Причины и последствия взрыва газового баллона
Газовые баллоны – это не самые безопасные изделия, но в некоторых случаях они являются единственно возможным способом получения отопления, приготовления пищи и т.д.
Хотя современные полимерно композитные баллоны намного безопаснее устаревших металлических, многие люди все еще настороженно относятся к ним.Надо сказать, что опасения их небезосновательны. Газовые баллоны действительно иногда взрываются, хотя и гораздо реже, чем может показаться.
Взрыв газового баллона в машине или квартире – это чрезвычайное происшествие, которое может привести к очень серьезным последствиям, особенно если рядом со взорвавшимся сосудом находятся другие изделия. Подобное ЧП может привести не только к разрушению имущества, но и к человеческим жертвам. Поэтому, если вам приходится иметь дело с газовыми баллонами, следует знать, почему это происходит.
Причины взрыва газового баллона
Самой главной причиной подобных происшествий является нарушение правил хранения и эксплуатации баллонов. Если вентиль закрыт недостаточно хорошо, газ начинает выходить и заполнять помещение. Любая случайная искра приводит к взрыву и пожару в помещении.
Еще один вариант – занос баллона с мороза. Если занести емкость с улицы, где он длительное время находился при низкой температуре, резкая смена температуры вызовет расширение газа и повысит риск утечки.
Поэтому ни в коем случае нельзя ставить газовый баллон рядом с источником тепла. Нагнетание давления внутри баллона, которое создается расширяющимся газом, повышает риск разрыва сосуда.
Микротрещины или коррозия металлического баллона могут образовываться со временем. Снаружи такие повреждения могут быть незаметны, но изнутри они создают большую опасность.
Это еще один повод не заносить баллон из мороза в очень теплое помещение – на его поверхности образуется конденсат, что также повышает риск появления коррозии и последующей аварии. Если баллон сделан не из металла, такая опасность отсутствует, однако это не значит, что с газовым баллоном можно обращаться небрежно.
Зависимость взрыва от температуры
Зима – самое опасное время года для газовых баллонов. Как уже говорилось выше, резкие перепады температур – один из главных врагов подобных емкостей. Газ, обладающий сильнейшей разрушительной силой, практически не уступающей тротилу, может разрушить всю квартиру, а взрыв может подвергнуть большой опасности жизни людей. Опасности могут быть подвергнуты не только жильцы квартиры, но и их соседи и даже просто прохожие, которые в момент происшествия окажутся в непосредственной близости от взрыва.
Если баллон стоял на морозе, газ в нем находится в сжиженном состоянии. Если занести баллон в тепло сразу, содержащийся в нем газ быстро перейдет в газообразное состояние и сильно расширится. Возросшее давление может разорвать баллон, а так как газ легко вспыхивает, ему может даже не потребоваться дополнительного контакта согнем.
Проблемой металлических баллонов является то, что в них крайне сложно контролировать уровень газа. Взрыв вызывает также и то, что соотношение газа в баллоне не соответствует нормам. Неправильно заправленный баллон при попадании в более высокую температуру непременно будет разорван газом, которому при расширении попросту будет некуда деться.
Но самой простой и одной из самых распространенных причин взрывов является недостаточно закрытый вентиль. Газ тяжелее воздуха – когда он выходит из баллона, он скапливается внизу возле пола, поэтому на уровне человеческого роста утечку можно обнаружить слишком поздно. Даже самая маленькая искра, статическое электричество или соприкосновение двух твердых предметов, может привести к его воспламенению.
https://youtube.com/watch?v=QDb6s3_BlrU%3Ffeature%3Doembed
Как часто взрываются баллоны
Каждый год в нашей стране происходит около трех сотен несчастных случаев, вызванных взрывом емкостей с газом. По статистике гораздо чаще подобные происшествия происходят в холодное время года из-за заправки при низкой температуре и последующем переносе баллона в теплое помещение.
Сам по себе перепад не так опасен. Баллоны выдерживают достаточно широкий диапазон температур – от минус 40 до плюс 50 градусов Цельсия. Температурный перепад является лишь «спусковым крючком» аварийной ситуации.
