryogene gassen werken of cryogene gassen transporteren dienen op de hoogte gesteld te worden.

Risicovolle situaties

De risico's die aanwezig zijn bij het werken met vloeibare stikstof zijn te onderscheiden in risico's die voortkomen uit de eigenschappen van het gas en risico's die voortkomen uit de lage temperatuur van de vloeibare stikstof (de zogenaamde specifieke "cryogene" risico's).

De volgende verschijnselen kunnen optreden bij het werken met vloeibare stikstof

• Koken
• Gasvorming
• Drukvorming
• Temperatuurverlaging van de omgeving
• Verbrossing
• Zuurstofverrijking
• Bevriezing door vochtafzetting
• Krimpen.

Deze verschillende risico's kunnen leiden tot effecten op de mens en tot effecten op materialen. Iedere risicovolle situatie leidt tot specifieke aanbevelingen ter voorkoming van probleemsituaties.

Koken

Onder atmosferische druk bevinden cryogene vloeistoffen zich rond het oppervlak doorgaans in een toestand van koken; er vormen zich voortdurend dampbellen, die naar de oppervlakte van de vloeistof stijgen.

Dit koken gebeurt met grote heftigheid, wanneer de vloeistof wordt overgegoten in vaten, die de omgevingstemperatuur hebben. Daarbij kunnen druppeltjes vloeistof samen met een grote verdampingswolk uit het vat komen. Ook wanneer men relatief warme voorwerpen in een vat met cryogene vloeistof dompelt volgt een heftige 'kook'-reactie. Wanneer het vat of het voorwerp de lage temperatuur heeft aangenomen verdwijnt dit verschijnsel.

Door het koken of de heftige reactie bij het overgieten of dompelen kunnen lichaamsdelen in contact komen met de zeer koude druppels van de cryogene vloeistof of de gecondenseerde producten uit de lucht. Dit kan tot bevriezingsverschijnselen en "bevriezingswonden" leiden.

Voorkom aanraking

Aanraking van huid en ogen met cryogene vloeistoffen veroorzaakt verbranding. Langdurig inademen van koude gassen kan tot longbeschadiging leiden. Daarom:

• Aanbevolen wordt om bij het tappen van vloeibare stikstof uit een bulktank gebruik te maken van een systeem welke automatisch afslaat als een vat gevuld is. Het voordeel van zo een systeem is dat er weinig stikstof verloren gaat, waardoor het spatgevaar kleiner is. In het systeem wordt gebruik gemaakt van temperatuurvoelers, waarbij het principe dus gebaseerd is op de lage temperatuur van vloeibare stikstof.
• Als zo'n systeem in een (afgesloten) ruimte wordt gebruikt, wordt aanbevolen een noodknop in de ruimte te plaatsen. In geval van calamiteit kan door het induwen van deze knop de aftapinstallatie snel uitgeschakeld worden.
• Meestal is een dergelijk systeem niet aanwezig. Men laat dan een vat overstromen om te zien of een vat vol is. Dit gebeurt ook bij het tappen van stikstof uit een drukvat. In dit geval dienen de (dewar)vaten gevuld te worden bij een lage druk (1 tot 1,5 bar), zodat goed gezien kan worden wanneer het vat overstroomt. Als heel snel of bij hogere druk wordt gevuld vindt veel dampvorming plaats en kookt de stikstof heftig waardoor men niet kan zien wanneer het vat vol is. Bovendien is het spatgevaar dan ook veel groter.
• Laat cryogene vloeistoffen nooit in aanraking komen met onbedekte lichaamsdelen.
• Voorkom aanraking van de handen met leidingen en dergelijke waar cryogene vloeistoffen doorheen lopen: onmiddellijke vastvriezing kan hiervan het gevolg zijn.
• Draag een beschermbril of zo nodig een gelaatsscherm.
• Draag dicht schoeisel met de broek over de schoenen.
• Gebruik geen open vat voor het transport van vloeibare stikstof.
• Gebruik een dewarvat dat geschikt is voor vloeibare stikstof.
• Draag een dewarvat groter dan 20 liter nooit alleen.
• Draag een stofjas en laat de mouwen tot over de handschoenen komen.
• Gebruik geen trechter bij het overgieten.

