Dlaczego butle z gazem eksplodują: główne przyczyny i środki zapobiegawcze

Zgadzam się, wiadomość, że gdzieś eksplodowała butla z gazem, którą niestety czasami słyszymy w telewizji lub od znajomych, każe nam pomyśleć o własnym bezpieczeństwie. I nie ma miejsca na samozadowolenie, że w tej sytuacji nas to nie spotka.

Konsekwencje, jakie powoduje taka eksplozja i wywołany nią pożar, mogą być najtragiczniejsze i to nie tylko dla mienia, ale także dla zdrowia i życia znajdujących się w pobliżu osób. Pomożemy Ci zrozumieć, dlaczego butle z gazem mogą eksplodować i jak, nie rezygnując z wygody ich użytkowania, możesz uchronić się przed dużymi problemami.

W tym celu przeprowadziliśmy badanie cech istniejących typów domowych zbiorników gazowych, przeanalizowaliśmy przyczyny wybuchów w wielu rzeczywistych przypadkach i przestudiowaliśmy kompetentne opinie doświadczonych użytkowników na ten temat. Proponowany artykuł można przedstawić jako zestawienie, przedstawionych w zrozumiałej formie, zestawów zasad, które pozwalają w praktyce na prawidłowe i bezpieczne stosowanie gazu w butlach.

Podstawowe informacje o butlach gazowych

Niezbędność butli z gazem w życiu codziennym może z pewnością potwierdzić znaczna część rosyjskiego społeczeństwa.

Dla wielu osób korzystanie z butli z gazem skroplonym to nie tylko szansa na posiadanie dodatkowych udogodnień w kraju, ale jedyna dostępna możliwość zgazowania budynku mieszkalnego

Na poziomie państwowym Rostechnadzor zidentyfikował ogólne problemy związane z użytkowaniem zbiorników gazowych, o których należy pamiętać, ponieważ są one związane z ich bezpiecznym użytkowaniem:

• przestarzały tabor - około 90% wszystkich cylindrów nie jest zabezpieczonych przed przepełnieniem podczas tankowania;
• brak jasnych regulacji rządowych w zakresie obrotu butlami na rynku, co obejmuje obecność nielegalnych wkładów;
• konieczność doskonalenia i dostosowania parametrów technicznych do standardów międzynarodowych.

Niezastosowanie się do tych wymagań i zaleceń Komisji Europejskiej powoduje trudności w zapewnieniu bezpieczeństwa produktów w postaci butli gazowych stosowanych w Rosji i importowanych.

Oprócz znajomości ogólnych problemów, aby łatwiej wyobrazić sobie przyczyny prowadzące do wybuchu i warunki, które mogą do tego przyczynić się, przydatna będzie wiedza, jakie istnieją butle, zrozumienie urządzenia i zrozumienie niektórych niuansów fizyki wybuchu i spalania stosowanej w nich mieszaniny.

Rodzaje zbiorników gazowych

W zależności od zastosowania, użytego wypełniacza i sposobu łączenia, zbiorniki gazowe mogą różnić się zarówno strukturą, jak i materiałem, z którego wykonany jest korpus.

Na potrzeby domowe z reguły stosuje się metalowe (stalowe) zbiorniki na gaz lub kolby wykonane z materiałów kompozytowych. Każdy z nich ma swoje zalety i wady

Najpopularniejsze są cylindry metalowe, zarówno nowe, jak i stare naczynia. Główną przyczyną zwiększonego popytu na czołgi tego typu jest ich stosunkowo niska cena oraz duża liczba ofert na rynku, m.in. ze względu na czołgi produkowane jeszcze w czasach sowieckich.

Jednak to właśnie butle stalowe są narażone na największe ryzyko wybuchu i kierując się zasadami bezpieczeństwa, wymagają zachowania szeregu warunków podczas ich przechowywania i eksploatacji. Dlatego zastanowimy się nad nimi bardziej szczegółowo.

Jak zbudowany jest balon?

Konstrukcja zbiornika na gaz przypomina zwykłą zapalniczkę, której pojemnik również jest wypełniony substancją w dwóch stanach skupienia. Część złoża zajmuje gaz w fazie ciekłej, pozostałą wolną przestrzeń wypełnia ta sama substancja, ale w postaci gazowej (roboczej). Poprzez urządzenie odcinające gaz dostaje się do odpowiedniego sprzętu w celu zapłonu i wykorzystania zgodnie z jego przeznaczeniem.