Среди самых распространенных причин взрыва статистика выделяет следующие:
https://youtube.com/watch?v=h8jyNwNPByo%3Ffeature%3Doembed
Последствиями взрыва в доме могут стать как значительные разрушения и уничтожение имущества, так и причинение вреда здоровью людей и даже летальные исходы. Взрыв также вызывает пожар, который увеличивает его разрушительную силу и делает подобное происшествие еще более опасным для людей.
При взрыве в квартире, как правило, выбиваются окна и двери, могут быть разрушены стены и перегородки, в том числе и несущие конструкции. Доступ кислорода увеличивает площадь возгораний.
Как избежать взрыва
Существует два способа избежать такого происшествия, как взрыв газового баллона:
Композитно-полимерные баллоны не боятся коррозии, а стенки емкости при повышении температуры могут стать газопроницаемым. В такой случае газ медленно выходит из баллона и рассеивается, не достигая такой концентрации, чтобы возник пожар. Но главное – это предельная осторожность при обращении с газовыми баллонами.
Ну, началось. Пора уже объявлять конкурс на тему «Кто придумает страшнее и неправдоподобнее».
Во-первых, ВЗРЫВАЮТСЯ (в прямом смысле этого слова) только специально созданные для этого соединения или смеси, которые сами, без участия других веществ, способны разлагаться на газообразные компоненты одновременно выделяя при этом большое количество тепла, то что называется ВЗРЫВЧАТКА.
Во-вторых, очень часто (в большинстве случаев), «взрывом» называют очень быстрое сгорание горючего вещества в атмосфере окислителя. Т.е. для осуществления такого взрыва нужно ГОРЮЧЕЕ ВЕЩЕСТВО и ОКИСЛИТЕЛЬ.
В-третьих, баллоны ни с каким газом (ни с горючими газами, ни с кислородом) НЕ ВЗРЫВАЮТСЯ. Там просто НЕЧЕМУ взрываться. Но если баллон с ЛЮБЫМ газом нагревать (например в костре, или при пожаре), то давление газа будет расти и в конце концов баллон не выдержит и разрушится — треснет, или распадется на несколько осколков, которые давлением того газа, который был в баллоне, раскидает по сторонам. Но это НЕ ВЗРЫВ, так как химический состав ни газа, ни осколков баллона, при этом не изменяется. Это просто механическое разрушение.
Теперь вернемся к быстрому сгоранию горючего вещества в атмосфере окислителя. Взорваться, может только предварительно приготовленная смесь горючего газа (пропана, бутана, метана, водорода, паров бензина, дизтоплива) с окислителем (воздухом, кислородом, окислами азота).
«Предварительно приготовленная» смесь иногда может быть действительно специально приготовлена. Именно это и происходит ежедневно в двигателях миллиардов автомобилей. Но никому не приходит в голову назвать это взрывом. В другом случае также специально готовят смесь и потом ее поджигают («вакуумная бомба»). В этом случае уже все говорят о взрыве.
Но иногда, смесь специально не готовят, а она образуется «несанкционированно», случайно. Например дома на кухне почему-либо погасло пламя горелки, а газ продолжает идти. Он накопится в кухне, перемешается с воздухом, и такая «предварительно подготовленная смесь» при случайном поджигании (от спички, зажигалки при включении или выключении любого электрического прибора или лампочки) может «взорваться».
Аналогично может взорваться предварительно приготовленная взвесь горючих твердых веществ (угля, муки, волокон тканей) с воздухом (и другими окислителями).
Теперь о «байках» про «взрывы кислородных баллонов». Сам по себе кислород НЕ ВЗРЫВАЕТСЯ. Но все горючие вещества, которые на обычном воздухе могут гореть не слишком быстро, в атмосфере чистого кислорода сгорают быстрее. Даже чистое железо в атмосфере кислорода может гореть. Но ведь кислородные баллоны сделаны из специального сплава, устойчивого в атмосфере кислорода, поэтому кислородный баллон не может гореть даже в кислороде. Итак, сам кислород не взрывается, баллон не может гореть даже в кислороде, так чему же там «взрываться»?
