Почему взрываются газовые баллоны: основные причины аварий

Хорошо, новость о том, что где-то произошел взрыв газового баллона, которую, к сожалению, мы иногда слышим по телевизору или от друзей, заставляет задуматься о нашей безопасности. И самоуспокоенность, что с нами этого не случится, в данной ситуации неуместна.

Последствия такого взрыва и вызванного им пожара могут быть самыми печальными, причем не только для имущества, но и для здоровья и жизни людей, находящихся поблизости. Мы поможем вам разобраться, почему газовые баллоны могут взорваться, и как, не жертвуя удобством их использования, обезопасить себя от больших неприятностей.

Для этого мы провели исследование характеристик существующих типов отечественных газовых судов, проанализировали причины возникновения взрывов в ряде реальных случаев и изучили компетентные мнения опытных пользователей по этому поводу. Предлагаемую статью можно представить как сборник установленных правил в доступной для понимания форме, что позволяет на практике правильно и безопасно использовать баллонный газ.

Основы газовых баллонов

Незаменимость газовых баллонов в быту с уверенностью может подтвердить значительная часть населения России.

Для многих использование баллонов со сжиженным газом – это не только возможность дополнительного удобства на даче, но и единственный доступный вариант газификации своего жилого дома

На государственном уровне Ростехнадзор выявил общие проблемы использования газовых баллонов, о которых необходимо знать, поскольку они связаны с их безопасным использованием:

  • устаревший парк: около 90% всех баллонов не защищены от переполнения при заправке;
  • отсутствие четкого государственного регулирования обращения баллонов на рынке, что может включать наличие незаконных заправок;
  • необходимость совершенствования и приведения норм технических параметров к международным стандартам.

Несоблюдение этих требований и рекомендаций Европейской комиссии создает трудности в обеспечении безопасности газовых баллонов, используемых в России и импортируемых.

В дополнение к знанию общих проблем, чтобы облегчить представление о причинах, которые привели к взрыву, и условиях, которые могут способствовать этому, будет полезно знать, какие существуют цилиндры, понять устройство, понять некоторые из нюансы из физики взрыва и горения используемой в них смеси.

Типы газовых сосудов

В зависимости от области применения, используемого заряда и способов подключения газовые баллоны могут различаться как по конструкции, так и по материалу, из которого изготовлен корпус.

Для бытовых нужд, как правило, используют металлические (стальные) газовые баллоны или колбы из композитных материалов. У каждого есть свои плюсы и минусы

Наибольшей популярностью пользуются металлические баллоны, как новые, так и старые. Основная причина повышенного спроса на танки этого типа – относительно низкая цена на них и большое количество предложений на рынке, в том числе за счет танков советского производства.

Но именно стальные баллоны подвержены наибольшей опасности взрыва и, следуя принципам безопасности, требуют соблюдения ряда условий при их хранении и эксплуатации. Поэтому остановимся на них подробнее.

Как работает воздушный шар?

По конструкции газовый сосуд напоминает обычную зажигалку, емкость которой также заполнена веществом в двух агрегатных состояниях. Часть резервуара занята газом в жидкой фазе, оставшееся свободное пространство заполнено тем же веществом, но в газообразном виде (функционирует). Через запорное устройство газ поступает в соответствующее оборудование для розжига и использования по назначению.

В стандартную комплектацию газового баллона входят:

  1. Сам газовый баллон или оболочка цилиндрической формы с минимальной толщиной стенок 2 мм.
  2. Баллонный клапан с запорным элементом и маховиком.
  3. Кольцевая опора (башмак), обеспечивающая устойчивое вертикальное положение баллона с газом.
  4. Корпус, защищающий клапан от повреждений и загрязнения во время транспортировки, хранения и эксплуатации.

Крышка прикрепляется к специальной резьбовой части – кольцу горлышка бутылки.

Технически полезным и предохранительным устройством, которым можно оснащать газовые баллоны, является пропановый редуктор в комплекте с манометром

Его использование позволяет снижать, стабилизировать и поддерживать давление смеси на значениях, установленных для конкретного потребителя газа. Этот адаптер легко устанавливается на баллон любого типа.

Газовая смесь для бытовых баллонов

Баллоны заполнены углеводородным газом, смесью пропана и бутана, который закачивается в сосуд под давлением до 15 МПа.

Соотношение этих углеводородов определяет сезонность использования смеси или конкретного региона. Дело в том, что при относительно идентичных основных свойствах пропан и бутан имеют значительную разницу в значениях температур испарения: бутан – 0,5 ° C, пропан – 43 ° C (со знаком минус).

