Zakaj plinske jeklenke eksplodirajo: glavni vzroki in preventivni ukrepi

Strinjali se boste, da nas novice o tem, da je nekje prišlo do eksplozije plinske jeklenke, ki jih na žalost včasih slišimo po televiziji ali od znancev, prisilijo v razmišljanje o lastni varnosti. In samozadovoljstvo, da se nam to ne more zgoditi, v tej situaciji ni na mestu.

Posledice, ki jih povzročita takšna eksplozija in posledični požar, so lahko zelo hude, ne le za premoženje, ampak tudi za zdravje in življenje ljudi, ki so se znašli v bližini. Pomagali vam bomo razumeti, zakaj lahko plinske jeklenke eksplodirajo in kako se, ne da bi se odrekli udobju njihove uporabe, zaščititi pred velikimi težavami.

Za to smo opravili raziskavo značilnosti obstoječih vrst gospodinjskih plinskih posod, analizirali vzroke, ki so privedli do eksplozij v številnih realnih primerih, in preučili kompetentna mnenja izkušenih uporabnikov o tem. Predlagani članek lahko predstavimo kot v razumljivi obliki predstavljeno kompilacijo pravil, ki omogočajo pravilno in varno uporabo plina v jeklenkah v praksi.

Osnovno o plinskih jeklenkah

Nenadomestljivost plinskih jeklenk v gospodinjstvih do danes lahko z gotovostjo potrdi velik del prebivalstva Rusije.

Za mnoge ljudi uporaba jeklenk z utekočinjenim plinom ni le možnost dodatnega udobja na vikendu, ampak edina dostopna možnost plinfikacije svojega stanovanjskega doma.

Na državni ravni je Rostekhnadzor opredelil splošne težave pri uporabi plinskih posod, ki jih je treba poznati, ker so povezane z njihovo varno uporabo:

• zastareli park – približno 90 % vseh jeklenk ni zaščitenih pred prenapolnjenjem med polnjenjem;
• odsotnost jasne državne regulacije na področju ravnanja z jeklenkami na trgu, kamor lahko prištejemo obstoj nezakonitih polnilnic;
• potreba po izboljšanju in uskladitvi norm tehničnih parametrov z mednarodnimi standardi.

Neupoštevanje teh zahtev in priporočil Evropske komisije povzroča težave pri zagotavljanju varnosti plinskih jeklenk, ki se uporabljajo v Rusiji in uvoženih.

Poleg poznavanja splošnih težav, da bi lažje predstavili vzroke, ki vodijo do eksplozije, in pogoje, ki lahko k temu prispevajo, bo koristno vedeti, kakšne jeklenke obstajajo, razumeti njihovo zgradbo in nekatere podrobnosti fizike eksplozije in gorenja mešanice, ki se v njih uporablja.

Vrste posod za plin

Odvisno od področja uporabe, uporabljenega polnila in načinov priključitve se plinske posode lahko razlikujejo tako po konstrukciji kot po materialu, iz katerega je izdelano ohišje.

Za gospodinjske potrebe se praviloma uporabljajo kovinske (jeklene) plinske posode ali kompozitne tlačne posode. Vsaka od njih ima svoje prednosti in slabosti.

Najbolj priljubljene so kovinske jeklenke, tako nove kot stare. Glavni razlog za povečano povpraševanje po tovrstnih rezervoarjih je relativno nizka cena in velika ponudba na trgu, vključno s posodami, izdelanimi še v sovjetskih časih.

Vendar so prav jeklene jeklenke najbolj izpostavljene nevarnosti eksplozije, in ob upoštevanju varnostnih načel zahtevajo spoštovanje številnih pogojev pri skladiščenju in uporabi. Zato se bomo podrobneje osredotočili nanje.

Kako je sestavljena jeklenka?

Plinska posoda po konstrukciji spominja na običajen vžigalnik, katerega posoda je prav tako napolnjena s snovjo v dveh agregatnih stanjih. Del rezervoarja zavzema plin v tekoči fazi, preostali prosti prostor pa je zapolnjen z isto snovjo v plinastem (delovnem) stanju. Skozi zaporni ventil plin vstopi v ustrezno opremo za vžig in uporabo.