Теперь насчет возгорания и опасности масла. Всем известно, что промасленные тряпки если их сложить в кучу, могут «самовозгореться». Это происходит потому, что масло медленно окисляется, при этом выделяется тепло, оно не может «выбраться» наружу из кучи, поэтому температура повышается, окисление идет интенсивнее, температура ещё более повышается и т.д. до тех пор, пока куча не загорится. Но если лежит не куча, а одна промасленная тряпка (рукавица), тонким слоем, то она всё равно окисляется, но очень медленно. И она может лежать год, и не разогревается. Если на нее направить струю чистого кислорода, то скорость окисления увеличится примерно в 5 раз (концентрация кислорода в воздухе около 21 %). В НЕКОТОРЫХ СЛУЧАЯХ это может привести к возгоранию этой промасленной тряпки (рукавицы), но никак НЕ К ВЗРЫВУ. Так что «байки» про взрывы кислородных баллонов, это всего лишь только «байки».
Сначала отделим мух от котлет. Термин «взорваться» относится к следующим ситуациям:
1) Есть специальные взрывчатые вещества, которые могут разлагаться, образуя большое количество газов, которые расширяясь, производят работу (разрушения).
2) Если смешать с воздухом или другим окислителем горючий газ или пыль горючего твёрдого вещества и каким-то образом инициировать реакцию горения, то вся смесь сгорает с огромной скоростью, образуя большое количество горячих газообразных продуктов сгорания, которые расширяясь, производят работу (разрушения).
А вот если любой газ, даже негорючий заключить в замкнутый объём (в баллон), и нагреть, подводя энергию снаружи, то давление будет повышаться, и в конце концов разрушит баллон. Расширяясь, газ раскидает обломки баллона, но это не будет «взрывом», так как никакой химической реакции не было. Это просто будет разрушением баллона (баллон «разорвало»). Аналогично, когда надувают резиновый шарик, велосипедную или автомобильную камеру, и они, не выдержав давления, «лопнут», мы же не называем это явление взрывом.
Так, что кислородный баллон (если его нагреть, подводя тепло снаружи) тоже может «лопнуть», но это не взрыв, и именно «лопание».
Теперь о «байках о взрывах» кислородных баллонов. Существует байка (миф, заблуждение), что если открывать вентиль кислородного баллона в промасленных рукавицах, то обязательно произойдёт взрыв. Это всё от непонимания ситуации. Да известно, что если промасленную ветошь сложить в кучу, то через некоторое время произойдёт самовозгорание. Но в то же время, если то же самое масло просто налить пусть даже в достаточно широкий поддон (противень), то маслу ничего не сделается даже за многие дни и недели. Промасленная ветошь загорается оттого, что ветошь (ткани, нитки) обладают множеством пор, а масло пропитывает ткань, отчего приобретает очень большую поверхность контакта с воздухом (кислородом, содержащимся в воздухе). Поэтому процесс окисления идёт намного интенсивнее, чем в поддоне. Кроме того, ветошь сложена очень плотно, поэтому тело реакции плохо отводится. Ветошь немного нагревается, окисление идёт ещё более интенсивно, и так процесс лавинообразно нарастает, наконец ветошь вспыхивает открытым пламенем.
Если вместо воздуха будет чистый кислород, то процесс окисления пойдёт ещё быстрее. Поэтому, если кислород попадёт на промасленную рукавицу, то она может загореться. Но это всё. Больше ничего не будет. Тепла от загоревшейся рукавицы немного, оно не сможет нагреть баллон до такой степени, чтобы он лопнул, поэтому никакого взрыва не будет.
(или промышленные) – это газы или их смеси, производимые для использования в промышленных и производственных процессах.
Анализ причин взрывов кислородных баллонов. Журнал «ТЕХНИЧЕСКИЕ ГАЗЫ» 4/2004
Взрывы кислородных баллонов, происходящие на различных предприятиях, свидетельствуют о том, что вопросам их безопасной эксплуатации не уделяется достаточного внимания. Положение усугубляется еще и тем, что в последние годы появилось значительное количество небольших предприятий, которые занимаются заправкой кислородных баллонов, используя газификационные установки типа СГУ и приобретая для этих целей на крупных воздухоразделительных станциях жидкий кислород. Делая, в общем, нужное дело, на этих предприятиях почти не обращают внимания на соблюдение требований охраны труда.
