4 класс опасностилегковоспламеняющиеся вещества и материалы
Класс опасности 4 — это ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИЕСЯ ТВЁРДЫЕ и САМОВОЗГОРАЮЩИЕСЯ ВЕЩЕСТВА (ЛВТ и СВ). Легковоспламеняющиеся вещества и материалы, (кроме классифицированных как взрывчатые), способные во время перевозки легко загораться от внешних источников воспламенения, в результате трения, поглощения влаги, самопроизвольных химических превращений, а также при нагревании.
Для перевозки грузов 4 класса опасности вы можете:ПОЗВОНИТЬ НАМ↔ЗАКАЗАТЬ ЗВОНОК↔СДЕЛАТЬ ЗАЯВКУ
Описание подклассов опасности:
К классу 4.1 относятся легковоспламеняющиеся вещества и изделия, десенсибилизированные взрывчатые вещества, являющиеся твердыми веществами, и самореактивные жидкости или твердые вещества. Легковоспламеняющимися твердыми веществами являются твердые вещества, способные легко загораться, и твердые вещества, способные вызвать возгорание при трении.
Твердыми веществами, способными легко загораться, являются порошкообразные, гранулированные или пастообразные вещества, которые считаются опасными, если они могут легко загораться при кратковременном контакте с источником зажигания, таким, как горящая спичка, и если пламя распространяется быстро.
Опасность может исходить не только от пламени, но и от токсичных продуктов горения. Особенно опасны в этом отношении порошки металлов, так как погасить пламя в этом случае трудно из-за того, что обычные огнетушащие вещества, такие, как диоксид углерода или вода, могут усугубить опасность.
Твердые десенсибилизированные взрывчатые вещества — это вещества, которые смочены водой или спиртами либо разбавлены другими веществами для подавления их взрывчатых свойств. Самореактивными веществами являются термически неустойчивые вещества, способные подвергаться бурному экзотермическому разложению даже без участия кислорода (воздуха).
Вещества и изделия класса 4.1 подразделяются на:
Классификационный код состоит из букв / чисел, обозначающих группу опасных свойств. Символ (пламя): черный; фон: белый с семью вертикальными красными полосами; цифра «4» в нижнем углу.
К классу 4.2 относятся: пирофорные вещества — вещества, включая смеси и растворы (жидкие или твердые), которые даже в малых количествах воспламеняются при контакте с воздухом в течение пяти минут. Эти вещества класса 4.2 наиболее подвержены самовозгоранию; и самонагревающиеся вещества и изделия — вещества и изделия, включая смеси и растворы, которые при контакте с воздухом без подвода энергии извне способны к самонагреванию.
Эти вещества воспламеняются только в больших количествах (килограммы) и лишь через длительные периоды времени (часы или дни). Причиной самонагревания этих веществ, приводящего к самовозгоранию, является реакция вещества с кислородом (содержащимся в воздухе), при которой выделяемое тепло не отводится достаточно быстро в окружающую среду.
Самовозгорание происходит тогда, когда скорость образования тепла превышает скорость теплоотдачи и достигается температура самовоспламенения. Веществам и изделиям, отнесенным к различным позициям, назначается группа упаковки I, II или III.
Вещества и изделия класса 4.2 подразделяются на:
- S — Вещества, способные к самовозгоранию, без дополнительной опасности:
- S1 — Органические жидкие
- S2 — Органические твердые
- S3 — Неорганические жидкие
- S4 — Неорганические твердые
- S5 — Металлоорганические
- SW — Вещества, способные к самовозгоранию, выделяющие при соприкосновении с водой легковоспламеняющиеся газы
- SO — Вещества, способные к самовозгоранию, окисляющие
- ST — Вещества, способные к самовозгоранию, токсичные:
- ST1 — Органические токсичные жидкие
- ST2 — Органические токсичные твердые
- ST3 — Неорганические токсичные жидкие
- ST4 — Неорганические токсичные твердые
- SC — Вещества, способные к самовозгоранию, коррозионные:
- SC1 — Органические коррозионные жидкие
- SC2 — Органические коррозионные твердые
- SC3 — Неорганические коррозионные жидкие
- SC4 — Неорганические коррозионные твердые.
Классификационный код состоит из букв / чисел, обозначающих группу опасных свойств. Символ (пламя): черный; фон: верхняя половина белая, нижняя — красная; цифра «4» в нижнем углу.
К классу 4.3 отнесены вещества, которые при реагировании с водой выделяют легковоспламеняющиеся газы, способные образовывать с воздухом взрывчатые смеси, а также изделия, содержащие такие вещества. Некоторые вещества при соприкосновении с водой могут выделять легковоспламеняющиеся газы, способные образовывать взрывчатые смеси с воздухом. Такие смеси легко воспламеняются от любых обычных источников зажигания, например открытого огня, искр слесарных инструментов или незащищенных электрических ламп. Образующиеся в результате этого взрывная волна и пламя могут создать опасность для людей и окружающей среды. Веществам и изделиям, отнесенным к различным позициям, назначается группа упаковки I, II или III.