Standardowe opakowanie butli gazowej obejmuje:

1. Sam zbiornik gazowy, czyli skorupa, ma kształt cylindryczny i minimalną grubość ścianki 2 mm.
2. Zawór balonowy z elementem blokującym i pokrętłem.
3. Podpora pierścieniowa (but) zapewniająca stabilną pionową pozycję butli z gazem.
4. Obudowa chroniąca zawór przed uszkodzeniem i zanieczyszczeniem podczas transportu, przechowywania i eksploatacji.

Nakrętka jest przymocowana do specjalnej gwintowanej części - pierścienia szyjki cylindra.

Przydatnym technicznie i zabezpieczającym urządzeniem, które można wyposażyć w butle z gazem, jest reduktor propanu w komplecie z manometrem.

Jego zastosowanie pozwala obniżyć, ustabilizować i utrzymać ciśnienie mieszanki w wartościach zadanych dla konkretnego odbiorcy gazu.Adapter ten można łatwo zainstalować na dowolnym typie cylindra.

Mieszanka gazowa do butli domowych

Wypełniaczem cylindrów jest gaz węglowodorowy – mieszanina propanu i butanu, która jest pompowana do zbiornika pod ciśnieniem do 15 MPa.

Stosunek tych węglowodorów determinuje sezonowość stosowania mieszaniny lub konkretny region. Faktem jest, że przy stosunkowo identycznych podstawowych właściwościach propan i butan mają znaczną różnicę temperatur parowania: butan – 0,5°C, propan – 43°C (ze znakiem minus).

Ze względu na niepraktyczność produkcji poszczególnych marek gazu w butlach dla każdego regionu, GOST zapewnia ujednoliconą mieszaninę propan-butan z pewnym procentem tych gazów

Znajomość zasady mieszania węglowodorów stosowanych w zbiornikach gazu jest kluczowa nie tylko dla możliwości obniżenia kosztów paliwa (butan jest tańszy od propanu), ale także dla zmniejszenia, ze względu na mniej intensywne odparowywanie butanu, ryzyka wysokiego powstawanie ciśnienia ze znacznym wzrostem temperatury otoczenia. Gwałtowny wzrost ciśnienia w zbiorniku może spowodować jego rozhermetyzowanie i odpowiednio eksplozję lub pożar.

Warunki wybuchu

Pomimo rosnących wymagań dotyczących bezpiecznego obchodzenia się z butlami i ich jakości, co roku w Rosji ponad 200 osób staje się śmiertelnymi ofiarami wybuchów gazu w butlach, a znacznie więcej zostaje rannych.

Podsumowując informacje od producentów zbiorników gazowych, przedstawiamy zakresy ciśnień, w jakich możliwe jest zniszczenie kolb:

W miarę zmniejszania się wytrzymałości ścianek kolby wartość ciśnienia krytycznego prowadzącego do jej rozprężenia maleje do 5,3 MPa.

Wybuch lub spalanie gazu

Musisz zrozumieć, że eksplozja i zapłon cylindra to nie dokładnie to samo. Na przykład na pytanie, czy domowa butla z gazem, która otrzymała odłamek lub dziurę po kuli, może eksplodować, nie da się odpowiedzieć jednoznacznym „tak”.

Gaz ulatniający się z uszkodzonego zbiornika ciśnieniowego po prostu się spali. Eksplozja wymaga zamkniętej przestrzeni. Jest to z reguły sam cylinder, pod pewnymi warunkami, lub silnie zagazowane pomieszczenie

Mieszanina propanu-butanu i tlenu znajdująca się w powietrzu na zewnątrz butli lub wciągnięta do jej wnętrza eksploduje, gdy ciśnienie wewnątrz kolby zrówna się z ciśnieniem atmosferycznym.

Co powoduje eksplozję lub spalenie butli z gazem?

Cylinder w strefie pożaru

Zagrożenie wybuchem pojemnika znajdującego się w strefie spalania, w którym znajduje się mieszanina gazów pod ciśnieniem, jest bardzo wysokie. Według GOST maksymalna bezpieczna temperatura butli węglowodorowej wynosi 45°C. Oczywiste jest, że w źródle pożaru znacznie przekracza on dopuszczalny limit.

Fizyka procesu jest następująca. W wysokich temperaturach ogrzewania mieszanina w naczyniu wrze i odpowiednio wzrasta w niej ciśnienie. Ponadto nierównomierne nagrzewanie powierzchni skorupy osłabia jej początkową wytrzymałość i prowadzi do zniszczenia ścian.