Standardna oprema plinske jeklenke vključuje:

1. Sama posoda za plin ali plašč, valjaste oblike z minimalno debelino sten 2 mm.
2. Ventil jeklenke s zapornim elementom in ročnim kolesom.
3. Obročasta podpora (čevlji), ki zagotavlja stabilen navpični položaj posode s plinom.
4. Pokrov, ki ščiti ventil pred poškodbami in onesnaženjem med prevozom, skladiščenjem in uporabo.

Na poseben navojni del – obroč vratu jeklenke je pritrjen pokrov.

Koristna naprava, tako tehnično kot z vidika varnosti, s katero so lahko opremljene plinske jeklenke, je propanski reduktor skupaj z manometrom.

Njegova uporaba omogoča zniževanje, stabilizacijo in vzdrževanje tlaka mešanice na vrednostih, določenih za določenega porabnika plina. Tak adapter je enostavno namestiti na jeklenke katere koli vrste.

Plinska mešanica za gospodinjske jeklenke

Polnilo za jeklenke je ogljikovodikov plin – mešanica propana in butana, ki se črpa v posodo pod tlakom do 15 MPa.

Razmerje teh ogljikovodikov določa sezonsko uporabo mešanice ali določeno regijo. Dejstvo je, da imata ob relativno enakih osnovnih lastnostih propan in butan bistveno razliko v vrednostih temperature izhlapevanja: butan – 0,5 °C, propan – 43 °C (z znakom minus).

Zaradi nesmotrnosti proizvodnje ločenih vrst jekleničnega plina za vsako regijo, GOST predvideva poenoteno mešanico propana in butana z določenim odstotnim razmerjem teh plinov.

Poznavanje načela mešanja ogljikovodikov, ki se uporabljajo v plinskih rezervoarjih, je bistvenega pomena ne le za možnost pocenitve goriva (butan je cenejši od propana), ampak tudi za zmanjšanje tveganja nastanka povišanega tlaka zaradi manj intenzivnega izhlapevanja butana ob znatnem zvišanju temperature okoliškega zraka. Nenadno povečanje tlaka v rezervoarju lahko povzroči njegovo razbremenitev in posledično eksplozijo ali požar.

Predpogoji za eksplozijo

Kljub naraščajočim zahtevam glede varnega ravnanja z jeklenkami in njihove kakovosti, vsako leto v Rusiji več kot 200 ljudi postane smrtnih žrtev eksplozij jekleničnega plina, poškodovanih pa je za red velikosti več.

Po povzemanju informacij proizvajalcev posod za plin navajamo območja tlakov, pri katerih je možno uničenje jeklenk:

Pri zmanjšanju trdnosti sten jeklenke se kritična vrednost tlaka, ki povzroči njeno razbremenitev, zniža na 5,3 MPa.

Eksplozija ali gorenje plina

Treba je razumeti, da eksplozija in vžig jeklenke nista povsem ista stvar. Na primer, na vprašanje, ali lahko eksplodira gospodinjska plinska jeklenka, ki ima luknjo od drobca ali krogle, ni mogoče enoznačno odgovoriti z »da«.

Plin, ki izhaja iz poškodovane posode pod tlakom, bo preprosto gorel. Za eksplozijo je potreben zaprt prostor. To je praviloma sama jeklenka pod določenimi pogoji ali močno zaplinjen prostor.

Eksplodira mešanica propana in butana s kisikom v zraku zunaj jeklenke ali potegnjena v notranjost, potem ko se tlak v jeklenki izenači z atmosferskim.

Zakaj pa plinske jeklenke eksplodirajo ali gorijo?

Jeklenka v območju požara

Eksplozijska nevarnost posode, ki je prišla v območje gorenja, s plinsko mešanico pod tlakom v njej, je zelo velika. Po GOST-u je najvišja varna temperatura za jeklenko z ogljikovodikom 45 °C. Jasno je, da v žarišču požara ta temperatura znatno presega dovoljeno.

Fizika procesa je taka. Pri močni temperaturi segrevanja zmes v posodi zavre in posledično se poveča tlak v njej. Poleg tega neenakomerno segrevanje površine ohišja oslabi njegovo prvotno trdnost in povzroči uničenje sten.