Вещества и изделия класса 4.3 подразделяются на:
- W — Вещества, которые выделяют легковоспламеняющиеся газы при соприкосновении с водой, без дополнительной опасности, а также изделия, содержащие такие вещества:
- W1 — Жидкие
- W2 — Твердые
- W3 — Изделия
- WF1 — Вещества, которые выделяют легковоспламеняющиеся газы при соприкосновении с водой, жидкие, легковоспламеняющиеся
- WF2 — Вещества, которые выделяют легковоспламеняющиеся газы при соприкосновении с водой, твердые, легковоспламеняющиеся
- WS — Вещества, которые выделяют легковоспламеняющиеся газы при соприкосновении с водой, твердые, самонагревающиеся
- WO — Вещества, которые выделяют легковоспламеняющиеся газы при соприкосновении с водой, окисляющие, твердые
- WT — Вещества, которые выделяют легковоспламеняющиеся газы при соприкосновении с водой, токсичные:
- WT1 — Жидкие
- WT2 — Твердые
- WС — Вещества, которые выделяют легковоспламеняющиеся газы при соприкосновении с водой, коррозионные:
- WС1 — Жидкие
- WС2 — Твердые
- WFC — Вещества, которые выделяют легковоспламеняющиеся газы при соприкосновении с водой, легковоспламеняющиеся, коррозионные.
Классификационный код состоит из букв / чисел, обозначающих группу опасных свойств. Символ (пламя): черный или белый; фон: синий; цифра «4» в нижнем углу.
Взгляд снаружи
Диапазон концентрации кислорода в воздухе, пригодный для жизни. Диапазон содержания кислорода в воздухе ( p_{text{O}_2}), при котором возможна жизнедеятельность человека в течение длительного времени, ограничен значениями
90–100 мм рт. ст. < ( p_{text{O}_2}) < 400–450 мм рт. ст.
Нижняя граница соответствует началу кислородного голодания, верхняя — началу кислородного отравления. В процентном отношении наступление кислородного голодания у здорового человека наступает уже при содержании O2 в воздухе ( p_{text{O}_2}) / pатм менее 14% (при pатм = 760 мм рт. ст.).
Эти данные соответствуют диапазону жизнедеятельности человека на уровне моря. По мере подъема в горы давление снижается, что наглядно отражают кривые атмосферного давления и парциального давления кислорода (рис. 1).
Видно, что начиная с высот 4,5–5 км давление кислорода становится ниже допустимой нижней границы давления в 90 мм рт. ст. При этом давление воздуха в альвеолах составляет 105–110 мм рт. ст., что также близко к нижней границе. По мере уменьшения давления кислорода до уровня 100 мм рт. ст. замедляются обменные процессы в организме, дыхание и сердцебиение учащаются, ухудшаются зрение и работа мозга…
Оценка времени развития кислородной недостаточности при нахождении в замкнутом объеме. В качестве примера рассмотрим несколько ситуаций с людьми, находящимися в замкнутом объеме: один человек, застрявший в лифте объемом V = 2 м3; два человека в комнате с V = 30 м3; сто человек, застрявшие в остановившемся вагоне метро с V = 250 м3.
В каждом случае найдем, за какое время Δt в замкнутом объеме V в процессе спокойного дыхания людей концентрация кислорода снижается от первоначального уровня 21% до начала кислородной недостаточности, т.е. до 14%. Подчеркнем — спокойного, поскольку при панике это время сильно снижается.
Спокойному дыханию соответствует потребление кислорода на уровне 0,25 литра в минуту. Поскольку 1 литр O2 соответствует 5 ккал энергии, то 0,25 л/мин сообщает организму за сутки 0,25 × 5 × 60 × 24 ккал = 1800 ккал энергии. Так как плотность человеческого организма около 1000 кг/м3, тело массой 70 кг занимает объем 0,07 м3, или 70 литров. Добавив одежду, получим оценку объема, вытесняемого из замкнутого помещения, в 100 литров, или 0,1 кубометра на человека.
Лифт. Свободный объем, занятый воздухом, составляет 1,9 м3. В этом объеме содержится 1,9 × 0,21 м3 = 0,4 м3 = 400 л кислорода. Признаки кислородной недостаточности развиваются, когда полезный объем кислорода уменьшится до 1,9 × 0,14 м3 = 0,27 м3 = 270 л.
Комната. Свободный объем около 30 м3. Начальный объем кислорода 6,3 м3. Минимально допустимый объем кислорода 4,2 м3. Потребление кислорода 0,5 л/мин. Время ( Δt_{text{O}_2}) = 2100 / 0,5 мин = 4200 мин, т.е. почти трое суток (!).
Вагон метро. Свободный объем около 240 м3. Начальный объем кислорода 50 м3. Минимально допустимый объем кислорода 34 м3. Потребление кислорода около 25 л/мин . Время ( Δt_{text{O}_2}) = 16000/25 мин = 640 мин, т.е. около 10 часов.
