Взрыв баллона под давлением

Причины взрыва газовых баллонов

Баллоны со сжиженным газом могут взорваться по нескольким причинам. Во-первых, нельзя допускать, чтобы они нагревались. Когда температура повышается, газ начинает расширяться. Следом за температурой и пропорционально её повышению растёт и давление внутри баллона.

Во-вторых, взрыв может произойти, если неисправна винтовая нарезка, расположенная на горловине баллона. В этом случае вентиль может вырвать, после чего газ начнёт быстро выходить из ёмкости.

В-третьих, выходящий из баллона газ, смешиваясь с воздухом, может взорваться, если поблизости окажется источник воспламенения. Когда газ выходит из баллона, ёмкость под воздействием реактивной силы струи газа начинает перемещаться в пространстве с высокой скоростью.

В-четвёртых, взрыв может произойти, если баллон упадёт со значительной высоты или ударится о твёрдую поверхность или предмет.

Что происходит при взрыве газового баллона

При взрыве газовых баллонов разрушаются не только сами ёмкости и рядом расположенное оборудование. Зачастую разрушению подвергает всё здание.

В результате неправильной эксплуатации баллонов специалисты получают производственные травмы. Это могут быть ожоги, механические повреждения и отравление.

Поэтому прежде чем заправить газовый баллон, необходимо убедиться в его полной исправности. Каждая ёмкость, в которой будет храниться газ, должна пройти освидетельствование в Гостехнадзоре. Специалисты этого ведомства осматривают как наружную, так и внутреннюю поверхность баллона, проверяют его вес и вместительность, проводят испытания под давлением, которое в полтора-два раза превышает показатели рабочего давления ёмкости.

Баллоны проверяются на наличие коррозии, трещин, вмятин и других повреждений. Запрещается наполнять ёмкости, на внешней поверхности которых обнаружены какие-либо повреждения. Также нельзя заправлять баллоны, неокрашенные в цвет, соответствующий газу, который в нём будет храниться.

Важным моментом, препятствующим взрыву газового баллона, также является соблюдение норм наполнения. Если баллоны будут переполнены, то под воздействием нагревательных приборов или солнечного света они могут взорваться.

В производственных помещениях, где будут выполняться работы с использованием газовых баллонов, должна быть установлена хорошая вентиляция, позволяющая проветривать помещение и в рабочее, и в нерабочее время. Безопасность использования ёмкостей с газом также зависит от герметичности всей аппаратуры, шлангов, трубопроводов.

Причины взрывов баллонов и их предупреждение

На пищевых предприятиях применяются разнообразные, предназначенные для хранения, перевозки и использования сжатых (N₂,О₂,воздуха, сероводорода), сжиженных (NH₃,SO₂,CO₂, холодильные агенты) и растворенных (ацетилен) газами, давление в которых составляет 30-150 атм. На предприятиях ПМП используются стальные баллоны для ацетилена, кислорода, углекислоты, аммиака, горючих газов, окрашенных в зависимости от находящихся в них газов в определенный цвет.

Причины взрывов баллонов могут быть общими для всех баллонов, а также специфические для отдельных из них:

К общим причинам относятся:

1.Наличие микротрещин и коррозии, которые снижают прочность баллонов.

2.Удары или падение баллонов, особенно при высоких или низких температурах, т.к. в первом случае резко возрастает давление в баллоне за счет нагревания содержащегося в нем газа, а во втором–возникает хрупкость металла.

Взрывы баллонов от ударов ,падений предупреждаются путем повышения их механической прочности за счет использования специальных материалов и способов изготовления ,контроля качества изготовления , снабжения предохранительными колпаками и опорными башмаками ,соблюдением правил транспортирования и эксплуатации. Для изготовления баллонов применяют бесшовные трубы из углеродистой стали. А для баллонов низкого давления (до 3 МПа) допускается применение сварных баллонов.

3.Переполнение баллонов сжиженным газом без оставления свободного нормируемого объема около 10% всего объема баллона.

4.Влияние высоких температур. Под воздействием высоких температур, солнечных лучей происходит резкое увеличение давления в баллоне, например, при повышении температуры с 10 до 50 0 С в аммиачном баллоне давление возрастает с 6 атм до 600, происходит его разрушение, т.к. допустимое давление аммиачного баллона 100 атм. Поэтому расстояние от отопительных приборов не менее 1,0 м, от открытого огня – 5 м.