В связи с нецелесообразностью выпуска баллонных газов отдельных марок для каждого региона ГОСТ предусматривает единую пропан-бутановую смесь с определенным процентным содержанием этих газов

Знание принципа смешения углеводородов, используемых на газовых месторождениях, имеет основополагающее значение не только для возможности снизить стоимость топлива (бутан дешевле пропана), но и для снижения, из-за менее интенсивного испарения бутана, риска возникновения давления увеличиваются при значительном повышении температуры окружающей среды. Резкое повышение давления в резервуаре может вызвать его разгерметизацию и, как следствие, взрыв или пожар.

Предпосылки для взрыва

Несмотря на растущие требования к безопасному обращению с баллонами и их качеству, ежегодно в России более 200 человек становятся жертвами взрыва баллонного газа со смертельным исходом, травмы – на порядок больше.

Обобщая информацию производителей газовых баллонов, мы приводим диапазоны давлений, в которых возможно разрушение баллонов:

Объем газового баллона Давление, при котором возможен взрыв, МПа Давление, при котором возможен взрыв, атм
5 литров 15–16 120–160
27 литров 7,5-13 75-130
50 литров 7,5–12 75-120

При уменьшении сопротивления стенок баллона критическое значение давления, приводящее к его разгерметизации, снижается до 5,3 МПа.

Взрыв или возгорание газа

Вы должны понимать, что взрыв и возгорание цилиндра – это не одно и то же. Например, на вопрос о том, может ли бытовой газовый баллон, получивший осколки или пулевое отверстие, взорваться, нельзя ответить однозначно «да.

Газ, выходящий из поврежденного сосуда под давлением, просто сгорит. Для взрыва требуется замкнутое пространство. Это, как правило, сам баллон при определенных условиях или сильно загрязненное помещение

Смесь пропана и бутана с кислородом взрывается в воздухе вне баллона или втягивается после того, как давление внутри баллона сравняется с атмосферным давлением.

Что заставляет газовые баллоны взорваться или загореться?

Цилиндр в зоне пожара

Риск взрыва попавшего в зону горения баллона со смесью газов под давлением очень высок. По ГОСТу максимальная безопасная температура для углеводородного баллона составляет 45 ° С. Понятно, что в очаге пожара она значительно превышает допустимое значение.

Физика процесса следующая. При высокой температуре нагрева смесь в сосуде закипает, и в результате давление внутри него увеличивается. Кроме того, неравномерный нагрев поверхности оболочки ослабляет ее первоначальную прочность и приводит к разрушению стенок.

Обычно из-за высокой остаточной пластической деформации сосуда с газом и его нагрева с одной стороны происходит локальное набухание стенки (отулин). Чаще всего поломка происходит вдоль сварного шва

За счет быстрого испарения и воспламенения углеводород, вытесняемый из цилиндра в жидком и парообразном состоянии, оказывает дополнительное тепловое воздействие в зоне возгорания на все, что его окружает.

Поняв, почему газовые баллоны взрываются при пожаре в доме, следует также знать, как они могут себя вести при нагревании.

Есть два варианта разбивания мяча:

  1. По механике «гидравлика.
  2. Сильные скручивания и большие трещины на дне и скорлупе.

В первом случае жидкая фаза при повышении температуры до 60 ° С заполнит объем сосуда до нормы 85% при давлении 1,5 – 2,5 МПа. Разрушение оболочки произойдет при дальнейшем повышении температуры в помещении до 70 – 75 ° C.

Второй вариант возникает при отсутствии жидкой фазы в емкости, если, например, произошло испарение сжиженной смеси путем разгерметизации запорного устройства, при высоких температурах в условиях пожара.

При любом раскладе осколки взорвавшегося воздушного шара могут с большой скоростью разлететься в разные стороны, создавая угрозу травмирования человека и материального ущерба.

Чрезмерное наполнение баллона газом

Часто заправляют цистерны сжиженным газом, переполняют. Это связано с халатностью или намеренным желанием сэкономить на коэффициенте использования резервуара.

Следует понимать, что превышение давления сжиженного газа в баллоне при заправке выше допустимого уровня может вызвать нарушение его прочности

В емкости должна остаться часть свободного объема – подушка для паровой фазы углеводородов. Безопасный объем такой подушки составляет не менее 15% от общего объема резервуара. При его отсутствии давление в колбе увеличивается на 0,7 МПа с увеличением температуры смеси на каждый градус, что недопустимо по правилам техники безопасности и может привести к перенапряжению корпуса и его разрыву.