Во всех указанных случаях (если нет паники) время развития кислородной недостаточности очень велико. Однако, такой вывод находится в противоречии с житейским опытом: в метро и застрявшем лифте бывает душно и даже после сна в комнате с закрытой форточкой наутро ощущается духота.
По всей видимости, имеет место другой, более мощный механизм развития неблагоприятных ощущений в процессе дыхания при нахождении в замкнутом объеме, не связанный с потерей кислорода из воздуха. Оказывается, таким механизмом является накопление углекислого газа.
Концентрация углекислого газа в воздухе, пригодная для жизни. Диапазон допустимого содержания CO2 в воздухе составляет
( 0 < C_{text{CO}_2} = frac{p_{text{CO}_2}}{p_{атм}} < text{0,1%}. )
Отметим, что обычное содержание углекислого газа в воздухе ( C_{text{CO}_2} ) = 0,04%.
Величину принятого ограничения сверху на содержание углекислого газа (( C_{text{CO}_{2:text{max}}} ) = 0,1%) обсудим чуть позже, а сначала проведем оценки для замкнутых объемов лифта, комнаты, вагона метро и школьного класса применительно ко времени накопления концентрации углекислого газа до верхней границы. Примем, что взрослый человек обычно выдыхает углекислого газа в атмосферу ( q_{text{CO}_2}) = 0,25 л/мин.
Лифт. Свободный объем, занятый воздухом, равен 1,9 м3. Изменение уровня содержания CO2 в воздухе от 0,04% до 0,1% займет
( Δt_{text{CO}_2} = frac{(C_{text{CO}_{2:text{max}}}:-:C_{text{CO}_2}):·:V}{q_{text{CO}_2}} = frac{(1:·:10^{-3}:-:4:·:10^{-4}):·:text{1,9}:·:10^3 }{text{0,25}}:text{мин} = 5:text{мин}. )
Комната. Свободный объем около 30 м3. Изменение уровня содержания CO2 в воздухе от 0,04% до 0,1% займет ( Δt_{text{CO}_2} ) = 6 · 10−4 · 30 · 103 / (2 · 0,25) мин = 36 мин.
Вагон метро. Свободный объем около 240 м3. Изменение уровня содержания CO2 в воздухе от 0,04% до 0,1% займет ( Δt_{text{CO}_2} ) = 6 · 10−4 · 240 · 103 / (100 · 0,3) мин ≈ 6 мин.
Школьный класс. Приведем также оценки для школьного класса объемом около 200 м3, в котором находится 25 учеников. При уровне выдоха CO2 одним школьником 0,12 л/м (половина от взрослого) получим ( Δt_{text{CO}_2} ) = 6 · 10−4 · 200 · 103 / (25 · 0,12) мин ≈ 40 мин.
Это уже ближе к житейским ощущениям и оправдывает присутствие вентиляции на потолке лифтов, необходимость проветривания комнат в домах, в школьных классах после каждого урока, а также наличие системы вентиляции в метро.
Таким образом, именно накопление углекислого газа в замкнутых помещениях в первую очередь действует угнетающе на человека. В чем это проявляется?
В литературе отмечается два типа воздействия: кратковременное (часы) и длительное (регулярно, более нескольких часов в день). Симптомы при кратковременном воздействии при уровне вдыхаемого углекислого газа выше 0,1% — это усталость, головная боль, ухудшение концентрации внимания, плохой сон…
При длительном воздействии при уровне CO2 выше 0,1% появляются проблемы с дыхательной системой (сухой кашель, риниты…), снижение иммунитета, ухудшение работы сердечно-сосудистой системы… При уровне выше 0,2% еще больше ухудшается концентрация внимания, растет количество совершаемых ошибок и т.д. по нарастающей.
Еще одна проблема помещений без вентиляции — возможность расслоения воздуха на фракции. Поскольку углекислый газ в полтора раза тяжелее воздуха, он может опуститься ближе к полу и его концентрация там увеличится. Но процесс этот медленный, и любое движение воздуха перемешивает фракции.
Наконец, использование растений, казалось бы, должно помочь — ведь они выделяют кислород и поглощают углекислый газ. Однако, это происходит только днем, а вечером и ночью (когда свежий воздух особенно нужен) растения выделяют углекислый газ, усугубляя проблему с его накоплением.
Накопление угарного газа в замкнутом помещении. Казалось бы, откуда взяться угарному газу (СО) в замкнутом помещении, если нет рядом дровяной печки или камина с неидеальной вытяжкой? Но в литературе приводятся следующие данные: наряду с углекислым газом человек выдыхает также и угарный газ — в количестве примерно 1,6 мл/ч (при нормальных условиях); предельно допустимая для человека концентрация угарного газа составляет 1 мг/м3.
Этих данных достаточно, чтобы снова провести оценки времени накопления предельной концентрации угарного газа для людей в лифте, комнате, вагоне метро и школьном классе. Для этого перейдем от объема к массе образовывающегося угарного газа, воспользовавшись известным соотношением: один моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л.