Давление в баллоне определяется по формуле: P= *(t₁-t₂)

α- коэффициент теплового объемного расширения;

β- коэффициент объемного сжатия ;

t₁,t₂ — начальная и конечная температура баллона , 0 С

5.Ошибочное заполнение баллона другим газом. Поэтому для предупреждения взрывов из-за неправильного или быстрого отбора газа баллоны снабжаются вентилем, через который происходит наполнение или удаление газа. Вентиль баллона защищает при помощи колпака. Вентили имеют разную резьбу: для инертных газов и кислорода вентили имеют правую, а горючие – левую резьбу, а для ацетона – хомут. Кроме того, баллоны маркируются, т.е. окрашиваются в разные цвета, снабжаются соответствующими надписями и полосами.

Н-р, азот: окраска баллона чёрная, надпись азот, цвет надписи жёлтый, цвет полосы коричневый; сернистый ангидрид: баллон чёрный, надпись сернистый, цвет надписи белый, цвет полосы жёлтый.

Быстрое накопление или отбор газа из баллонов, сопровождается резким нагревом газа. Так при быстром отборе СО₂ резко превращается в снег с температурой -79 0 С, что приводит к обморожениям. Поэтому отбор газа осуществляется при помощи редуктора (два манометра и предохранительный клапан).

6.Длительное хранение баллонов. Температура на складах баллонов 0 С.

Специфические причины:

1.Попадание масла на вентиль кислородных баллонов, т.к. в результате окисления масла может произойти его воспламенение и взрыв.

2.Наличие ржавчины или окалины в неисправном баллоне, при движении которых могут возникнуть искры и накапливаться статическое электричество с последующим искрообразование, могущим вызвать взрыв кислорода в баллоне;

3.Быстрый отбор газа из баллона, что может вызвать искрообразование в струе О₂.

4.Низкое качество пористой массы ацетиленовых баллонов, быстрый отбор газа из баллона, что может вызвать вынос ацетона. Ацетилен в обычных баллонах (без пористой массы) взрывается при давлении более 0,1 МПа. Поэтому для снижения его взрывоопасности применяются стальные баллоны, заполненные пористой массой (буковый уголь) пропитанной ацетоном, при давлении – 2 МПа.

Стандартные баллоны разделяются на 5 типов.

Газовые баллоны и их постоянные взрывы

Взрыв в жилом доме в Усть-Куте который унес жизнь человека произошел в результате проведения монтажных работ по установке натяжных потолков, на пикабу возникла целая цепь дискуссий по поводу этого происшествия и в частности применения в быту металлических газовых баллонов.

Так почему же они взрываются? И как избежать этого взрыва.

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.

Читать еще: Инфаркт миокарда что это симптомы и лечение

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

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.

Как часто взрываются баллоны

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:

1. Баллоны не проходили освидетельствование(испытания и опрессовку).

2. Заправка на таких АГЗС, которые оценивают наполнение баллона не по давлению в нем, а по весу наполняемой емкости.

3. Размещение баллонов газа в жилых помещениях или иных помещениях, находящихся в общем пользовании.

Последствия взрыва газового баллона

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:

1. Соблюдать правила техники безопасности и эксплуатации газовых баллонов.

2. Отказаться от металлических емкостей в пользу современных композитно-полимерных изделий.

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.

Как пояснили «Известиям», Минпромторг и Росстандарт планируют изменить устаревшие регламенты и ввести новые ГОСТы которые фактически вводят запрет на использование опасных металлических баллонов. Нормам будут соответствовать лишь баллоны из композитных материалов, которые позиционируются как «абсолютно взрывобезопасные».

Баллоны из композитных материалов — это не новый уже продукт для России. Они радикально отличаются от классических баллонов прочностью, весом и уровнем безопасности. Такой баллон весит в два раза меньше обычного и выдерживает большее давление. Он не подвержен коррозии, которая уничтожает металл во время эксплуатации. Также все композитные баллоны снабжены клапаном, который автоматически стравливает газ при его расширении (например, в тепле или на солнце), обеспечивая тем самым взрывобезопасность.

Однако эксперты предвидят массу сложностей, которые ожидают владельцев металлических газовых баллонов. И в первую очередь — огромные расходы, в которые выльется переход на композитные системы.

Тактика действий подразделений пожарной охраны в условиях возможного взрыва газовых баллонов, емкостей с легко воспламеняющимися жидкостями в очаге пожаров. Методический план.

Специфика пожарной опасности объектов, связанных с обращением газовых баллонов.

По статистическим данным количество пожаров со взрывами газовых баллонов, сопровождающихся травмами и гибелью людей составляет более 18 % от общего количества несчастных случаев, происшедших при ведении боевых действий при тушении пожаров, 45 % от числа погибших на пожаре сотрудников ГПС связано с ситуациями с образованием горючих газопаровоздушных смесей.