Zwykle na skutek dużego szczątkowego odkształcenia plastycznego naczynia za pomocą gazu i jego nagrzewania, po jednej stronie następuje miejscowe pęcznienie ścianki (wybrzuszenie). Pęknięcie najczęściej występuje wzdłuż szwu spawalniczego

Szybko odparowujący i zapalający się węglowodór wyrzucany z butli w stanie ciekłym i parowym powoduje dodatkowy efekt termiczny w strefie pożaru na wszystko wokół.

Rozumiejąc, dlaczego butle z gazem eksplodują podczas pożaru w domach, powinieneś także wiedzieć, jak mogą się zachować po podgrzaniu.

Istnieją dwie możliwości rozerwania kolby:

1. Według mechaniki „hydraulicznej”.
2. Poważne skręcenie i powstanie dużego pęknięcia na dnie i skorupie.

W pierwszym przypadku faza ciekła wraz ze wzrostem temperatury do 60 ° C wypełni objętość naczynia do normy 85% przy ciśnieniu 1,5 - 2,5 MPa. Zniszczenie skorupy nastąpi wraz z dalszym wzrostem temperatury w pomieszczeniu do 70 – 75°C.

Druga opcja ma miejsce, gdy w naczyniu nie ma fazy ciekłej, jeśli np. Odparowanie skroplonej mieszaniny nastąpiło w wyniku rozhermetyzowania urządzenia odcinającego w podwyższonych temperaturach w warunkach pożaru.

W każdym scenariuszu fragmenty pękniętej butli mogą odlecieć z dużą prędkością w różnych kierunkach, stwarzając ryzyko obrażeń osób i szkód materialnych.

Nadmierne napełnienie butli gazowej

Często podczas napełniania pojemników skroplonym gazem są one przepełnione. Dzieje się tak na skutek zaniedbania lub celowo, chcąc zaoszczędzić na stopniu wykorzystania zbiornika.

Należy rozumieć, że przekroczenie dopuszczalnego ciśnienia skroplonego gazu w kolbie podczas jej napełniania może spowodować naruszenie jej wytrzymałości

W pojemniku powinna pozostać część wolnej objętości - poduszka dla fazy gazowej węglowodorów. Bezpieczna objętość takiej poduszki wynosi co najmniej 15% całkowitej objętości zbiornika.W przypadku jego braku ciśnienie w kolbie wzrasta o 0,7 MPa wraz ze wzrostem temperatury mieszaniny o każdy stopień, co jest niedopuszczalne w świetle norm bezpieczeństwa i może prowadzić do przeciążenia płaszcza i jego pęknięcia.

Ilość gazu wtłaczanego do naczynia jest ściśle regulowana pod względem ciśnienia i masy i nie powinna przekraczać 0,425 kg na 1 litr objętości zbiornika.

Nawet w temperaturze +45°C zalecanej przez GOST przepełniona kolba stwarza duże niebezpieczeństwo pęknięcia wzdłużnego wzdłuż spoiny.

Polecamy również przeczytać nasz drugi artykuł, w którym szczegółowo omówiliśmy zasady napełnianie butli z gazem.

Ogrzewanie lub chłodzenie ścian naczynia

Mieszanina propan-butan, posiadająca duży współczynnik rozszerzalności, znacznie zwiększa swoją objętość już przy niewielkim wzroście jej temperatury.

Zwiększenie ciśnienia w butli do wartości krytycznej jest możliwe przy długotrwałym ogrzewaniu naczynia na słońcu, pod bezpośrednim promieniowaniem

Niebezpieczeństwo wzrostu ciśnienia mieszaniny na ściankach kolby istnieje również w cylindrze zainstalowanym obok źródła ciepła.

Oprócz ogrzewania wiele zagrożeń wiąże się również z negatywnymi skutkami ujemnych temperatur. Pierwszym z nich jest wzrost kruchości metalu. Po drugie, musisz zawsze pamiętać, że pod żadnym pozorem nie należy wnosić naczynia, które przez długi czas było narażone na zimno, do ciepłego pomieszczenia. Gwałtowny wzrost temperatury mieszaniny węglowodorów jest niebezpieczny.

Uderzenia i upadki cylindrów

Uszkodzenie i zapalenie zbiornika z gazem może być spowodowane nagłym uderzeniem mechanicznym w jego ścianki, zwłaszcza gdy zbiornik znajduje się w warunkach niskich lub odwrotnie, ekstremalnie wysokich temperatur.

Podczas używania cylindra w wyjątkowo zimnych warunkach zmieniają się właściwości mechaniczne metalu - spada udarność stali.

