Вы согласитесь, что сообщения о взрывах газовых баллонов, которые мы время от времени слышим по телевидению или от знакомых, заставляют нас задуматься о своей безопасности. В такой ситуации уверенность, что с нами это не случится, может быть крайне ненадежной.
Последствия подобных взрывов и последующих за ними пожаров могут быть крайне тяжелыми, затрагивая не только материальные убытки, но и здоровье и жизни находящихся рядом людей. Мы постараемся объяснить, почему происходят взрывы газовых баллонов и как можно, не отказываясь от их удобства, защитить себя от серьезных опасностей.
В ходе нашего исследования мы рассмотрели особенности различных типов бытовых газовых сосудов, проанализировали причины взрывов, произошедших в реальных ситуациях, и изучили мнения квалифицированных пользователей. Данная статья представляет собой наглядно изложенный свод рекомендаций, позволяющий правильно и безопасно использовать газ в баллонах на практике.
Краткое содержание статьи
Основное о газовых баллонах
Необходимость использования газовых баллонов в быту до сегодняшнего дня подтверждается большим числом граждан России.
Для многих использование баллонов с сжиженным газом — это не просто способ улучшить комфорт на даче, а единственный доступный способ газификации жилья.
На уровне государства Ростехнадзор выделил ряд общих проблем, связанных с использованием газовых баллонов, о которых важно знать для обеспечения их безопасной эксплуатации:
- Устаревший парк — около 90% баллонов не имеют защиты от переполнения при заправке;
- Отсутствие ясного государственного регулирования в сфере обращения с газовыми баллонами, включая существование нелегальных заправок;
- Необходимость улучшения и соответствия техническим стандартам на международном уровне.
Несоответствие указанным требованиям и рекомендациям европейских органов затрудняет обеспечение безопасности как отечественного, так и импортного газового оборудования.
Кроме знания общих проблем, чтобы лучше понять причины взрывов и факторы, способствующие этому, будет полезно разобраться в различных типах баллонов, их устройстве и некоторых физических аспектах взрывов и горения газов.
Разновидности газовых сосудов
В зависимости от назначения, используемого газа и методов подключения, газовые баллоны могут отличаться как в конструкции, так и по материалу, из которого изготовлены.
Для домашних нужд, как правило, применяются металлические (стальные) баллоны или колбы, изготовленные из композитных материалов. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки.
Наибольшей популярностью пользуются металлические баллоны, как новые, так и из старого запаса. Основная причина их широкого потребления заключается в сравнительно низкой стоимости и разнообразии предложений на рынке, включая емкости, произведённые ещё в советские времена.
Однако именно стальные баллоны имеют наибольший риск взрыва и, соблюдая меры безопасности, требуют выполнения определённых условий при их эксплуатации и хранении. Поэтому мы подробнее остановимся на них.
Устройство баллона
Конструкция газового баллона напоминает обычную зажигалку, вмещающую вещество в двух агрегатных состояниях. Часть резервуара занимает газ в жидком состоянии, а оставшееся пространство — тот же газ, но в газообразном. Через запорное устройство газ подаётся в соответствующее оборудование для использования.
Типичное оборудование газового баллона включает:
- Собственно сосуд для газа (обечайка) цилиндрической формы с минимальной толщиной стенок 2 мм;
- Запорный вентиль с механизмом управления;
- Кольцевая опора (днище), обеспечивающая устойчивое положение ёмкости;
- Защитный кожух, предохраняющий вентиль от повреждений и загрязнений в процессе транспортировки и эксплуатации.
На резьбовое соединение горловины баллона устанавливается колпак.
Полезным атрибутом для повышения безопасности является пропановый редуктор с манометром, который позволяет поддерживать необходимое давление смеси в требуемых пределах. Такой редуктор легко монтируется на баллонах любого вида.
Газовая смесь для бытовых баллонов
Газовым наполнителем для баллонов служит углеводородная смесь — пропан и бутан, закачиваемая в сосуд под давлением до 15 МПа.