Широкое использование на практике сжиженных углеводородных и сжатых газов (СУГ) обусловило применение резервуаров (баллонов) для хранения и транспортировки этих продуктов в различных отраслях промышленности и в быту.

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 миллионов штук.

Основной парк газовых баллонов (около 85 %) составляют резервуары вместимостью 50 и 27 литров, рассчитанные на рабочее давление 1.6 МПа (16 ати). По данным заводов изготовителей, диапазон давлений разрушения составляет для баллонов вместимостью 5 л – 12-16 МПа (120-160 ати), для 27 л – 7.5-13 МПа (75-130 ати), а для 50 л – 7.5-12 МПа (75-120 ати). Промышленные 40 литровые баллоны рассчитаны на 1.5 раз больше рабочего давления газа.

Читать еще: Атмосферное давление в мае

Указанный диапазон давлений может уменьшаться при попадании баллонов с газом в очаг пожара.

Баллоны, предназначенные для хранения и транспортировки газов, окрашиваются эмалевой, масляной или алюминиевой краской и отличаются по цвету. Цвета окраски баллонов и надписей на них приведены в табл. 1.

Баллоны с наличием СУГ обладают высокой пожарной опас-ностью, что подтверждается крупными инцидентами с их учас-тием. Из всех углеводородных газов наибольшую опасность представляет ацетилен.

Особую опасность представляют газовые баллоны на пожаре для участников его тушения.

Пожары на объектах, связанных с обращением баллонов с га-зом под давлением, характеризуются возможностью проявле-ния в различном сочетании следующих опасных сценариев:

теплового воздействия “пожара-вспышки”;
воздействия волны сжатия взрыва;
теплового воздействия огненного шара;
теплового воздействия струйного факела горящего газа;
осколков разорвавшегося баллона;
удушья в результате уменьшения содержания кислорода в воздухе при скоплении в нем газов в избыточном количестве;
наркотического действия отдельных газов, даже при незна-чительной концентрации в воздухе.

При тушении объектов с наличием газовых баллонов следует учитывать физико-химические применяемого газа.

В соответствии с ГОСТ 20448-90, распространяющимся на сжиженные углеводородные газы, предназначенные в качестве топлива для коммунально-бытового потребления и других целей, существуют основные марки сжиженных газов:

ПТ – пропан технический;
СПБТ – смесь пропана и бутана технических;
БТ – бутан технический.

В марках ПТ, СПБТ и БТ содержание метана, этана и этилена не нормируется; пропана и пропилена в ПТ содержится не ме-нее 75 % , а в СПБТ и БТ не нормируется; содержание бутанов и бутиленов в ПТ не нормируется, в СПБТ их не более 60%; в БТ их содержится не менее 60%. Жидкий остаток углеводо-родов (С5 и выше) составляют не более 1 – 2 % по объему.

Основными компонентами сжиженных углеводородных га-зов являются пропан и бутан. Они токсичны, их пары могут скапливаться в низких и непроветриваемых местах, так как обладают большей плотностью (в 1,5-2 раза), чем воздух. Угле-водородные сжиженные газы (после испарения) образуют с воздухом взрывоопасные смеси.

Показатели пожаровзрывоопасности наиболее распрост-раненных газов:

пропан, С₃Н₈, горючий газ, температура вспышки 96 o С, температура самовоспламенения 470 o С, концентрационные пределы распространения пламени 2.3 – 9.4 % (об.);
бутан, С₄Н₁₀, горючий газ, плотность по воздуху 2.0665, температура вспышки 69 o С, температура самовоспламенения 405 o С, концентрационные пределы распространения пламени, 1.8 – 9.1 % (об.);
метан, СН₄, горючий бесцветный газ, плотность по возду-ху 0,5517, температура самовоспламенения 537 o С, концентра- ционные пределы распространения пламени 5,28-14,1 % (об.) в воздухе;
ацетилен, С₂Н₂, горючий взрывоопасный газ, плотность по воздуху 0,9107, температура самовоспламенения 335 o С, ниж-ний концентрационный предел распространения пламени 2,5 % (об.). Ацетилен разлагается с выделением большого количества тепла и при определенных условиях со взрывом. Легко реаги-рует с солями серебра, меди и ртути и образует при этом не-стойкие взрывчатые ацетилениды. Ацетилен храниться в балло-нах с пористой массой при давлении 1-1,5 МПа (10-15 ати);
водород, Н₂, горючий газ, плотность по воздуху 0,0695, температура самовоспламенения 510 o С, концентрационные пределы распространения пламени 4,12-75,0 % (об.) в воздухе. Водород хранится и транспортируется к месту работы в стальных баллонах под давлением 15 МПа (150 ати);
кислород, О₂, бесцветный газ, сильный окислитель, плот-ность газа по воздуху 1,105. В атмосфере, обогащенной кисло-родом, горючие вещества становятся более опасными: легче загораются, имеют более низкую температуру самовоспламе-нения, большую скорость выгорания и полноту сгорания. Для тушения веществ в атмосфере, обогащенной кислородом, огнетушащие вещества необходимо подавать с интенсивностью 40 л/с и более;
азот, N₂, негорючий газ, плотность по воздуху 0,967. Азот находится в баллонах под давление 15 МПа (150 ати);
углекислота, СО₂, негорючий газ, плотность по воздуху 1,51, температура кипения (-78,5 o С). Углекислый газ находится в баллонах под давлением 6 МПа (60 ати).