2. ПРИЧИНЫ ВЗРЫВОВ КИСЛОРОДНЫХ БАЛЛОНОВ
Главная опасность при работе с кислородом — его высокая химическая активность как окислителя. Большинство горючих веществ и материалов в контакте с кислородом становятся взрыво- и пожароопасными. Опасность возрастает с повышением температуры, давления, скорости истечения и объемной доли кислорода в воздухе. Смеси газообразного кислорода с горючими газами также взрывоопасны. Смазочные вещества и жировые загрязнения поверхностей, контактирующих с кислородом, являются причиной возгорания или, при определенной толщине слоя, причиной взрыва. Скорости горения материалов в кислороде в десятки раз выше, чем в воздушной среде. Конструкционные и уплотнительные неметаллические материалы (фибра, капрон, поликарбонат, резины на основе натуральных каучуков и др.) при появлении источника возгорания (искра, трение и т. п.) могут легко воспламеняться в кислороде высокого давления.
При обследовании кислородонаполнительных станций, а также организаций и предприятий, транспортирующих, снабжающих и использующих кислород, контролирующие органы выявляют самые разнообразные нарушения нормативных актов об охране труда при подготовке баллонов к наполнению, транспортировке и эксплуатации их у потребителей.
При работе с баллонами наиболее часто допускаются такие нарушения: применяются стальные ключи, являющиеся источником искрообразования; наличие масел на вентилях баллонов; не соблюдается время наполнения баллонов (не менее 15 мин), превышается допустимое давление при наполнении; истекающая струя остаточного давления из баллона не проверяется на наличие горючих газов.
ОАО «Криогенмаш» рекомендует для снижения риска взрыва кислородных баллонов перед подсоединением их к наполнительной рампе проводить полный сброс остаточного давления в атмосферу. И хотя эта операция увеличивает общее время заправки баллонов, целесообразно использовать и этот метод. Следует также отметить, что если по каким-либо причинам в баллоне оказалось масло или другие горючие вещества, не определяемые газосигнализатором, то ни анализ остаточного давления газа, ни его сброс перед наполнением не позволят предотвратить возможность взрыва.
Неоднократны случаи, когда баллон без остаточного давления не принимался к заправке на кислородных наполнительных станциях, однако уже через некоторое время этот же баллон привозился повторно с остаточным давлением (водители производили подзаправку баллонов от компрессора воздухом со «следами» масла). В таких случаях рекомендуется баллоны без остаточного давления все же принимать, но с последующей сдачей на переосвидетельствование. К такому потребителю кислорода следует применять административные и финансовые меры воздействия.
Кислородные баллоны относятся к опасным грузам и, хотя минимальное количество 40-литровых баллонов, перевозимых как опасный груз, составляет 25 штук, перевозить даже меньшее количество баллонов следует с соблюдением необходимых мер безопасности в соответствии с «Европейским соглашением о перевозке опасных грузов (ДОПОГ)» и разработанными специализированными организациями на этой основе «Техническими условиями перевозки кислорода сжатого автомобильним транспортом».
Однако и на наполнительных станциях, имеющих более подготовленный персонал, случаются возгорания вентилей и взрывы баллонов. Для примера рассмотрим более подробно взрыв кислородных баллонов, произошедший в мае 2004 г. на ламповом заводе в г.Виннице (ООО «Техногаз»). Кислородная станция была запущена в эксплуатацию в 1980 г. На момент аварии в рабочем состоянии находились две установки: К-0,15 и КжКАж-0,25. Первая работала в газовом режиме, вторая — в газовом кислородном режиме и при необходимости в режиме получения жидкого азота. В качестве реципиентов использовались баллоны большого объема 400 л на давление 20 МПа в количестве более 50 штук. Реципиенты находились на расстоянии 40 м от помещения кислородной станции, были ограждены сетчатым забором с входной калиткой, закрывающейся на замок. Здание наполнительной состояло из следующий помещений:
Здание имело две входные двери 1м ´ 2 м и оконный проем 1,5м ´ 2,5 м.