Соотношение этих углеводородов влияет на применение смеси в зависимости от сезона или региона. Хотя пропан и бутан обладают схожими основными свойствами, их температуры испарения значительно различаются: бутан — 0,5 °С, а пропан — -43 °С.
С целью оптимизации производства ГОСТом предусмотрена единая пропан-бутановая смесь с определённым процентным соотношением газов, что позволяет избежать создания отдельных марок для каждого региона.
Понимание принципа смешения углеводородов в газовых баллонах имеет большое значение, так как оно не только помогает удешевить топливо (бутан дешевле пропана), но и снижает риск чрезмерного давления в ходе повышения температуры окружающей среды благодаря меньшей интенсивности испарения бутана. Резкий рост давления может привести к разгерметизации баллона и, как следствие, к взрыву или пожару.
Предпосылки для взрыва
Несмотря на усиливающиеся требования к безопасности обращения с газовыми баллонами, ежегодно в России более 200 человек становятся жертвами взрывов газового оборудования, не считая тех, кто получает травмы.
Обобщая сведения от производителей газовых емкостей, приведем следующие диапазоны давлений, при которых могут происходить разрушения:
| 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 |
При снижении прочности стенок баллона критическое значение давления, приводящее к разгерметизации, уменьшается до 5,3 МПа.
Взрыв или горение газа
Важно осознавать, что взрыв и воспламенение газового баллона — не идентичные явления. Например, на вопрос о том, может ли бытовой газовый баллон с повреждением от осколков или пули взорваться, нельзя дать однозначный ответ «да».
Газы, выходящие из поврежденного сосуда под давлением, будут просто гореть. Для взрыва необходима замкнутая среда, которой может быть сам баллон или сильно загазованное помещение.
Смесь пропан-бутана может взорваться при взаимодействии с кислородом в воздухе, либо внутри баллона, когда давление внутри существенно уравнивается с атмосферным.
Итак, что же становится причиной взрывов или возгораний газовых баллонов?
Баллон в зоне пожара
Риск взрыва баллона, находящегося в зоне высоких температур, очень высок. По ГОСТу предельная безопасная температура для газового сосуда составляет 45 °С, и в условиях пожара она будет несомненно превышена.
Физика данного процесса такова: при значительном нагреве газовая смесь в баллоне начинает закипать и, соответственно, давление внутри увеличивается. Кроме того, неравномерный нагрев стенки снижает её прочность и может привести к повреждениям.
Часто из-за высокой остаточной пластической деформации стенки происходит местное вздутие (отдулина), а разрыв обычно происходит вдоль шва.
Быстро испаряясь и воспламеняясь, углеводород, выбрасываемый из баллона как в жидком, так и в газообразном состоянии, создает дополнительную тепловую нагрузку в зоне пожара.
Понимая, почему газовые баллоны взрываются при пожаре, следует также учитывать, как они могут вести себя при нагреве.
Существует два основных сценария разрыва баллона:
- Разрыв по принципу «гидравлики»;
- Сильное скручивание и образование большой трещины на днище и стенках.
В первом случае жидкая фаза, при температуре 60 °С, заполнит резервуар на 85% при давлении 1,5 – 2,5 МПа. Разрушение происходит при дальнейшем увеличении температуры до 70-75 °С.
Второй случай возникает, когда в сосуде нет жидкой фазы, например, если испарение сжиженного газа произошло из-за нарушения герметичности при высоких температурах во время пожара.
В любом из этих случаев осколки разрывающегося баллона могут разлетаться на большие расстояния, создавая опасность для людей и объектов в округе.
Переполнение газового баллона
Часто при заправке газовые резервуары переполняются, что происходит либо по неосторожности, либо намеренно, чтобы сэкономить на объёме.
Важно понимать, что превышение давления сжиженного газа при заправке свыше допустимого предела может нарушить прочность ёмкости.
В резервуаре необходимо сохранять некоторый свободный объём — защитную подушку для газообразной фазы углеводородов. Безопасная величина этой подушки не должна быть меньше 15% от общего объёма ёмкости. Если её нет, то повышение температуры смеси на каждый градус приводит к увеличению давления в сосуде на 0,7 МПа, что противоречит нормам безопасности и может вызвать перенапряжение оболочки, что влечёт за собой её разрыв.