Применяемые в быту сжиженные углеводородные газы имеют температуру кипения в пределах от – 0,5 o С до – 50 o С и ниже. При испарении 1 кг жидкого газа в нормальных условиях образуется около 380-530 л газообразного продукта (пара). Для образования пожаровзрывоопасной газовоздушной смеси дос-таточно небольшой утечки газа, а ее воспламенение может произойти практически от любого источника зажигания. Высокая испаряемость и парообразующая способность сжи-женных углеводородных газов обуславливают высокую ско-рость их выгорания и значительные размеры зоны горения. Температура пламени факела достигает 1500 o С.

Сжиженные газы обладают большим коэффициентом объемного расширения, в связи с этим при нагреве баллонов в них быстро растет давление и возникает угроза взрыва.

Особенности поведения газовых баллонов в очаге пожара

При пожарах на объектах, с наличием баллонов с газами, по-мимо основных факторов пожара (открытый огонь, повышен-ная температура окружающей среды, токсичные продукты го-рения и т.д.), как правило, проявляются вторичные факторы:

волна сжатия, образующаяся при взрыве баллона сопровож-дается высокотемпературным выбросом газов (пламени) и вле-кущая за собой разрушение зданий или отдельных их частей, загромождение дорог и подъездов к горящему объекту и водо-источникам, разрушение (или повреждение) наружного и внут-реннего водопроводов, пожарной техники, стационарных средств тушения, технологического оборудования, возникнове-нию новых очагов пожаров и взрывов;
осколки и детали разорвавшихся баллонов;
тепловое излучение.

Особенности оперативно-тактической обстановки при воз-действии теплового излучения на баллоны с различными газа-ми в очаге пожара:

а. Баллон с бытовым газом.

При попадании баллона с СУГ (бытовым газом) в очаг пожа-ра происходит нагревание сосуда, что приводит к кипению жидкой фазы и повышению давления в нем. Пламя нагревает стенки сосуда и ослабляет их первоначальную прочности вследствие неравномерного прогрева поверхности, что, как правило, приводит к разрушению сосуда. При этом пары от мгновенного испарения жидкости зажигаются и образуется “огненный шар”.

При взрыве бытового газового баллона с пропан-бутаном в очаге пожара возможны сценарии развития аварии, как с образованием, так и без образования “огненного шара”.

В результате проведенных исследований на открытой пло-щадке установлено следующее:

при попадании 50 литрового газового баллона со сжижен-ным газом в очаг пожара его разгерметизация с последующим взрывом происходит в течение первых 3,5 минут;
разрыв баллона, как правило, происходит по боковой обра-зующей, максимальный радиус разлета осколков баллона, ра-зорвавшегося на открытой площадке, составляет 250 метров, высота подъема осколков около 30 метров;
при взрыве газового баллона со сжиженным газом возмож-но образование “огненного шара” диаметром 10 метров;
вследствие снижения прочности стенок баллона его разгер-метизация происходит при давлении 5,3-8,5 МПа (53-85 ати).

Читать еще: Гипотония кишечника как лечить

При пожаре сжиженный газ, выходящий из баллона может гореть в паровой, жидкой и парожидкостной фазах, каждая из которых 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.

б. Баллон с ацетиленом.

Рабочее давление газа в наполненном ацетиленом баллоне не должно превышать 1,6 МПа (16 ати) при температуре +20 o С. При других температурах давление газа в баллоне для ацетилена должно быть не более указанного в табл. 2.

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.

Причины взрыва газового баллона

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.

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.

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:

Баллоны не проходили освидетельствование(испытания и опрессовку).
Заправка на таких АГЗС, которые оценивают наполнение баллона не по давлению в нем, а по весу наполняемой емкости.
Размещение баллонов газа в жилых помещениях или иных помещениях, находящихся в общем пользовании.

Последствия взрыва газового баллона

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:

Соблюдать правила техники безопасности и эксплуатации газовых баллонов.
Отказаться от металлических емкостей в пользу современных композитно-полимерных изделий.