В таблице 2 приведены значения времени накопления CO2 и СО до опасной концентрации, а также времени развития кислородной недостаточности в лифте, комнате, вагоне метро и школьном классе. Для детей принята половинная величина выдыхаемого СО и CO2.
Таблица 2. Сопоставление времени снижения концентрации O2, накопления СО и CO2
Видно, что накопление углекислого газа примерно на порядок опаснее накопления угарного газа и еще на порядок опаснее снижения концентрации кислорода.
Мощность систем вентиляции. Как оценить мощность систем вентиляции qвент, необходимую для поддержания нормального состава воздуха? Если отвлечься от переходных процессов установления и выравнивания потоков воздуха, то конечный результат выглядит очень просто:
( q_{text{вент}} = frac{q_{text{CO}_2}}{(C_{text{CO}_{2:text{max}}}:-:C_{text{CO}_2})}. )
Так, если ( q_{text{CO}_2} ) = 0,25 литра в минуту (в этом случае человек выдыхает 15 литров CO2 в час), то при ( C_{text{CO}_{2:text{max}}} ) = 1 · 10−3 и ( C_{text{CO}_{2}} ) = 4 · 10−4 получим требуемую мощность вентиляции в 420 литров воздуха в минуту или 25 м3 в час.
Если же выдыхается 20 литров CO2 в час, то мощность вентиляции увеличивается до 33 м3 воздуха в час. А если принять для максимально допустимого значения концентрации CO2 в воздухе несколько меньшее значение 0,8 · 10−3, то мощность вырастет уже до 38 м3 воздуха в час (при 15 л CO2 в час) и 50 м3 воздуха в час (при 20 л CO2 в час).
Много это или мало? Как обеспечить такой приток свежего воздуха? Например, если приоткрыть дверь, то через каждый квадратный сантиметр щели при перепаде давлений по обе стороны двери Δp = 10 Па проходит в час один кубометр воздуха. Это означает, что при указанном Δp через сантиметровую щель в двери высотой два метра проходит 200 м3 воздуха за час.
Отметим, что принятый уровень перепада давлений 10 Па довольно мал (это 10−4 от атмосферного) и вполне может быть достигнут. Еще более мощный эффект вентиляции оказывает проветривание при открытии окон и дверей в течение хотя бы нескольких минут.
В качестве примера рассмотрим ситуацию с кислородом и углекислым газом при спасении детей в пещере Таиланда, частично затопленной водой. В 2022 году весь мир следил за спасением футбольной команды из 12 школьников и их тренера, ушедших на экскурсию в пещеру Кхао Луанг и застрявших в ней на 18 дней (23 июня — 10 июля) из-за дождей, затопивших вход в пещеру.
Они укрылись в воздушном кармане, полностью перекрытом водой и удаленном от выхода из пещеры на 5 километров. Задача заключалась в высвобождении ослабевших детей и тренера из пещеры. Ситуация осложнялась наличием узкой щели — на рисунке 2 она обозначена как «опасная точка», через которую предстояло выбираться.
В этой ситуации оказались важны все отмеченные выше особенности поведения кислорода и углекислого газа в замкнутом объеме. Для борьбы с постепенным уменьшением количества кислорода в пещере была организована доставка кислорода с помощью специального трубопровода.
Было решено, что накопление углекислого газа в пещере представляет существенно большую опасность, чем нехватка кислорода. Закачкой кислорода по трубопроводу в верхнюю часть пещеры вытесняли углекислый газ. Учитывалось также расслоение воздуха на фракции — CO2 скапливался в нижней части пещеры. Вот почему дети и тренер скрылись в верхней ее части.
Поиски ребят и подготовительные работы заняли почти две недели. За это время известный изобретатель и организатор исследований Илон Маск (космические корабли, электрокары) успел из запчастей к ракете изготовить миниатюрную подводную лодку на одного человека и доставить ее в Таиланд. Но из-за узкой щели от ее использования отказались.
Ситуация с каждым днем становилась все более сложной. Необходимо было постоянное присутствие людей, занятых на откачке воды из пещеры (иначе пещера полностью заполнилась бы водой) и установке труб для подачи кислорода. Более десятка аквалангистов доставляли в пещеру воду, еду и кислородные баллоны.
Там постоянно присутствовали врачи и те, кто готовили спасательную операцию. При дыхании этих взрослых спасателей состав воздуха ухудшался еще стремительнее. Наступил момент, когда из-за накопления углекислого газа дальше ждать было нельзя. Множество кислородных баллонов было расставлено по всему маршруту из пещеры к выходу (каждый баллон рассчитан на работу только в течение часа).
Тысяча спасателей снаружи, включая сто дайверов, начали операцию. В первый день 13 дайверов спасли четырех подростков. Во второй день 18 дайверов (и 70 аквалангистов сопровождения) спасли еще четверых. Наконец, в третий день были спасены оставшиеся четверо детей и их тренер, а также 4 человека, остававшиеся в пещере. Молодцы!