Običajno zaradi visoke preostale plastične deformacije posode s plinom in segrevanja z ene strani pride do lokalnega napihovanja stene (izbokline). Pretrg se pogosteje zgodi po zvarnem šivu.

Hitro izhlapevajoč in se vžigajoč, iz jeklenke izmetani ogljikovodik v tekočem in parnem stanju povzroča dodatni toplotni učinek v območju ognja na vse okoli.

Ko razumemo, zakaj med požarom v hišah eksplodirajo plinske jeklenke, moramo vedeti tudi, kako se lahko obnašajo pri segrevanju.

Možnosti pretrga jeklenke sta dve:

1. Po 'hidravlični' mehaniki.
2. Močno zvijanje in nastanek velike razpoke na dnu in ohišju.

V prvem primeru bo tekoča faza s povišanjem temperature do 60 °C napolnila prostornino posode do norme 85 % pri tlaku 1,5 – 2,5 MPa. Uničenje ohišja se bo zgodilo pri nadaljnjem povišanju temperature v prostoru na 70 – 75 °C.

Drugi primer se pojavi ob odsotnosti tekoče faze v posodi, če je na primer zaradi izgube tesnosti zapora prišlo do izhlapevanja utekočinjene zmesi pri povišanih temperaturah v pogojih požara.

V vsakem scenariju se lahko deli počene jeklenke z veliko hitrostjo razpršijo na vse strani, kar predstavlja nevarnost poškodbe za ljudi in škodo na lastnini.

Prekomerno polnjenje jeklenke s plinom

Pogosto pri polnjenju posod z utekočinjenim plinom jih prekomerno napolnijo. To se zgodi iz malomarnosti ali zavestno, da bi prihranili pri koeficientu izkoriščenosti rezervoarja.

Treba je razumeti, da lahko prekoračitev tlaka utekočinjenega plina v jeklenki pri polnjenju nad dovoljeno vrednost povzroči kršitev njene trdnosti.

V posodi mora ostati del prostega volumna – blazina, za parno fazo ogljikovodikov. Varen volumen take blazine je najmanj 15 % celotne prostornine rezervoarja. Če je ni, se tlak v jeklenki poveča za 0,7 MPa pri povišanju temperature mešanice za vsako stopinjo, kar je po varnostnih normah nesprejemljivo in lahko privede do prenapetosti obloge ter njenega pretrga.

Količina plina, ki se črpa v posodo, je strogo določena glede na tlak in maso ter ne sme presegati 0,425 kg na 1 L prostornine posode.

Tudi pri temperaturi +45 °C, ki jo predpisuje GOST, predstavlja prenapolnjena jeklenka veliko nevarnost verjetnosti vzdolžnega pretrga po zvarnem šivu.

Priporočamo tudi branje našega drugega članka, kjer smo podrobno opisali pravila polnjenja plinskih jeklenk.

Segrevanje ali ohlajanje sten posode

Propan-butanska mešanica ima velik koeficient raztezanja; že ob neznatnem povišanju njene temperature se močno poveča v prostornini.

Povišanje tlaka v jeklenki do kritične vrednosti je možno pri segrevanju posode, ki je dalj časa izpostavljena soncu, neposrednim žarkom.

Nevarnost povečanja tlaka mešanice na stene posode obstaja tudi pri jeklenki, nameščeni v bližini vira toplote.

Poleg segrevanja predstavlja nevarnost tudi negativen vpliv nizkih temperatur. Prvi je povečanje krhkosti kovine. In drugi – zapomniti si morate za vedno, da nikakor ne smete posode, ki je bila dalj časa na mrazu, prinesti v toplo sobo. Naglo povišanje temperature ogljikovodikove mešanice je nevarno.

Udari in padci jeklenk

Poškodbo in vžig posode s plinom lahko povzročijo ostri mehanski vplivi na njene stene, zlasti, če je rezervoir v pogojih nizkih ali, nasprotno, previsokih temperatur.

Pri uporabi jeklenke v anomalno mrzlih pogojih se spremenijo mehanske lastnosti kovine – zmanjša se udarna žilavost jekla.