Z tego powodu silne uderzenie w butlę lub jej mocny upadek może uszkodzić uszczelkę naczynia i przyczynić się do uwolnienia gazu, który po zmieszaniu z tlenem i w kontakcie z iskrą doprowadzi do detonacji gazu- mieszanina powietrza

W drugim przypadku podniesienie temperatury i podgrzanie gazu zawartego w kolbie, jak powiedziano, gwałtownie zwiększa jej ciśnienie, co przy dodatkowych uderzeniach uderzeniowych w naczynie może spowodować jego rozerwanie.

Obce zanieczyszczenia w gazie

Niebezpieczeństwo wybuchu czai się, gdy woda i siarkowodór przedostaną się do naczynia z ciekłym gazem. Ich wysoka zawartość w zbiorniku przyczynia się do powstawania rozwarstwień i wybrzuszeń na wewnętrznej metalowej powierzchni płaszcza.

Takie defekty naczyniowe powstają, gdy w propanie znajduje się 0,3% lub więcej siarkowodoru i można je zaobserwować już po dwóch latach użytkowania butli.

Wada spoiny

Mniej powszechne, ale spotykane są problemy związane z rozszczelnieniem zbiorników gazowych w strefie wpływu ciepła.

Jeżeli spoina jest wadliwa, może nastąpić osłabienie jej odcinka roboczego, koncentracja naprężeń i w efekcie rozwarcie szwu wzdłużnego lub obwodowego

Ogólna integralność skorupy może zostać zachowana w przypadku pęknięcia wadliwej spoiny.

Scenariusze skutków eksplozji butli

Powyższe przyczyny wybuchu lub pożaru zbiorników gazowych mogą na różne sposoby wywołać następujące niebezpieczne scenariusze.

Pęknięcie cylindra i emisja płomienia

Wybuch butli i zapłon propanu-butanu są niebezpieczne z następujących powodów:

• kolumna silnego płomienia, szybko zwiększająca obszar ognia;
• wysoka temperatura pożaru u źródła wybuchu;
• toksyczność produktów spalania.

Uszkodzenia mogą również wystąpić w wyniku uduszenia, ze względu na znaczny spadek zawartości tlenu przy ostrym stężeniu szkodliwych gazów.

Przeprowadzone badania wykazały, że uszczelnienie 50-litrowego naczynia gazowego zawierającego skroplony gaz w czasie pożaru pęka w czasie krótszym niż 5 minut. W rezultacie następuje błysk ognia z wyzwoleniem „kuli ognia” osiągającej średnicę 10 m

Zwykle naczynie pęka wzdłuż boku.

Wtórne szkodliwe skutki eksplozji

Drugorzędnymi, ale nie mniej poważnymi, szkodliwymi konsekwencjami eksplozji butli są:

• separacja zaworów;
• wpływ fali kompresyjnej lub fali uderzeniowej;
• uszkodzenia od fragmentów elementów powłoki.

Fragmenty cylindra i oderwanych od niego elementów mogą odlecieć na bardzo dużą odległość, powodując zniszczenia w promieniu do 250 m i wznieść się na wysokość trzydziestu metrów.

Niebezpieczeństwo wycieku gazu

Niebezpieczeństwo wycieku propanu z uszkodzonego pojemnika polega na tym, że w pomieszczeniu bardzo szybko i w dużych ilościach powstaje wybuchowe stężenie mieszaniny węglowodorów i tlenu - znacznie szybciej niż w przypadku wycieków ciekłych substancji palnych.

Silny wyciek mieszanki z kolby lub uszkodzony zawór odcinający można wykryć węchem lub słuchem – dźwięk jest podobny do tego, jaki słyszymy przy szybkim opróżnianiu balonu.

Jeśli podejrzewasz wyciek gazu lub w celu kontrolowania jego braku, wystarczy za pomocą gąbki nanieść na butlę roztwór mydła i określić miejsce rozprężenia za pomocą tworzących się pęcherzyków

W przypadku wycieku gazu należy zakryć miejsce wycieku mokrą szmatką, ostrożnie wynieść naczynie na zewnątrz i wezwać gazowników.

Od 2016 roku przepisy techniczne przewidują obowiązkową instalację alarmów gazowych w nowych domach. Dla wcześniej wybudowanych mieszkań norma ta ma charakter doradczy, jednak zalety tego urządzenia, zwłaszcza w domach korzystających z gazu w butlach, są niewątpliwe.