Gasvorming

Bij het werken met cryogene gassen zal altijd gas gevormd worden, dat in de werkruimte terechtkomt en vandaar wellicht in belendende ruimten. De toevoer van warmte uit de omgeving heeft tot gevolg, dat er voortdurend gasvorming optreedt. Daarbij moet bedacht worden, dat één liter cryogene vloeistof vele honderden liters gas oplevert. Door vrijkomend gas wordt de normale luchtsamenstelling ter plaatse verstoord. Dit kan, afhankelijk van het soort gas en de mate van verstoring, leiden tot verschillende gevolgen, zowel op het gebied van de persoonlijke gezondheid als op dat van de veiligheid in de werkruimte.

Verstikking

Verdamping van stikstof in een afgesloten of slecht geventileerde ruimte kan namelijk het zuurstofpercentage in de lucht zover verlagen, dat er verstikking kan optreden. Het verminderen van het zuurstof percentage in de lucht is niet onmiddellijk waarneembaar. Gevaarlijke situaties kunnen onder meer ontstaan bij: slecht geventileerde ruimten waarin gassen zijn opgeslagen of waarin met gassen wordt gewerkt, bij langdurig of snel verdampen van vloeibare stikstof tijdens het aftappen, in vriestunnels of opslagvaten of bij cryogeen vermalen of snijden. Zorg dan ook voor een goede ventilatie van de ruimte, waarin met stikstof wordt gewerkt. Breng eventueel een zuurstof alarminstallatie aan en instrueer zorgvuldig mensen die met stikstof werken.

Tabel 1. : De effecten bij verschillende zuurstofpercentages in de lucht

Percentage zuurstof	Effecten
Tussen 19% en 14%	Snel moe en hoofdpijn, verminderd beoordelingsvermogen
Tussen 14% en 10%	Onwel worden en snelle pols
Tussen 6% en 8%	Coma, ademhaling stopt
0% zuurstof	Dood na drie maal inademen

Voorkom verdamping

Cryogene vloeistoffen kunnen na verdamping de zuurstof uit de lucht 'verdringen'. Bedenk bijvoorbeeld dat de verdamping van een liter vloeibare stikstof zo'n 700 liter gasvormige stikstof oplevert. In een afgesloten ruimte kan al snel verstikking optreden door zuurstofgebrek. Daarom:

• Zorg voor afdoende ventilatie.
• Stel vloeibare stikstof zo min mogelijk bloot aan de lucht.
• Schenk cryogene vloeistoffen niet over, maar maak zoveel mogelijk gebruik van een af-tapinstallatie.
• Gebruik aangepaste dewarvaten.
• Een stikstofwolk mag, vanwege mogelijk verstikkingsgevaar, niet zonder voorzorgsmaatregelen betreden worden.
• Van belang is dat in ruimten waar vloeibare stikstof wordt getapt, waar drukvaten met vloeibare stikstof worden gevuld of waar vaten staan opgeslagen, een goede ventilatie (4 tot 6 voudig) aanwezig is.
• Bij een zuurstofgehalte beneden de 19% mag een ruimte uit veiligheidsoverwegingen niet zonder persluchtapparatuur of verse luchtkap betreden worden. Bij twijfel dient eerst het zuurstofgehalte in de ruimte gemeten te worden. Permanente monitoring kan overwogen worden, maar is in een goed geventileerde ruimte niet noodzakelijk. Bij een lokaal voor opslag van vloeibare stikstof met een aangedreven ventilatie is een permanente zuurstof-bewaking een must.
• Openingen naar (ongeventileerde) kelderruimten dienen vermeden te worden om ophoping van stikstof op deze plekken te voorkomen

Drukvorming

Bij opslag in een gesloten vat moet er rekening mee worden gehouden, dat - onder invloed van de warmtetoevoer uit de omgeving - de druk zal gaan oplopen. Dit geldt vanzelfsprekend voor iedere cryogene stof, die in een gesloten vat is opgeslagen. Hoe beter de isolatie van het vat is, hoe minder goed omgevingswarmte tot de inhoud ervan kan doordringen. Des te minder snel zal de druk dus oplopen.

Voorkom drukopbouw

Wanneer cryogene vloeistoffen in een gesloten systeem worden gebruikt, is er door verdamping kans op (onverwachte) drukopbouw. Daarom:

• Zorg bij gebruik van open dewarvaten dat de verdampende vloeistof altijd uit het bewaarvat kan ontsnappen.
• Gesloten dewarvaten zijn bij voorkeur voorzien van een dubbele overdrukbeveiliging. Deze beveiliging moet periodiek worden gekeurd.
• Drukvorming kan ook optreden in een installatie, bijvoorbeeld tussen twee afsluiters. In elk geval moet er een beveiliging tegen overdruk aanwezig zijn. Ondanks een goede isolatie treedt er toch warmte-inlek/drukverhoging op.
• Stikstofdrukvaten dienen niet geplaatst te worden in ruimten waar een verhoogd brandrisico bestaat of waar ze mogelijk aan abnormaal hoge temperaturen worden blootgesteld.
• Als drukvaten in geval van brand niet verplaatst kunnen worden, dient bij het betreden van de ruimte gelet te worden op verstikkingsgevaar