Zaradi tega lahko močan udarec po jeklenki ali njen trd padec poškodujeta tesnost posode in povzročita izpust plina, ki v mešanici s kisikom in ob stiku z iskro povzroči detonacijo mešanice plina z zrakom.

V drugem primeru povišanje temperature in segrevanje plina v posodi, kot rečeno, močno poveča njegov tlak, kar lahko ob dodatnih udarnih vplivih na posodo povzroči njeno raztrganje.

Tujki v plinu

Nevarnost eksplozije se skriva ob vstopu vode in vodikovega sulfida v posodo s tekočim plinom. Njuna velika vsebnost v rezervoarju prispeva k pojavu razslojitev in izboklin na notranji kovinski površini ohišja.

Takšne napake posod nastanejo ob prisotnosti vodikovega sulfida v propanu od 0,3 % in več ter so lahko opazne že po dveletnem obdobju uporabe jeklenke.

Napaka v zvarnem šivu

Redkeje, a se pojavljajo težave, povezane z izgubo tesnosti posod s plinom v območju okoli zvara.

Ob napaki zvara lahko pride do oslabitve njegovega delovnega preseka, koncentracije napetosti in posledično do odprtja vzdolžnega ali obročnega zvara.

Celotna celovitost ohišja se lahko ob pretrganju pomanjkljivega zvara ohrani.

Scenariji posledic eksplozije jeklenke

Zgoraj navedeni vzroki eksplozije ali vžiga plinskih posod lahko v različnih variantah sprožijo naslednje nevarne scenarije.

Raztrganje jeklenke in izmet plamena

Eksplozija jeklenke in vžig propan-butana sta nevarna zaradi naslednjih dejavnikov:

• stebra močnega plamena, ki hitro povečuje površino požara;
• visoke temperature ognja v središču eksplozije;
• toksičnosti produktov gorenja.

Do poškodb lahko pride tudi zaradi zadušitve, zaradi znatnega zmanjšanja kisika ob ostri koncentraciji škodljivih plinov.

Izvedene raziskave so pokazale, da se tesnjenje 50-litrske plinske posode z utekočinjenim plinom, ki se znajde v središču požara, poruši v manj kot 5 minutah. Posledica je bliskovit požar s sprostitvijo 'ognjene krogle', ki v premeru doseže 10 m.

Običajno do razpoka posode pride na njenem bočnem delu.

Sekundarni učinki eksplozije

Sekundarne, a nič manj resne škodljive posledice eksplozije jeklenke so:

• odtrganje ventila;
• delovanje tlačnega vala ali udarnega vala;
• poškodba zaradi drobcev elementov plašča.

Drobci jeklenke in njeni odtrgani deli se lahko razpršijo zelo daleč, povzročajo škodo v polmeru do 250 m, in se dvignejo do višine 30 metrov.

Nevarnost uhajanja plina

Nevarnost uhajanja propana iz poškodovane posode je v tem, da se v prostoru zelo hitro in v velikih količinah ustvari eksplozivna koncentracija mešanice ogljikovodika in kisika – bistveno hitreje kot pri uhajanjih tekočih gorljivih snovi.

Močno uhajanje mešanice iz posode ali okvarjenega zapiralnega ventila lahko zaznamo po vonju ali po sluhu – zvok je podoben tistemu, ki ga slišimo pri hitrem izpihovanju balona.

Ob sumu na uhajanje plina ali za preverjanje njegove odsotnosti bo dovolj, da z gobico nanesete milnico na jeklenko in po nastalih mehurčkih določite mesto raztesnjenosti.

Če plin uhaja, je treba mesto raztesnjenosti pokriti z mokro krpo, posodo previdno odnesti na prosto in poklicati plinarje.

Od leta 2016 tehnična pravila predvidevajo obvezno namestitev alarmov za plin v novih hišah. Za prej zgrajena stanovanja ima ta norma priporočilni značaj, vendar je korist te naprave, zlasti v hišah, kjer se uporablja plin v jeklenkah, nedvomna.

Stvar je v tem, da je gostota ogljikovodikove mešanice večja od gostote zraka. Ob kršitvi tesnjenja posode, zapiralne opreme ali priključne cevi se plin začne kopičiti na tleh in njegovega vonja morda takoj ne zaznamo. Zato mešanica s propanom, ki je iz poškodovane plinske jeklenke prišla v zrak, pogosto eksplodira v hišah ob kakršni koli iskri, ne da bi jo opazili.