Взрывы газовых баллонов, причины и последствия
ВЗРЫВЫ ГАЗОВЫХ БАЛЛОНОВ, ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ
Г.В. Плотникова,
доцент кафедры ПТЭ ФГКОУ ВПО ВСИ МВД России, кандидат химических наук, доцент
Д.А. Бодров,
оперуполномоченный по особо важным делам СОБР ГУ МВД России по Иркутской области
По статистике в России из-за взрывов бытовых газовых баллонов ежегодно гибнет около 200 человек. Последствия таких взрывов сопоставимы с детонацией 122 -миллиметрового артиллерийского снаряда. Особую опасность представляют газовые баллоны при пожаре. Пожары на объектах, где используются баллоны с газом, находящимся под давлением, характеризуются проявлением в различном сочетании опасных факторов, которые могут привести к катастрофическим последствиям.
According to statistics, in Russia because of the explosions of household gas cylinders die every year about 200 people. The consequences of such explosions are comparable with the explosion of a 122 — millimeter artillery shell. Of particular danger are the gas cylinders in the event of fire. Fires on the objects, which are used cylinders with gas under pressure, are characterized by the expression of a different combination of hazards, which may lead to disastrous consequences .
Под взрывом понимают явление, связанное с внезапным изменением состояния вещества, сопровождающееся резким звуковым эффектом и быстрым выделением энергии, которое приводит к разогреву, движению и сжатию продуктов взрыва и окружающей среды. Возникновение повышенного давления в области взрыва вызывает образование в окружающей среде ударной волны с сильным разрушающим действием [1].
По статистике в России из-за взрывов бытовых газовых баллонов ежегодно гибнет около 200 человек. Последствия таких взрывов сопоставимы с детонацией 122 миллиметрового артиллерийского снаряда. Металлические осколки разлетаются на десятки метров, создавая зону сплошного поражения.
*
Plotnikova G., Bodrov D. Explosions of gas cylinders, causes and consequences
Газовый баллон — сосуд, имеющий одну или две горловины для установки вентилей, фланцев или штуцеров, предназначенный для транспортировки, хранения и использования сжатых, сжиженных или растворенных под давлением газов [2].
Для приготовления пищи в домах индивидуальной постройки повсеместно используются баллоны стальные сварные для хранения углеводородных газов, выпускаемые 25 заводами Российской Федерации в соответствии с требованиями ГОСТ 15860. В настоящее время их количество насчитывает порядка 40 млн. штук.
Основным видом газовых баллонов (около 85 %) являются резервуары вместимостью 50 и 27 л, рассчитанные на рабочее давление 1,6 Мпа (16 атм). По данным заводов изготовителей, диапазон давлений разрушения составляет для баллонов вместимостью 5 л — 12-16 Мпа (120-160 атм), для 27л — 7,5-13 Мпа (75-130 атм), а для 50 л — 7,5-12 Мпа (75-120 атм). Промышленные 40-литровые баллоны рассчитаны на давление, в 1,5 раза превышающее рабочее давление газа.
Пожары на объектах, где используются баллоны с газом, находящимся под давлением, характеризуются проявлением в различном сочетании следующих опасных сценариев [3]: тепловое воздействие «пожара-вспышки»; воздействие волны сжатия взрыва; тепловое воздействие огненного шара; тепловое воздействие струйного факела горящего газа; воздействие осколков разорвавшегося баллона; удушье в результате уменьшения содержания кислорода в воздухе при скоплении в нем газов в избыточном количестве; наркотическое действие отдельных газов, даже при незначительной концентрации в воздухе.
При попадании баллона с бытовым газом в очаг пожара происходит нагревание сосуда, что приводит к кипению жидкой фазы и повышению давления в нем. Пламя нагревает стенки сосуда и ослабляет их первоначальную прочность вследствие неравномерного прогрева поверхности, что, как правило, приводит к разрушению сосуда. При этом пары от мгновенного испарения жидкой фазы воспламеняются и образуется «огненный шар».
В результате проведенных исследований на открытой площадке [3] было установлено следующее: при попадании 50-литрового газового баллона со сжиженным газом в очаг пожара его разгерметизация с последующим взрывом происходит в течение первых 3,5 мин. При этом разрыв баллона, как правило, происходит по боковой образующей. Максимальный радиус разлета осколков баллона, разорвавшегося на открытой площадке, составляет 250 м, высота подъема осколков около 30 м. При взрыве газового баллона со сжиженным газом возможно образование «огненного шара» диаметром 10 м; вследствие снижения прочности стенок баллона его разгерметизация происходит при давлении 5,3-8,5 Мпа (53-85 атм). При пожаре сжиженный газ, выходящий из баллона, может гореть в паровой, жидкой и парожидкостной фазах. Каждая из них, имеет свою температуру горения.