Temperatuurverlaging van de omgeving

Bij het vrijkomen van stikstofgas treedt temperatuurverlaging van de omgeving op. Als de temperatuurverlaging van de omgeving lang in stand blijft betekent dit dat de ventilatie niet voldoende is, of dat er een defect aan de installatie of aan het vat. Wanneer (langdurig) gewerkt moet worden in deze ruimte kan onderkoeling van het menselijk lichaam plaatsvinden en kan er verstikkingsgevaar ontstaan. Ook kan longbeschadiging optreden door het gedurende langere tijd inademen van koude gassen. Geschikte kleding kan onderkoeling voorkomen. Verstikking en longbeschadiging kunnen alleen worden tegengegaan door persluchtapparatuur te dragen. Dit geeft tijdens het werk echter een extra belasting.

Voorkom temperatuurverlaging van de omgeving.

• Het tappen van stikstof uit drukvaten dient plaats te vinden in ruimtes die voldoende geventileerd zijn. In normale situaties zal dan bij het tappen uit drukvaten geen noemenswaardige temperatuurverlaging van de omgeving plaatsvinden.
• Als het om welke reden dan ook nodig is gedurende langere tijd in een koude omgeving te werken, dan dienen geschikte kleding en persluchtapparatuur gedragen te worden.

Zuurstofverrijking

Zuurstof heeft een hoger kookpunt dan stikstof (-183 resp. -196 C). Als zuurstof uit de lucht in aanraking komt met vloeibare stikstof kan het dus condenseren. Plaatselijk kan dit leiden tot verhoogde zuurstofconcentraties. Als de dewarvaten een nauwe hals hebben, zal zuurstofconcentratie nauwelijks optreden. Bij het gebruik van vloeibare stikstof als koelmedium echter, zal vaak een open vat worden gebruikt. De zuurstofconcentratie kan dan hoog oplopen (tot 70%). Het koelmedium moet dan als vloeibare zuurstof worden behandeld. Bij koeling van brandbare stoffen/materialen of organische materialen geeft het verhoogde zuurstofgehalte een vergroot explosiegevaar.

Voorkom zuurstofverrijking.

• Gebruik, om condensatie van zuurstof te voorkomen, dewarvaten met een nauwe hals.
• Als open dewarvaten worden gebruikt moeten deze eerst volledig leeg zijn voordat ze opnieuw worden gevuld. Wanneer een open dewarvat steeds wordt bijgevuld kan namelijk een ongewenste zuurstofverrijking optreden.

Verbrossing

Door de lage temperatuur van vloeibare stikstof kunnen materialen bros worden of krimpen met lekkage of breuken als gevolg. Voor opslagtanks en leidingen geldt nog dat functiestoringen kunnen optreden als een installatie in bedrijf wordt genomen zonder dat deze goed droog is. Het aanwezige water zal namelijk bevriezen.
Voor de werkzaamheden als tappen en transport van vloeibare stikstof is het verschijnsel verbrossing van belang. Dit risico bestaat in het bijzonder als stikstof gemorst wordt in de buurt van (auto)banden en schoenzolen. De banden van bijvoorbeeld transportwagentjes kunnen vastgevroren raken en het rubber wordt bros door de kou. Een rubberen schoenzool zal ook bros worden door de kou.
Ook de bekleding van de vloer heeft te leiden onder de lage temperatuur van vloeibare stikstof. Als de stikstof op bijvoorbeeld linoleum of op steen terechtkomt, zal de vloer scheuren of springen.
Materialen, die met cryogene gassen in contact komen, moeten daartegen bestand zijn

Voorkom verbrossing

• Betonnen vloeren kunnen barsten bij langdurig contact met o.a. vloeibare stikstof.
• Organische materialen zoals hout, plastic en rubber zijn niet geschikt.
• Geschikte materialen zijn bijvoorbeeld koper, austenitisch roestvrijststaal en sommige aluminiumlegeringen.
• Van de kunststoffen is PTFE onder bepaalde voorwaarden geschikt.
• Vang de vloeistof komende van veiligheidsventielen op in een aangepast reservoir zodat de koude vloeistoffen niet op materialen vallen welke niet tegen cryogene gassen bestemd zijn.
• De vraag, welke materialen onder welke omstandigheden voldoen, kan het beste beantwoord worden in overleg met de leverancier.