Osnove varnega ravnanja z jeklenkami

Pred namestitvijo jeklenke in njenim priključevanjem na plinske naprave je prvo, kar je treba storiti, prepričati se o odsotnosti poškodb, rje na ohišju in delovanju ventila.

Za uporabo so dovoljene samo certificirane jeklenke, ki jih dobavljajo specializirane organizacije, imajo papirni potni list za vse cikle uporabe in ustrezno oznako, nanešeno z metodo udarnega žigosanja.

Med osnovne tehnične zahteve, ki jih je treba upoštevati pri uporabi jeklenk, sodijo:

1. Vse jeklenke, razen ene (petlitrske za priklop na plinsko kuhalno ploščo), morajo biti nameščene v prizidkih zunaj stavb in na razdalji najmanj 5 m od vhoda vanje.
2. Izključite shranjevanje jeklenk v dnevnih sobah, kleteh in na podstrešjih.
3. Ne postavljajte jeklenk bližje kot 1 m od grelnih naprav in 5 m od odprtega ognja.

K očitnim, a pogosto pozabljenim varnostnim ukrepom pri uporabi plinskih posod je treba prišteti in jih dosledno izvajati naslednje:

1. Ne približujte jeklenki prižgane vžigalice ali vžigalnika za preverjanje uhajanja plina.
2. Kategorično izključite uporabo odprtega ognja za ogrevanje reduktorja ali ventila. V ta namen je dovoljena uporaba le vroče vode.
3. Ob zaznavi plina v prostoru ne vklapljajte nobenih električnih naprav, vključno z lučmi, in jih ne izklapljajte. Temperatura iskre v vtičnici ali stikalu lahko doseže tisoč stopinj.
4. Ne poskušajte sami popravljati zaporne armature in drugih konstrukcijskih delov jeklenke.

Poleg tega je treba dosledno upoštevati časovne okvire uporabe jeklenk, ki jih predpisuje proizvajalec. Posode, izdelane do decembra 2014, je mogoče uporabljati 40 let.

Če ni podatkov o dovoljeni življenjski dobi plinskih jeklenk, proizvedenih po tem datumu in brez spremne dokumentacije, Rostekhnadzor priporoča, da se kot rok uporabnosti jeklenke upošteva 20 let.

Kategorično ni dovoljeno prenašati plinskih jeklenk z uporabo ventila kot prijema. To lahko povzroči izgubo tesnjenja ali okvaro zaporne naprave.

Varna alternativa jeklenim plinskim jeklenkam so sodobnejše polimerno-kompozitne posode – evrojeklenke. Njihove bučke so zaščitene s plastičnim ohišjem, ne kopičijo statične elektrike. Eksplozijska varnost kompozitnih jeklenk je zagotovljena z opremljenostjo z varnostnimi napravami nove generacije – talilnim vložkom in povratnim ventilom za sproščanje povišanega tlaka.

Zaključki in koristen video na to temo

Vzroki eksplozij plinskih jeklenk na primerih resničnih dogodkov ter kaj je dovoljeno in česa kategorično ni dovoljeno početi pri njihovi uporabi:

Kako pravilno uporabljati plinske jeklenke v gospodinjstvu in kakšnim zahtevam morajo ustrezati:

Ob vseh obstoječih dejavnikih tveganja, ki spremljajo uporabo opreme s plinskimi jeklenkami, ni razloga za strah in opustitev ugodnosti njihove uporabe v gospodinjstvu.

Teoretično znanje o vzrokih in pogojih, ki spremljajo eksplozijo gospodinjskih plinskih jeklenk, naj bi pomagalo premagati tak strah. Upoštevanje navedenega nabora pravil za njihovo varno uporabo pa bo zanesljivo zavarovanje pred hudimi posledicami eksplozije plina in požara.

Če imate dragocene informacije, ki lahko dopolnijo naše gradivo, jih prosimo delite z drugimi obiskovalci spletnega mesta – pustite svoje komentarje v spodnjem bloku. Tam lahko postavite tudi vprašanja v zvezi s temo članka.