Количество закачиваемого в сосуд газа строго регулируется по давлению и массе и не должно превышать 0,425 кг на 1 литр объема резервуара.

Даже при температуре +45 ° C, прогнозируемой ГОСТом, переполненная колба представляет большую опасность вероятности продольного разрыва по длине сварного шва.

Также рекомендуем прочитать другую нашу статью, где мы подробно рассказали о правилах заправки газовых баллонов.

Согреть или охладить стенки сосуда

Пропан-бутановая смесь, имеющая высокий коэффициент расширения, даже при небольшом повышении ее температуры сильно увеличивается в объеме.

Повышение давления в баллоне до критического значения возможно при длительном нагревании бака на солнце, под прямыми лучами

Опасность повышенного давления смеси на стенки колбы существует и в баллоне, установленном рядом с источником тепла.

Помимо утепления, ряд опасностей таит еще и негативное воздействие отрицательных температур. Первый – это повышение хрупкости металла. И второе: необходимо навсегда помнить, что ни в коем случае нельзя переносить длительное время находившийся на морозе корабль в теплое помещение. Резкое повышение температуры углеводородной смеси небезопасно.

Удары и падения цилиндров

Острое механическое воздействие на его стенки может спровоцировать повреждение и возгорание корабля с газом, особенно когда танк находится в условиях низких или, наоборот, чрезмерно высоких температур.

При использовании баллона в аномально холодных условиях механические свойства металла изменяются – упругость стали снижается.

По этой причине сильное воздействие на баллон или его внезапное падение могут повредить уплотнение баллона и способствовать утечке газа, который, смешанный с кислородом и контактирующий с искрой, приведет к детонации газовоздушной смеси смесь

Во втором случае повышение температуры и нагрев газа, содержащегося в колбе, как упоминалось выше, вызывает резкое повышение давления в колбе, что при дальнейшем воздействии на сосуд может привести к его поломке.

Примеси в газе

При попадании в емкость с жидким газом воды и сероводорода существует опасность взрыва. Их высокое содержание в емкости способствует появлению отслоений и дефектов на внутренней металлической поверхности корпуса.

Такие дефекты резервуара возникают, когда в пропане содержится 0,3% или более сероводорода, и могут наблюдаться после двухлетнего периода использования баллона.

Дефект сварного шва

Реже, но возникают проблемы, связанные с разгерметизацией сосудов с газом в зоне возле сварного шва.

При дефекте сварного шва может произойти ослабление его рабочего участка, концентрация напряжений и, как следствие, раскрытие продольных или кольцевых швов

Общая целостность оболочки может быть сохранена при разрыве дефектного сварного шва.

Сценарии последствий взрыва воздушного шара

Вышеупомянутые причины взрыва или возгорания газовых баллонов могут по-разному привести к следующим опасным сценариям.

Разрыв цилиндра и взрыв пламени

Взрыв баллона и возгорание пропан-бутана опасны из-за влияния следующих факторов:

  • столб сильного пламени, который быстро увеличивает площадь возгорания;
  • высокая температура пожара в центре взрыва;
  • токсичность продуктов сгорания.

Поражение может произойти и от удушья, из-за значительного уменьшения кислорода при сильной концентрации вредных газов.

Исследования показали, что герметизация 50-литрового газового баллона со сжиженным газом, попавшим в зону пожара, разрушается менее чем за 5 минут. Следовательно: вспышка огня с выбросом «огненного шара», достигающего в диаметре 10 м

Обычно разрыв сосуда происходит по его боковой части.

Вторичные вредные последствия взрыва

Вторичными, но не менее серьезными вредными последствиями при взрыве баллона являются:

  • разделение клапанов;
  • воздействие волны сжатия или ударной волны;
  • повреждение осколками элементов снаряда.

Обломки воздушного шара и его отдельные элементы могут лететь очень далеко, нанося урон в радиусе до 250 метров и достигая высоты тридцати метров.

Опасность утечки газа

Опасность утечки пропана из поврежденного контейнера заключается в том, что в помещении очень быстро и в больших объемах создается взрывоопасная концентрация смеси углеводородов и кислорода, намного быстрее, чем утечка жидких горючих веществ.

Сильную утечку смеси из воздушного шара или неисправный запорный клапан можно определить по запаху или по уху – звук похож на тот, который мы слышим, когда воздушный шар быстро спускается.