Количество газа, которое закачивается в ёмкость, строго регулируется и не должно превышать 0,425 кг на литр её объёма.
Даже при температуре +45 °C, согласованной по ГОСТу, переполненная ёмкость представляет собой значительную опасность из-за риска продольного разрыва по сварному шву.
Рекомендуем также ознакомиться с другой нашей статьёй, где мы детально описали правила заправки газовых баллонов.
Нагрев или охлаждение стенок резервуара
Пропан-бутановая смесь, обладая высоким коэффициентом расширения, значительно увеличивается в объёме даже при небольшом повышении температуры.
Длительный нагрев сосуда, находящегося под прямыми солнечными лучами, может привести к критическому повышению давления в баллоне.
Опасность накапливания давления в смеси существует также когда баллон располагается рядом с источником тепла.
Кроме повышения температуры, опасности связаны и с воздействием низких температур. Во-первых, это приводит к увеличению хрупкости металла. Во-вторых, важно помнить, что нельзя переносить ёмкость, долгое время находившуюся на морозе, в тёплое помещение. Резкие температурные jump’ы небезопасны.
Удары и падения баллонов
Повреждение и воспламенение газового сосуда могут быть вызваны резкими механическими воздействиями на его стены, особенно, если резервуар подвергается влиянию слишком низких или высоких температур.
Использование ёмкости в холодных условиях может изменить механические свойства металла, снижая ударную вязкость стали.
Поэтому сильный удар по баллону или его падение могут нарушить герметичность сосуда, что может привести к выбросу газа, который в сочетании с кислородом и при наличии искры вызовет взрыв.
Во втором случае, увеличение температуры и давление газа в ёмкости, как уже говорилось, резко возрастает, что при дополнительных механических воздействиях может привести к разрыву сосудов.
Посторонние примеси в газе
Опасность взрыва увеличивается, если в сосуд с сжиженным газом попадают вода и сероводород. Их высокое содержание может привести к образованию расслоений и выбоин на внутренней металлической поверхности обечайки.
Эти дефекты происходят, когда уровень сероводорода в пропане составляет 0,3% или больше, и могут возникнуть всего через два года эксплуатации баллона.
Брак сварного шва
Хотя это происходит реже, проблемы с герметизацией сосудов в зоне сварного шва тоже возможны.
При дефектах сварного шва может наблюдаться ослабление рабочего сечения, концентрация напряжений, что приводит к раскрытию продольного или кольцевого шва.
Целостность обечайки может сохраниться даже при разрыве некачественного сварного шва.
Сценарии последствий взрыва баллона
Представленные выше причины взрыва или воспламенения газовых ёмкостей могут привести к различным опасным последствиям.
Разрыв баллона и выброс пламени
Взрыв газового баллона и воспламенение пропан-бутановой смеси сопряжены с рядом опасных факторов:
- высокого пламени, быстро увеличивающего площадь охвата огня;
- высокой температуры в зоне взрыва;
- токсичных веществ, образующихся при горении.
Поражение может быть вызвано также недостатком кислорода в воздухе, что происходит при резком увеличении концентрации вредных газов.
Исследования показывают, что герметичность 50-литрового газового сосуда, оказавшегося в огне, нарушается менее чем за 5 минут. В результате происходит вспышка, из-за которой образуется «огненный шар» до 10 метров в диаметре.
Как правило, разрыв ёмкости наблюдается по её боковым стенкам.
Вторичные поражающие воздействия после взрыва
Вторичные, но не менее серьёзные последствия взрыва баллона включают:
- оторванный вентиль;
- влияние ударной волны;
- повреждения от осколков шела уют.
Осколки и оторвавшиеся части могут разлетаться на расстояние до 250 метров и достигать высоты 30 метров.
Опасность утечки газа
Риск утечки пропана из повреждённой ёмкости в том, что в закрытых помещениях создаётся взрывоопасная концентрация смеси углеводородов и кислорода гораздо быстрее, чем при утечках лёгковоспламеняющихся жидкостей.