Bevriezing

Onderdelen van een installatie, die met een cryogeen gas in aanraking komen, dienen alvorens in gebruik te worden genomen, adequaat gedroogd te worden. Door de lage temperatuur zal anders achtergebleven vocht bevriezen, wat tot functiestoringen leidt.

Voorkom bevriezing.

• Zorg dat de installatie gespoeld wordt, zodat resten van vloeistoffen verwijderd worden, alvorens deze te vullen met vloeivare stikstof. Achtergebleven vloeistofresten kunnen in de installatie bevriezen en een goede werking ontregelen.

Krimpen

Men moet erop bedacht zijn, dat elk materiaal krimpt bij (aanzienlijke) verlaging van temperatuur: de mate waarin hangt af van het materiaal en de temperatuurdaling. Bij een gegeven daling van temperatuur kan de krimp bij verschillende materialen uiteenlopen. Dit kan leiden tot lekkages, of zelfs tot breuk in onderdelen en leidingen van de installatie.

Voorkom krimpen

• Door gebruik te maken van aangepaste koppelstukken kan de verandering van de dimensies opgevangen worden.

Transport van Vloeibare Stikstof

Speciale aandacht is vereist bij het transport van cryogene vloeistoffen in dewarvaten. De kleine ruimte in de lift kan de risico's vergroten. Zo kan vloeibare stikstof of vast CO2 in open containers tijdens transport in een personenlift door een ongeluk (omstoten, schokken) plotseling vrijkomen. Naast de kans op bevriezing van lichaamsdelen door de lage temperatuur is het vrijkomen van de verstikkende gassen in een beperkte, niet geventileerde ruimte zeer gevaarlijk als zich in die lift ook nog personen bevinden. Een draagbaar zuurstofalarm kan de transporteur waarschuwen bij een te lage zuurstofconcentratie. Vooral direct na het vullen van een dewarvat worden er nog behoorlijke hoeveelheden stikstofgas 'afgeblazen'.

Ook aan het vervoer van stikstof in dewarvaten via de trap kleven risico's. Bij struikelen of knoeien met vloeibare stikstof bestaat de kans dat de vrijkomende (vloeibare)stikstof op personen valt die ook van de trap gebruik maken.

Stikstof mag niet getapt en vervoerd worden in "gewone" thermosflessen. Deze zijn niet bestand tegen de lage temperatuur van de stikstof. Hierdoor bestaat het risico dat de thermosfles explodeert. Ook andere vaatjes kunnen exploderen als er stikstof tussen de mantel en het vat komt.

Verder bestaat een reële kans op morsen van vloeibare stikstof bij vervoer ervan in open dewarvaten. Het is van belang om tijdens transport aanraking met de vloeibare stikstof te voorkomen. Problemen ontstaan vooral als een dewarvat geen draagbeugel bevat.

Voorkom ongevallen

• Zorg er voor dat je nooit helemaal alleen manipulaties met vloeibare stikstof uitvoert.
• Zorg voor aangepaste kledij: laat cryogene vloeistoffen nooit in aanraking komen met onbedekte lichaamsdelen:
  • Draag handschoenen.
  • Draag een beschermbril of een gelaatsscherm.
  • Draag een stofjas met de mouwen over de handschoenen.
  • Draag kledij welke de benen volledig bedekken.
  • Draag geen open schoenen.
• Wees overtuigd van een goede ventilatie van het lokaal, of open anders de deuren.
• Draag een dewarvat met een inhoud groter dan 15 liter nooit alleen.
• Draag geen andere voorwerpen mee als u een dewarvat in de handen houdt.
• Gebruik voor het manipuleren van vloeibare stikstof aangepaste dewarvaten en apparatuur.
• Voor transport van grote hoeveelheden stikstof zijn speciale transportcontainers in de handel beschikbaar. Controleer regelmatig de toestand van de wielen en of deze geschikt zijn voor de ondergrond op de af te leggen weg.