Характер истечения газа из баллона можно определить по цвету и виду пламени: в паровой фазе газ горит светло-желтым пламенем; в жидкой фазе пламя ярко-оранжевое с выделением сажи; в парожидкостной фазе горение
происходит с периодически меняющейся высотой пламени. Данные признаки видимого пламени являются косвенными характеристиками разгерметизации баллона с бытовым газом.
Основными, и вместе с тем, наиболее общими причинами взрывов газовых баллонов являются:
— чрезмерное переполнение баллона сжиженными газами;
— значительный перегрев или переохлаждение стенок баллона;
— попадание масел и других жировых веществ в баллон, приводящее к образованию взрывоопасных смесей;
— образование коррозии и ржавчины внутри баллона;
— удары по стенкам баллона вследствие их падения, соударения при транспортировании и др.;
— неправильное наполнение баллона, приводящее к образованию взрывоопасных сред;
— чрезмерно быстрое наполнение баллонов сжиженным газом ведет к перегреву вентиля баллона до 400оС;
— попадание масел или взрывоопасной пыли;
— образование ржавчины, окалины, искрообразование.
Эксперты выделяют причины, характерные для отдельных видов газов.
Газообразный кислород технический и медицинский заправляются в баллоны по ГОСТ 949-73 до давления 150 кгс/см2.
Смеси газообразного кислорода с горючими газами взрывоопасны. Смазочные материалы и жировые загрязнения поверхностей, контактирующие с кислородом, являются причиной возгораний. Уплотнительные материалы (фибра, капрон, резина, пластмасса) могут легко воспламеняться в среде кислорода высокого давления.
При расследовании аварий, связанных с кислородными баллонами, выявлены следующие характерные признаки:
— отрыв днища баллона с лучеобразными трещинами на нем (толщина днища примерно 15 мм);
— отрыв горловины баллона;
— корпус баллона разрывается на мелкие фрагменты (до сотни кусков), которые также имеют трещины;
— на вентиле баллона остается только гайка от подключенного редуктора, штуцер отрывается;
— прокладка между вентилем баллона и штуцером полностью выгорает;
— поликарбонатная вставка на латунном клапане вентиля выгорает или находится в состоянии по твердости не уступающей самой латуни;
— клапан находится в открытом состоянии, его резьба заклинена в корпусе вентиля;
— нижняя часть вентиля, вкрученного в баллон, покрыта нагаром;
— проходное сечение в латунном вентиле и его комплектующие имеют розовый цвет побежалости от высокой температуры.
Указанные повреждения могут произойти только при возгорании смеси кислорода с горючим газом, при этом давление в баллоне мгновенно возрастает по
2
расчетам до 1500-2000 кгс/см . Если рядом с взорвавшимся баллоном находится полный баллон, то происходит его детонационное разрушение со следующими характерными признаками:
— отрыв днища баллона;
— отрыв горловины баллона;
— корпус баллона разрушается на 2-3 части;
— вентиль баллона находится в рабочем состоянии.
Рис.1 — 3. Горловина баллона, фрагменты корпуса баллона, вентиль баллона
после взрыва
Подавляющее большинство горючего газа (пропан) попадает в кислородный баллон во время газосварочных работ, в момент, когда давление кислорода в баллоне становится ниже, чем давление горючего газа (пропан) в газовом баллоне и возможен переток его в кислородный баллон. Попадание других горючих газов в кислородный баллон возможно при его использовании не по назначению [4].
Все зависит от того, какое количество газа попало в кислородный баллон. Если его количество значительно, то происходит самовоспламенение горючей смеси при наполнении и взрыв баллона с разрушением самой наполнительной станции и с человеческими жертвами. Аварийная разгерметизация кислородного баллона приводит к воспламенению промасленных строительных конструкций и одежды участников тушения пожара, а также к интенсификации процесса горения.
Рис. 4 -5. Повреждение баллона и последствия взрыва баллона с кислородом
Углекислотный баллон может взорваться при перекачке нормативной емкости с последующим перемещением баллона в тёплое помещение. Также причинами взрывов баллонов являются удары, падения, нагрев их солнечными лучами и другими источниками тепла, переполнение баллонов сжиженным газом, неправильное использование с нарушением правил техники безопасности, нарушение герметизации, неисправность запорной арматуры.
Рис.6. Повреждение баллона с углекислым газом в результате взрыва
Для баллонов, заполненных водородом характерна следующая особенность в условиях пожара. При увеличении температуры (соответственно и давления) водород диффундирует в материал стенок баллона, что влечет за собой потерю первоначальной прочности баллона и его взрыв.
При попадании баллонов, заполненных азотом, в зону пожара увеличивается давление азота в баллоне, что может повлечь за собой деформацию и разрушение стенок баллона. Баллоны, наполненные ацетиленом, могут взорваться вследствие воспламенения струи ацетилена, что приводит к разогреву баллона и взрывному распаду ацетилена. Опасно нагревание ацетиленовых баллонов внешними источниками тепла, так как при этом в них создается высокое давление, происходит процесс полимеризации ацетилена, который сопровождается значительным
выделением тепла и может привести к взрывному распаду ацетилена. При прогрессирующем распаде ацетилена стенки баллона разогреваются, в некоторых случаях до температуры красного каления. Если не принять меры для достаточного снижения давления в баллоне, произойдет взрыв.