Сильная утечка газа из резервуара или неисправной арматуры легко ощущается по запаху или слышится как звук, похожий на тот, что возникают при быстром сдувании воздушного шарика.
При подозрении на утечку или для её проверки достаточно нанести мыльный раствор губкой на баллон, и по образующимся пузырькам можно определить место утечки.
Если утечка подтверждена, то нужно накрыть место разгерметизации мокрой тряпкой, осторожно вынести ёмкость на улицу и вызвать газовиков.
С 2016 года новые здания обязаны быть оснащены датчиками утечки газа. Для старого жилья это рекомендация, но наличие этого устройства, особенно в домах с газовыми баллонами, крайне полезно.
Причина в том, что плотность углеводородной смеси больше плотности воздуха. При нарушении герметичности ёмкости, запорной арматуры или шланга, газ скапливается внизу, и почувствовать его запах не всегда удаётся сразу. Поэтому, если пропан окажется в воздухе из повреждённой ёмкости, он может вызвать взрыв от искры, оставаясь незамеченным.
Основы безопасного обращения с баллонами
Перед тем как установить ёмкость и подключить её к газовым приборам, прежде всего, убедитесь в отсутствии повреждений, ржавчины и исправности вентиля.
В эксплуатации должны использоваться только сертифицированные баллоны, поступающие от специализированных организаций с бумажным паспортом на все этапы эксплуатации и соответствующей маркировкой, наносящейся ударным способом.
К основным требованиям, которые необходимы для безопасной эксплуатации ёмкостей, относятся:
- Все баллоны, кроме одного (пятилитрового для подключения к газовым плитам), должны находиться в пристройках вне зданий не ближе 5 метров от входа.
- Хранение ёмкостей в жилых помещениях, подвальных и чердачных этажах недопустимо.
- Емкости не должны располагаться ближе, чем на 1 метр от нагревательных приборов и 5 метров от открытого пламени.
Среди очевидных, но часто забываемых мер безопасности стоит выделить и строго соблюдать следующие правила:
- Нельзя подносить зажжённые спички или зажигалки к баллону для проверки на утечку газа.
- Запрещено применять открытый огонь для отогрева вентиля или редуктора. Используйте только горячую воду.
- Если в помещении обнаружен запах газа, не включайте никакие электрические приборы и не отключайте их. Температура искры может достигать тысячи градусов.
- Не старайтесь самостоятельно производить ремонт запорных арматур или других элементов баллона.
Кроме того, строго следуйте рекомендациям производителя по срокам эксплуатации ёмкостей. Сосуды, выпущенные до декабря 2014 года, разрешены к использованию в течение 40 лет.
Если нет информации о сроке годности баллонов, произведённых после этой даты и без сопроводительной документации, Ростехнадзор рекомендует считать сроком годности 20 лет.
Категорически запрещается переносить баллоны, используя вентиль для этого — это может привести к разгерметизации или повреждению запорного устройства.
Безопасной альтернативой металлическим газовым баллонам являются более современные полимерно-композитные ёмкости — евробаллоны. Эти сосуды защищены пластиковым покрытием, не накапливают статическое электричество. Их взрывобезопасность обеспечивают современные предохранительные устройства — плавкая вставка и обратный клапан для сброса повышенного давления.
Выводы и полезное видео по теме
Существуют реальные примеры причин взрывов газовых ёмкостей, а также что следует и чего нельзя делать при их использовании:
Правильное использование газовых баллонов в быту и соответствие предъявляемым требованиям:
Несмотря на все существующие риски, связанные с эксплуатацией газобаллонного оборудования, нет оснований для страха и отказа от удобства их применения в повседневной жизни.
Знания об основных причинах и условиях, способствующих взрывам бытовых газовых баллонов, помогут преодолеть страх. Соблюдение данных норм безопасной эксплуатации будет надежной гарантией защиты от серьёзных последствий взрывов и пожаров.
Если у вас есть ценная информация для дополнения нашего материала, не стесняйтесь делиться ею с другими посетителями сайта, оставляя свои комментарии в соответствующем блоке ниже. Там вы также можете задать интересующие вас вопросы по теме статьи.