Стены здания толщиной 380 мм выполнены из кирпича, перекрытие — из бетонных плит с рубероидным покрытием. С правой стороны здание сообщалось с азотной наполнительной станцией открытым проемом, а с левой стороны имело общую глухую стену с помещением электрического распредустройства.
Кислородная рампа стандартная 2´5 баллонов, что при работе от кислородной установки обеспечивало время заправки одной ветви рампы примерно 15 мин. Наполнительная рампа соединялась через запорный вентиль КС7141 диаметром 15 мм с латунным трубопроводом Æ28´4мм с реципиентной системой. Следует отметить, что при такой технологической схеме заправка одной ветви наполнительной рампы из 5 баллонов составляла 3–4 мин.
На момент аварии в 22:00 воздухоразделительные установки не работали, аппаратчик и машинист подготавливали одну из них к запуску. К наполнительной рампе было подключено 27 реципиентов с давлением 17,5–18,0 МПа. Наполнитель баллонов (30 лет, стаж работы наполнителем 3 месяца) подключил 5 баллонов к одной ветви наполнительной рампы и открыл на них вентили. По всей вероятности, в одном из баллонов находилось органическое соединение типа метана, пропана, ацетилена, которое в момент уравнивания давления попало в соседний баллон, имеющий меньшее остаточное давление. После открытия вентиля от реципиентов и рампового вентиля на ветви рампы произошел взрыв одновременно двух баллонов. От разорвавшихся баллонов остались только верхние и нижние части, которые были сданы на экспертизу.
Последствия взрыва — мгновенная смерть наполнителя баллонов, находившегося рядом с баллонами. Потолочное перекрытие площадью 160 м2 полностью обрушилось, передняя стена разрушилась, правая стена получила частичные повреждения (трещины), левая стена помещения, общая с помещением распредустройства, также обрушилась. Возникший пожар (деревянный стол, трубопроводы, рубероид) усугублялся тем, что по кислородопроводу Ø28 x 4мм от реципиентов с давлением 18 МПа продолжал поступать кислород. Судить о температуре в обрушившемся помещении можно по одному обгоревшему баллону, имеющему оплавленное отверстие диаметром примерно 130 мм. Перекрыть подачу кислорода удалось только через 20 мин. Последствия были бы значительно хуже, если бы в помещении находились наполненные баллоны, что привело бы к серии дальнейших взрывов. Специальная комиссия, уже на начальном этапе расследования указала на грубейшие нарушения ТБ и правил эксплуатации при наполнении баллонов кислородом.
Установить доподлинно причину взрыва того или иного кислородного баллона очень сложно, а чаще всего и просто невозможно. Но, в принципе, причина всегда одна и та же — контакт газообразного кислорода с органическим веществом в сочетании с каким-либо дополнительным фактором. А этими факторами являются температура, давление, скорость движения кислорода, детонация, микроискра, которые и могут привести к взрыву. Немалую роль играет и человеческий фактор.
Выполнение всех требования нормативной документов в большей степени обезопасит от взрывов кислородных баллонов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сборник нормативных документов в кислородной промышленности: спр-е изд-е / Сост. В.П. Чижиченко. — К.: Охрана труда, 2001. — 519 с.
2. ДНА ОП 0.00-1.07-94. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (с изменениями и дополнениями). — К.: Госнадзорохрантруда Украины, 1994. — 79с.
3. Типовая инструкция по охране труда при наполнении кислородом баллонов и обращении с ними у потребителей. — М.: ОАО «Гипрокислород», 1991.
4. ПБПРВ-88. Правила безопасности при производстве и потреблении продуктов разделения воздуха. — М.: Металлургия, 1988. — 56 с.
5. Александров Л. К. Правила безопасности при наполнении кислородом баллонов и обращении с ними у потребителей // Технические газы. — 2001. — №3. — С. 58–61.
6. ДСТУ 2448-94. Кислородная резка. Требования безопасности. С изменением № 1 2001г.