При подозрении на утечку газа или для проверки ее отсутствия достаточно будет нанести мыльный раствор на баллон с помощью губки и определить место разгерметизации по образовавшимся пузырькам

При утечке газа необходимо прикрыть место разгерметизации мокрой тряпкой, аккуратно вывести емкость на улицу и вызвать газовиков.

С 2016 года техническими нормативами предусмотрена обязательная установка газовой сигнализации в новых домах. Для домов, построенных ранее, это правило носит рекомендательный характер, но преимущества этого устройства, особенно в домах, где используется баллонный газ, не подлежат сомнению.

Дело в том, что плотность углеводородной смеси больше плотности воздуха. Если уплотнение баллона, герметизирующее оборудование или соединительная трубка сломаны, газ начинает скапливаться на дне, и его запах может быть обнаружен не сразу. Вот почему пропановая смесь, выброшенная в воздух из поврежденного газового баллона, часто взрывается в домах от любой искры, оставаясь незамеченной.

Основы безопасного обращения с баллонами

Перед установкой баллона и подключением его к газовым приборам в первую очередь необходимо убедиться в отсутствии повреждений, ржавчины на корпусе и исправном состоянии клапана.

Допускается использование только сертифицированных баллонов, поставляемых специализированными организациями, имеющими бумажный паспорт на все рабочие циклы и соответствующую маркировку, нанесенную методом ударной метки

К основным техническим требованиям, которые необходимо соблюдать при эксплуатации цилиндров, относятся:

  1. Все баллоны, кроме одного (пять литров для подключения к газовой плите), необходимо устанавливать в пристройках вне зданий и на расстоянии не менее 5 м от входа в здания.
  2. Исключая хранение баллонов в жилых комнатах, подвалах и на чердаках.
  3. Не размещайте баллоны на расстоянии менее 1 м от нагревательных приборов и 5 м от открытого огня.

К очевидным, но часто забываемым мерам безопасности при эксплуатации судов на газе следует отнести и привести к строгому выполнению:

  1. Не помещайте зажженные спички или зажигалки рядом с баллоном, чтобы проверить отсутствие утечек газа.
  2. использование открытого огня для нагрева редуктора или клапана строго запрещено. Для этих целей разрешена только горячая вода.
  3. Если в комнате обнаружен газ, не включайте никакие электроприборы, в том числе свет, и не выключайте их. Температура искры в розетке или выключателе может достигать тысяч градусов.
  4. Не пытайтесь самостоятельно ремонтировать запорные клапаны и другие элементы конструкции цилиндра.

Кроме того, необходимо строго соблюдать сроки, предписанные производителем для использования баллонов. Срок эксплуатации судов, изготовленных до декабря 2014 года, составляет 40 лет.

При отсутствии информации о разрешенном сроке использования газовых баллонов, выпущенных после указанной даты, и при отсутствии сопроводительной документации Ростехнадзор рекомендует учитывать срок хранения баллона 20 лет.

совершенно невозможно перевозить газовые баллоны с использованием клапана в качестве герметизирующего устройства. Это может вызвать разгерметизацию или поломку стопорного устройства

Безопасной альтернативой стальным газовым баллонам являются самые современные сосуды из полимерных композитов: евробаллоны. Их бутылки защищены полиэтиленовой пленкой, в них не накапливается статическое электричество. Взрывобезопасность композитных баллонов гарантируется оснащением их предохранительными устройствами нового поколения: плавкой вставкой и обратным клапаном избыточного давления.

Выводы и полезные видео по теме

Причины взрывов газовых баллонов на примерах реальных фактов и что можно и что нельзя делать при их использовании:

Как правильно использовать газовые баллоны в быту и каким требованиям они должны соответствовать:

При всех имеющихся факторах риска, сопровождающих работу газового оборудования, нет причин поддаваться страху и отказываться от удобства использования их в повседневной жизни.

Теоретические знания причин и условий, сопровождающих взрыв бытовых газовых баллонов, призваны помочь преодолеть этот страх. А соблюдение вышеперечисленных норм их безопасного использования послужит надежной страховкой от серьезных последствий взрыва газа и пожара.

Если у вас есть ценная информация, которая может дополнить наш материал, поделитесь ею с другими посетителями сайта – оставьте свои комментарии в блоке ниже. Там же вы можете задать интересующие вопросы по теме статьи.

Источник – https://sovet-ingenera.com/gaz/safety/vzryv-ballona-s-gazom.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: