Причины взрыва газовых баллонов и способы профилактики

Новости об взрывах газовых баллонов, которые мы время от времени слышим по телевидению или от знакомых, побуждают задуматься о личной безопасности. В такой ситуации самоуспокоение, что подобное не случится с нами, недопустимо.

Взрыв газового баллона и последующий пожар могут иметь самые трагические последствия – для имущества, здоровья и жизни людей, оказавшихся поблизости. Мы поможем вам разобраться, почему взрывы происходят, и как, не отказываясь от удобства использования баллонов, избежать серьёзных проблем.

Были проведены исследования особенностей бытовых газовых сосудов, проанализированы причины взрывов в реальных случаях и изучены мнения опытных пользователей. Предлагаемая статья представляет собой доступное руководство по правильной и безопасной эксплуатации газа в баллонах на основе сводов правил.

Основное о газовых баллонах

Большая часть населения России считает газовые баллоны незаменимыми в повседневной жизни.

Для некоторых жителей баллоны со сжиженным газом — не только дополнительное удобство на участке, но и единственный способ обеспечить дом газом.

Ростехнадзор на государственном уровне выделил общие проблемы использования газовых сосудов, важность которых связана с безопасностью их применения.

  • В парке, который считается устаревшем, более 90 процентов баллонов не имеют защиты от переполнения при заправке.
  • Отсутствие четких правил для работы с баллонами приводит к появлению нелегальных заправочных станций.
  • Важно совершенствовать нормы технических параметров, чтобы привести их к международным стандартам.

Несоблюдение еe требованиям и рекомендаций создаёт трудности в обеспечении безопасности российского и импортного газобаллонного оборудования.

Для более полного представления причин взрыва и условий, его провоцирующих, полезно ознакомиться с видами баллонов, их устройством, а также с некоторыми аспектами физики взрыва и горения содержимого.

Виды сосудов для газа

В соответствии с областью использования, типом наполнителя и методиками присоединения газовые сосудыКорпуса могут различаться по конструкции и материалу изготовления.

Для домашних целей применяют металлические (стальные) газовые баллоны или колбы из композиционных материалов. Каждый тип обладает своими преимуществами и недостатками.

Металлические баллоны пользуются наибольшей популярностью, как новые, так и старые. Причиной большого спроса на резервуары этого типа является сравнительно невысокая цена и большое количество предложений на рынке, частично за счет емкостей, произведенных в советское время.

Стальные баллоны представляют собой наибольшую угрозу взрывом. В связи с этим правила безопасности предписывают следовать определенным условиям при их хранении и использовании. В связи с этим мы детально рассмотрим именно этот тип баллонов.

Как устроен баллон?

Газовый сосуд похож на зажигалку: его ёмкость также содержит вещество, существующее в двух состояниях агрегатного превращения. Часть резервуара занимает газ в жидком виде, а оставшееся пространство — это же вещество в газообразном (рабочем) виде. Через запорное устройство газ подаётся в оборудование для поджига и использования по назначению.

В стандартный набор входит…

  1. Газовый сосуд, представляющий собой цилиндр с тонкими стенками (не менее 2 мм).
  2. Баллонный вентиль с запорным элементом и маховиком.
  3. Подставка кольцевого типа, фиксирующая емкость с газом в вертикальном положении.
  4. Чехол для защиты вентиля от повреждений и загрязнений во время транспортировки, хранения и работы.

Коллап крепится к специальной резьбовой детали — кольцу горловины баллона.

Пропановый редуктор с манометром — полезное устройство для газовых баллонов как с точки зрения техники, так и безопасности.

Данное устройство помогает регулировать, поддерживать и стабилизировать давление смесей на требуемых для каждого потребителя уровнях.

Газовая смесь для бытовых баллонов

Баллоны заполняются газовой смесью из пропана и бутана, подаваемой под давлением до 15 МПа.

От соотношения углеводородов зависит сезонность использования смеси или регион её применения. Пропан и бутан обладают сходными основными свойствами, но различаются по температуре испарения: у бутана она составляет -0,5 °С, у пропанa — -43 °С.

Из-за невозможности выпускать каждую марку баллонного газа для каждого региона стандартом установлена единая пропан-бутановая смесь с конкретным процентом каждого газа.

Понимание принципов смешения углеводородов в газовых баллонах важно не только для снижения стоимости топлива (бутан дешевле пропана), но и для уменьшения риска образования высокого давления при повышении температуры окружающей среды за счет более медленного испарения бутана. резкое повышение давления в баллоне может привести к его разгерметизации, а значит, к взрыву или пожару.

Предпосылки для взрыва

К безопасности использования и качества баллонов предъявляются всё более жёсткие требования, но каждый год в России от взрывов баллонного газа погибает более 200 человек, а количество пострадавших гораздо выше.

Сводя сведения от производителей газовых баллонов, представляем пределы давления, при превышении которых возможен выход из строя колб.

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

Уменьшение прочности стенок колбы приводит к снижению критического значения давления, при котором происходит разгерметизация, до 5,3 МПа.

Взрыв или горение газа

Важно отличать взрыв от воспламенения баллона. Однозначный ответ на вопрос о возможности взрыва бытового газового баллона с осколочным или пулевым отверстием дать сложно.

Вытесняемый из поврежденного сосуда газ под давлением горит. Взрыв же требует закрытого пространства, обычно это сам баллон в определенных условиях или очень заполненная газом комната.

Взрыв смеси пропан-бутана с кислородом происходит на открытом воздухе, снаружи или внутри баллона, при достижении давления внутри колбы равновесия с атмосферным давлением.

В чём причина взрывов и пожаров с газовыми баллонами?

Баллон в зоне пожара

Ёмкость, попавшая в зону горения с содержащейся в ней под давлением газовой смесью, представляет собой большую опасность взрыва. По ГОСТу максимальная безопасная температура для баллона с углеводородом равна 45 °С. В очаге пожара эта температура значительно превышает допустимую.

При высокой температуре нагревания смесь в сосуде закипает, увеличивая давление внутри него. Неравномерное прогревае поверхность может снизить прочность сосуда, приводя к деформации стенок.

Из-за большой остаточной пластической деформации сосуда с газом при нагревании с одной стороны наблюдается местное выбухание стенки. Чаще всего разрыв происходит в месте сварного шва.

Быстро испаряясь и воспламеняясь, выброшенный из баллона углеводород в жидкой и газовой форме усиливает тепловое воздействие в очаге пожара на все находящееся вокруг.

Пойдя на поводу у любопытства о причинах взрыва баллонов с газом во время пожара, важно также разобраться, как их поведение меняется при нагревании.

Расколоть колбу можно двумя способами.

  1. По «гидравлической» механике.
  2. Произошло сильное деформирование, образовалась крупная трещина на дне и по бокам судна.

При нагревании до 60 градусов по Цельсию жидкая фаза заполнит сосуд на 85% при давлении от 1,5 до 2,5 МПа. Дальнейший рост температуры в помещении до 70–75 градусов по Цельсию может привести к разрушению обечайки.

Второй вариант наблюдается при отсутствии жидкости в сосуде, например, если пар выделился из-за неисправности запорного устройства или повышения температуры во время пожара.

Разлетевшиеся фрагменты спущенного баллона могут на большой скорости устремиться во все стороны, представляя опасность травм для людей и ущерб для объектов.

Излишнее наполнение баллона газом

Переполнение емкостей со сжиженным газом случается из-за небрежности или сознательного стремления сэкономить на коэффициенте использования резервуаров.

Превышение допустимого давления сжиженного газа в колбе во время заправки может привести к нарушению её прочности.

В емкости необходимо оставлять часть свободного объема — подушку, для паровой фазы углеводородов. Безопасный объем такой подушки — не менее 15% от общего объема резервуара. При отсутствии подушки давление в колбе возрастает на 0,7 МПа при повышении температуры смеси на каждый градус. Такое повышение давления недопустимо по нормам безопасности и может привести к перенапряжению оболочки, ее разрыву.

В сосуд загружают газ, строго соблюдая лимит давления и массы — не более 0,425 кг на каждый литр объёма.

Переполнена колба даже при температуре, разрешенной ГОСТом (+45 °С), представляет большую опасность продольного разрыва по сварному шву.

Предлагаем ознакомиться с ещё одной нашей статьёй, в которой изложены правила. заправки газовых баллонов.

Нагрев или охлаждение стенок сосуда

Смесь пропан-бутана, обладающая высоким коэффициентом расширения, при небольшом повышении температуры существенно увеличивает свой объем.

Нагрев баллона под прямым солнечным светом продолжительное время может привести к повышению давления внутри до критического значения.

В баллоне, расположенном рядом со источником тепла, возможно повышение давления смеси, что может угрожать стенкам колбы.

Помимо нагрева, отрицательные температуры представляют ряд угроз: металл становится хрупким, а сосуд, долгое время находившийся на морозе, нельзя резко переносить в тёплое помещение — это может привести к нежелательным последствиям из-за резкого повышения температуры углеводородной смеси.

Удары и падения баллонов

Резкие механические нагрузки на стенки сосуда с газом могут привести к повреждению и возгоранию, особенно при экстремальных температурах – как низких, так и высоких.

В аномально холодных условиях применение баллона меняет механические характеристики металла, снижая ударную вязкость стали.

Из-за этого сильный удар по баллону или его жесткое падение могут нарушить герметичность и привести к выбросу газа. Газ, смешанный с кислородом, может детонировать при контакте с искрой.

Вторая ситуация такова: повышение температуры и нагрев газа в колбе усиливают давление, которое при дополнительном механическом воздействии на сосуд может привести к его разрыву.

Посторонние примеси в газе

Взрыв грозит, если в сосуд с жидким газом попадут вода и сероводород. Большое их количество в резервуаре вызывает появление на внутренней металлической поверхности обечайки расслоений и отдулин.

Возникновение изъянов в конструкции сосудов возможно при содержании сероводорода в пропане не менее 0,3%, а проявиться может спустя два года эксплуатации баллона.

Брак сварного шва

Иногда возникают трудности из-за протечки газа из сосудов в области шва.

Дефект сварного шва может привести к уменьшению прочности рабочей части, образованию зон высокой концентрации напряжений и последующему разрыву сварных швов по длине или окружности.

Даже при разрыве бракованного сварного шва целостность всей обечайки может остаться не нарушенной.

Сценарии последствий взрыва баллона

Перечисленные выше факторы, способствующие взрыву или пожару газовых баллонов, могут приводить к разным аварийным ситуациям.

Разрыв баллона и выброс пламени

Взрыв баллона с пропаном-бутаном и воспламенение опасны из-за таких факторов:

  • Пламя столбом горело, быстро увеличивая площадь пожара.
  • Сильный жар пожара в эпицентре взрыва.
  • токсичности продуктов горения.

Отравление может произойти из-за недостатка кислорода при высоком содержании токсичных веществ.

Исследования установили, что герметизация баллона емкостью 50 литров, попавшего в очаг пожара и содержащего сжиженный газ, нарушается за менее чем 5 минут. Следствием этого становится пожар-вспышка с выбросом «огненного шара» диаметром до 10 метров.

Повреждение артерии чаще всего затрагивает её стенки.

Вторичные поражающие воздействия от взрыва

В результате взрыва баллона могут возникнуть вторичные, но не менее существенные повреждения.

  • отрыв вентиля;
  • Влияние волны сжатия либо ударной волны.
  • повреждение от осколков элементов обечайки.

Разлет осколков от баллона и его деталей может достигать 250 метров, поражая людей на этой территории, а также подниматься на высоту до 30 метров.

Опасность утечки газа

Поврежденная емкость с пропаном представляет опасность из-за быстрого и масштабного образования в помещении взрывоопасной смеси пропан и кислорода — куда быстрее, чем при утечке жидких горючих веществ.

Если смесь протекает из колбы или неисправного крана, запах или звук подскажут об этом: звук похож на то, как быстрые выдох воздуха из шарика.

При предполагаемой утечке газа или для проверки его отсутствия необходимо нанести на баллон мыльный раствор с помощью губки. Место разгерметизации можно определить по образовывающимся пузырькам.

При обнаружении утечки газа нужно закрыть место утечки мокрой тряпкой, аккуратно перенести сосуд наружу и пригласить специалистов по обслуживанию газовых сетей.

С 2016 года технические правила обязывают устанавливать сигнализаторы загазованности в новых домах. Для уже построенного жилья данная норма рекомендательная, но польза устройства особенно в домах с баллонным газом неоспорима.

Углеводородная смесь плотнее воздуха. При разгерметизации колбы, запорного оборудования или шланга газ скапливается внизу и может остаться незамеченным. Смеси с пропаном из повреждённых баллонов взрываются от искры, не будучи замеченными.

Основы безопасного обращения с баллонами

Перед установкой баллона и подключении его к газовым приборамПервым шагом нужно удостовериться в отсутствии повреждений корпуса, ржавчины и работоспособности вентиля.

Для использования допускаются только сертифицированные баллоны, поставленные специализированными организациями. Баллоны должны иметь бумажный паспорт по всем этапам эксплуатации и соответствующую маркировку, выполненную методом ударного клеймения.

При использовании баллонов необходимо учитывать следующие технические требования.

  1. Все баллоны, кроме пятилитровго, предназначенного для газовой плиты, необходимо установить в пристройках за пределами зданий, минимум в пяти метрах от их входов.
  2. Хранить баллоны запрещено в жилых помещениях, подвальных и чердакных пространствах.
  3. Не располагайте баллонами в пределах одного метра от нагревательных приборов и пяти метров от открытого огня.

К незабываемым правилам безопасности при работе с газовыми сосудами относятся:

  1. Не проверяйте наличие утечки газа, поднося к баллону огонь.
  2. Строго запрещено использовать открытый огонь для подогрева редуктора или вентиля. Для обогрева разрешено применять только горячую воду.
  3. В случае утечки газа внутри помещения запрещается пользоваться электрическими приборами, включая осветительные приборы, а также включать или выключать их.
  4. Не осуществляйте ремонт запорной арматуры и других элементов баллона своими силами.

Также необходимо следовать указанным изготовителем срокам эксплуатации баллонов. Предметы, изготовленные до декабря 2014 года, можно использовать в течение 40 лет.

Если нет данных о допустимом сроке службы газовых баллонов, изготовленных после указанной даты без прилагаемой документации, Ростехнадзор советует считать сроком годности двадцать лет.

Газовые баллоны запрещено перемещать, держа их за вентиль. Это может привести к разгерметизации или поломке запорного механизма.

Более современные полимерно-композитные сосуды — евробаллоны — являются безопасной альтернативой стальным газовым баллонам. Их колбы защищены пластиковым кожухом, не накапливают статическое электричество. Взрывобезопасность композитных баллонов обеспечивается за счёт установки предохранительных устройств нового поколения: плавкой вставки и обратного клапана сброса повышенного давления.

Выводы и полезное видео по теме

Причины возгорания газовых баллонов с иллюстрацией из практики, и допустимые, а также запретные действия при эксплуатации.

Как верно применять баллоны с газом в повседневной жизни и какие стандарты им следует отвечать?

Несмотря на риски, связанные с использованием газобаллонного оборудования, от него в быту не стоит отказываться из-за страха.

Знания о причинах и условиях взрывов бытовых газовых баллонов могут помочь преодолеть страх перед ними. Соблюдение правил безопасного использования этих баллонов станет надежной защитой от тяжелых последствий, таких как взрыв газа или пожар.

Если у вас есть важная информация, которая может обогатить наш материал, поделитесь ею с остальными читателями сайта, оставьте свой комментарий в нижеприведенном блоке. Там же можно задать интересующие вопросы по теме публикации.