Рис. 7. Последствия взрыва баллона с ацетиленом
Ацетиленовые баллоны, в отличие от технических, применяемых для хранения и транспортировки в сжатом или сжиженном состоянии нейтральных, горючих и окислительных газов, содержат наполнитель -пористую нейтральную массу с капиллярной структурой. Необходимость использования насыпного или литого наполнителя вызвана особенностями ацетилена — взрыво- и пожароопасного при отсутствии кислорода или других окислителей.
Одной из функций пористой массы является надежная локализация (гашение) ацетиленокислородного пламени обратного удара, который возможен при выполнении газопламенных работ. Раствор ацетилена в ацетоне представляет собой флегматизированную смесь ацетилена, при этом ацетилен-ацетоновый раствор практически не способен к взрывному распаду.
На практике наблюдаются отдельные случаи разрушения ацетиленовых баллонов при обратном ударе. Предсказать, как поведет себя баллон при попадании в него пламени обратного удара очень сложно. При этом время до взрывного разрушения баллона после перекрытия вентиля может составлять как несколько минут, так и несколько часов. Это свидетельствует о том, что локализация взрывного разложения растворенного ацетилена не всегда обеспечивается. Процессы гашения или горения, происходящие внутри замкнутого баллона, заполненного пористой массой, специфичны, сложны и до настоящего времени они не изучены в полной мере.
Основная потенциальная опасность, связанная с разрушением ацетиленовых баллонов, заключается в появлении таких поражающих факторов, как ударные волны и осколки, приводящие к тяжелым последствиям.
Анализ происходящих аварий при работе с ацетиленовыми баллонами и требований действующих нормативно-технических документов позволяет сделать следующие выводы.
Существующая научно-техническая документация не содержит требований об обязательной защите единичных баллонов от обратных ударов с использованием защитных устройств.
Для защиты ацетиленового баллона от обратного удара при выполнении газопламенных сварочных работ необходима установка специального защитного устройства, обеспечивающего задержку (гашение) пламени и перекрытие потока (истечения ацетилена из баллона).
Наиболее распространенными причинами взрывов баллонов с пропан-бутановой смесью являются: чрезмерное переполнение баллона сжиженными газами; значительный перегрев или переохлаждение стенок баллона; образование коррозии и ржавчины внутри баллона; образование ржавчины, окалины, искрообразование. Нередко взрыв баллона с пропанбутановой смесью происходит при соприкосновении газа с огнем.
Взрыв пропан-бутановой смеси сопровождается
высокотемпературным выбросом газов (пламени), при этом летят осколки и детали разорвавшихся баллонов, возникает тепловое излучение. При взрыве пропан-бутана помимо основных факторов пожара (открытый огонь, повышенная температура окружающей среды, токсичные продукты горения и т.д.), как правило, проявляются вторичные факторы: волна сжатия, образующаяся при взрыве баллона и влекущая за собой разрушение зданий или отдельных их частей, разрушение (или повреждение) наружного и внутреннего водопроводов, пожарной техники, стационарных средств тушения, технологического оборудования, возникновение новых очагов пожаров и взрывов.
Рис.8-9. Возможные повреждения баллонов с пропан-бутаном
Особую опасность представляют газовые баллоны при пожаре. При пожаре на объектах, где хранятся или используются баллоны с пропан-бутаном, часто происходят взрывы газобаллонного оборудования под давлением. При тушении объектов с наличием газовых баллонов следует учитывать физико-химические свойства применяемого газа.
При попадании баллона пропан-бутана в очаг пожара происходит нагревание сосуда, что приводит к кипению жидкой фазы и повышению давления в нем. Пламя нагревает стенки сосуда и ослабляет их первоначальную прочность вследствие неравномерного прогрева поверхности, что, как правило, приводит к разрушению сосуда. При этом пары от мгновенного испарения жидкости воспламеняются и образуется «огненный шар».
Размеры возможных зон поражения осколками при разрушении баллонов в результате взрыва определяют дальностью полета наиболее крупных осколков. Так, радиус зон поражения осколками при взрыве ацетиленового, кислородного, водородного, пропанового тонкостенного баллонов, а также ацетиленового генератора и бачка с керосином составляет соответственно 2500, 2200, 1100, 2100, 200 и 800 м.
Таким образом, анализ, обработка и обобщение сведений о взрывах газовых баллонов показали, что основными причинами взрывов, которые ставят специалисты являются: механическое повреждение, перегрев, коррозия металла, неправильная эксплуатация, утечка газа.
В процентном соотношении причины взрывов распределились следующим образом:
— утечка газа — 25 %;
— механическое повреждение-16 %;
— перегрев-15 %;
— коррозия металла — 20 %;
— неправильная эксплуатация-24 %.
Наряду с этим выделяют причины, характерные для отдельных видов
газов.