• Zorg er voor dat de weg langs waar het dewarvat moet rijden vrij is van bulten en putten.
• Gebruik aangepaste tangen om voorwerpen uit vaten met vloeibare stikstof weg te nemen.
• Gebruik indien mogelijk automatische vulapparatuur
• Doe langzame bewegingen om het koken van de vloeibare stikstof tot een minimum te beperken.
• Kijk uit, wanneer u een dewarvat draagt, of andere personen niet tegen u aanlopen.
• Aanbevolen wordt om voor het transport van vloeibare stikstof gebruik te maken van gesloten dewarvaten.
  • Transport van vloeibare stikstof in open kleine dewarvaatjes moet voorkomen worden;
  • Gebruik altijd transportcontainers.
• Aanbevolen wordt om gebruik te maken van dewarvaten die voorzien zijn van een draagbeugel.
• Voor transport naar de werkplek behoren speciale draagbare dewarvaten met deksel en ontluchting gebruikt te worden.
• Ter hoogte van de werkplek kan de vloeibare stikstof eventueel overgeheveld worden in kleinere dewarvaten om naar de applicatie te brengen.

• Aanbevolen wordt gebruik te maken van dewarvaten die volledig zijn gemaakt van (austenitisch) roestvrijstaal.
• Als gebruik gemaakt wordt van glazen dewarvaten, dienen ze tevens voorzien te zijn van een beschermkap.
• Vervoer van open dewarvaten dient vanwege het verstikkingsgevaar niet gelijktijdig met personen via de lift plaats te vinden.
• Vervoer van (vloeibare)stikstof dient niet plaats te vinden over de trap.
• Stikstof dient niet getapt en vervoerd te worden in "gewone" thermosflessen.
• Afsluiters mogen uitsluitend met de hand (dus zonder gebruik van gereedschap) worden bediend.
• Condenswater moet vóór het vullen met vloeibare stikstof uit deze vaten worden verwijderd.
• Men moet voorkomen dat vloeibare gassen op de vloer terecht komen om schade aan de vloerbedekking te voorkomen.
• Een risicoanalyse van de uit te voeren werkzaamheden zal risicohoudende situaties aan het licht brengen.

Transport van Vloeibare Stikstof in de liften

Hoger is reeds aangegeven dat het transport van containers met vloeibare stikstof door middel van liften aanzienlijke risico's inhoudt. Door het beperkte volume van de liftkooi is de verdamping van 0,5 liter vloeibare stikstof reeds voldoende om het zuurstofgehalte in de lucht tot een gevaarlijk niveau te reduceren.

Als de conceptie van het gebouw van die aard is dat niet alle gebruikers gehuisvest zijn op het niveau van de voorraadtank is het gebruik van de lift voor het transport van de stikstofcontainers praktisch niet uit te sluiten. Om het risico tot een aanvaardbaar minimum te herleiden dienen de gebruikers organisatorische maatregelen te nemen om te vermijden dat er zich in de lift samen personen en recipienten met vloeibare stikstof bevinden door bijvoorbeeld met verschillende personen de afhaling van de recipienten te organiseren waarbij de personen zich niet in de lift bevinden en er op toezien dat niemand de lift betreedt als de transportcontainer naar het passende niveau gestuurd wordt. Ook het gebruik van een draagbare zuurstofdetector en een aangepaste signalisatie - om tijdens het transport de toegang tot de lift te verbieden - is nuttig.

Opleiding

Werknemers welke met cryogene gassen werken of cryogene gassen transporteren dienen op de hoogte gesteld te worden van:

• De mogelijke gevaren verbonden aan werkzaamheden met cryogene gassen.
• De Persoonlijke Beschermingsmiddelen welke dienen gedragen te worden bij de manipulatie van cryogene gassen.
• De veiligheidsvoorzieningen in de installatie.
• De methodes kennen om mogelijke gevaren op te sporen.
• De eigenschappen van de gebruikte materialen.
• De procedures om de verschillende handelingen veilig uit te voeren.
• De noodprocedures.

EHBO

Bij bevriezingswonden de huid overvloedig spoelen met water gedurende minimum 10 minuten Waarschuw ondertussen de Arbeidsgeneeskundige dienst.

• Breng het slachtoffer in een ruimte met verse lucht
• Pas beademing toe als het slachtoffer ademhalingsmoeilijkheden vertoont.
• Dien zuurstof toe als de ademhaling moeilijk is.
• Kleding die is vastgevroren eerst laten ontdooien, dan pas verwijderen.
• De temperatuur van het water mag niet hoger zijn dan lichaamstemperatuur. Het opwarmen van de aangedane huid hoger dan lichaamstemperatuur en wrijven vergroot de schade. (N.B. deze brandwonden doen geen pijn).
• Zorg voor een warme en rustige omgeving.
• Breng EHBO'er / medisch personeel op de hoogte van de toedracht zodat ook zij voorzorgsmaatregelen kunnen nemen om zich zelf te beschermen.