Faktem jest, że gęstość mieszaniny węglowodorów jest większa niż gęstość powietrza. Jeśli uszczelka kolby, urządzenie odcinające lub wąż łączący zostaną uszkodzone, na dnie zacznie gromadzić się gaz, a jego zapach może nie być natychmiast wyczuwalny. Właśnie dlatego mieszanina propanu uwolniona do powietrza z uszkodzonej butli z gazem często wybucha w domach od jakiejkolwiek iskry, niezauważona.

Podstawy bezpiecznego obchodzenia się z butlami

Przed zamontowaniem cylindra i podłączenie go do urządzeń gazowych pierwszą rzeczą do zrobienia jest upewnienie się, że na korpusie nie ma uszkodzeń, rdzy i że zawór jest w dobrym stanie.

Stosowane będą wyłącznie butle certyfikowane, dostarczane przez wyspecjalizowane organizacje, posiadające papierowy paszport na wszystkie cykle pracy oraz odpowiednie oznaczenia naniesione metodą stemplowania udarowego.

Główne wymagania techniczne, które należy spełnić podczas obsługi cylindrów, obejmują:

1. Wszystkie butle, z wyjątkiem jednej (pięciolitrowej do podłączenia do kuchenki gazowej), należy zainstalować w budynkach gospodarczych na zewnątrz budynków i w odległości nie mniejszej niż 5 m od wejścia do nich.
2. Unikaj przechowywania butli w pomieszczeniach mieszkalnych, piwnicach i na strychach.
3. Nie umieszczać butli bliżej niż 1 m od urządzeń grzewczych i 5 m od otwartego ognia.

Oczywiste, ale często zapominane środki bezpieczeństwa podczas korzystania z jednostek pływających na gaz obejmują i muszą być ściśle przestrzegane:

1. Nie zbliżaj zapalonej zapałki ani zapalniczki do butli w celu sprawdzenia, czy nie ma wycieków gazu.
2. Ściśle wykluczaj używanie otwartego ognia do podgrzewania przekładni lub zaworu. Do tych celów można używać wyłącznie gorącej wody.
3. Jeżeli w pomieszczeniu zostanie wykryty gaz, nie należy włączać i wyłączać żadnych urządzeń elektrycznych, w tym oświetlenia. Temperatura iskry w gniazdku lub przełączniku może sięgać nawet tysiąca stopni.
4. Nie próbuj samodzielnie naprawiać zaworów odcinających i innych elementów konstrukcyjnych cylindra.

Ponadto należy ściśle przestrzegać ram czasowych użytkowania butli zalecanych przez producenta. Statki wyprodukowane przed grudniem 2014 roku mogą służyć przez 40 lat.

W przypadku braku informacji o dozwolonym okresie użytkowania butli gazowych wyprodukowanych po tej dacie i bez dołączonej dokumentacji Rostechnadzor zaleca przyjęcie 20 lat jako okresu trwałości butli.

Surowo zabrania się przewożenia butli z gazem, wykorzystując zawór jako element przytrzymujący. Może to spowodować obniżenie ciśnienia lub uszkodzenie urządzenia blokującego.

Bezpieczną alternatywą dla stalowych butli gazowych są nowocześniejsze zbiorniki polimerowo-kompozytowe – Eurocylindery. Ich kolby zabezpieczone są plastikową obudową i nie kumulują elektryczności statycznej. Bezpieczeństwo wybuchowe butli kompozytowych zapewnia się poprzez wyposażenie ich w urządzenia zabezpieczające nowej generacji – łącznik topikowy i zawór zwrotny do spuszczania wysokiego ciśnienia.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Powody wybuchów butli z gazem na przykładach z życia wziętych oraz co można, a czego nie można zrobić przy ich użyciu:

Jak prawidłowo używać butli gazowych w domu i jakie wymagania muszą spełniać:

Przy wszystkich istniejących czynnikach ryzyka towarzyszących eksploatacji urządzeń gazowych nie ma powodu ulegać strachowi i rezygnować z wygody korzystania z nich w życiu codziennym.

Teoretyczna wiedza na temat przyczyn i warunków towarzyszących wybuchowi domowych butli z gazem ma pomóc przezwyciężyć ten strach. A przestrzeganie określonego zestawu norm dotyczących ich bezpiecznego użytkowania będzie niezawodnym zabezpieczeniem przed poważnymi konsekwencjami wybuchu gazu i pożaru.

Jeśli posiadasz cenne informacje, które mogą uzupełnić nasz materiał, podziel się nimi z innymi odwiedzającymi witrynę - zostaw swój komentarz w bloku poniżej. Tam możesz zadawać pytania dotyczące tematu artykułu.