ПРИМЕЧАНИЯ
1. Таубкин, С.И. Пожар и взрыв, особенности их экспертизы. — М. ВНИИПО, 1999. —
600 с.
2. Информационное агентство «Оружие России». — http://www.arms-expo.ru/049051124050055053052052.html
3. Верзилин М.М., Савельев Л.Н., Шебеко Ю.Н. Тактика действий подразделений пожарной охраны в условиях возможного взрыва газовых баллонов в очаге пожара: Рекомендации — М.: ВНИИПО? 2000.
4. Чижиченко, В.П. Анализ причин взрывов кислородных баллонов / В.П. Чижиченко // Охрана труда. 2022. № 4. — Электронный ресурс: http://www.kislorod.in.ua/index.php/2022-06-21-07-41-11.
Гост 5583-78 (исо 2046-73) кислород газообразный технический и медицинский. технические условия (с изменениями n 1, 2, 3, 4) от 26 мая 1978 —
ГОСТ 5583-78
(ИСО 2046-73)
Группа Л11
МКС 71.060.10
ОКП 21 1411
Дата введения 1980-01-01
1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 26.05.78 N 1419
Изменение N 4 принято Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 8 от 12.10.95)
За принятие изменения проголосовали:
2. ВЗАМЕН ГОСТ 5583-68
3. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
4. Ограничение срока действия снято по протоколу N 4-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 4-94)
5. ПЕРЕИЗДАНИЕ (август 2005 г.) с Изменениями N 1, 2, 3, 4, утвержденными в мае 1984 г., марте 1985 г., марте 1989 г., апреле 1996 г. (ИУС 8-84, 6-85, 6-89, 7-96)
Настоящий стандарт распространяется на технический и медицинский газообразный кислород, получаемый из атмосферного воздуха способом низкотемпературной ректификации, а также на технический газообразный кислород, получаемый электролизом воды.
Технический газообразный кислород применяют для газопламенной обработки металлов и других технических целей. Медицинский газообразный кислород применяют для дыхания и лечебных целей.
Формула .
Молекулярная масса (по международным атомным массам 1985 г.) — 31,9988.
Массовая концентрация механических примесей в медицинском кислороде, предназначенном для авиации, — не более 0,001 г/мс размером частиц не более 0,1 мм при 15°С и 101,3 кПа (760 мм рт.ст.).
Обязательные требования к медицинскому газообразному кислороду, направленные на обеспечение его безопасности для жизни и здоровья населения, изложены в табл.1, пп.1, 2, 4-7, 9 для медицинского кислорода и в примечании 2.
(Измененная редакция, Изм. N 3, 4).
1.1. Газообразный технический и медицинский кислород должен быть изготовлен в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическим регламентам, утвержденным в установленном порядке.
1.2. Запрещается применять для дыхания и лечебных целей кислород, получаемый электролизом воды, а также кислород, получаемый способом низкотемпературной ректификации с последующим сжатием в компрессорах с поршневым уплотнением, изготовленным из фторопласта или других материалов, не проверенных медицинским надзором.
1.3. По физико-химическим показателям газообразный технический и медицинский кислород должен соответствовать нормам, указанным в табл.1.
Таблица 1
Наименование показателя | Норма для марок | ||
Технический кислород | Медицинский кислород | ||
Первый сорт | Второй сорт | ||
1. Объемная доля кислорода, %, не менее | 99,7 | 99,5 | 99,5 |
2. Объемная доля водяных паров, %, не более | 0,007 | 0,009 | 0,009 |
3. Объемная доля водорода, %, не более | 0,3 | 0,5 | — |
4. Объемная доля двуокиси углерода, %, не более | Не нормируется | 0,01 | |
5. Содержание окиси углерода | То же | Должен выдерживать испытание по п.3.6 | |
6. Содержание газообразных кислот и оснований | « | Должен выдерживать испытание по п.3.7 | |
7. Содержание озона и других газов-окислителей | « | Должен выдерживать испытание по п.3.8 | |
8. Содержание щелочи | Должен выдерживать испытание по п.3.9 | — | |
9. Запах | Не нормируется | Отсутствие | |
Примечания:
1. По согласованию с потребителем допускается в медицинском кислороде объемная доля кислорода не менее 99,2%.
2. Медицинский кислород, предназначенный для авиации, должен выпускаться с объемной долей водяных паров не более 0,0007%.
3. Показатели, указанные в подпунктах 3 и 8, нормируются только для кислорода, получаемого электролизом воды.
4. В техническом кислороде 2-го сорта, вырабатываемом на установках высокого, среднего и двух давлений, оснащенных щелочными декарбонизаторами для очистки воздуха от двуокиси углерода, а также на установках типа СКДС-70М допускается объемная доля кислорода не менее 99,2%.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 3, 4).
1.4. Коды ОКП газообразного технического и медицинского кислорода приведены в табл.1а.
Таблица 1а*
__________________
* Табл.2, 3 (Исключены, Изм. N 4).