Защо експлодират газовите балони: основни причини и превантивни мерки

Съгласете се, новините за това, че някъде е имало експлозия на газова бутилка, които за съжаление понякога чуваме по телевизията или от познати, ни карат да се замислим за собствената си безопасност. И самоуспокояването, че с нас това няма да се случи, в тази ситуация няма място.

Последиците, до които води такава експлозия и причиненият от нея пожар, могат да бъдат най-тежки, не само за имуществото, но и за здравето и живота на хората, оказали се наблизо. Ще ви помогнем да разберете защо газовите бутилки могат да експлодират и как, без да се отказвате от удобството на използването им, да се предпазите от големи неприятности.

За целта проведохме изследване на особеностите на съществуващите видове битови газови съдове, анализирахме причините, поради които са ставали експлозии в редица реални случаи, и проучихме компетентните мнения на опитни потребители по този въпрос. Предлаганата статия може да се представи като компилация от правила, изложена в достъпен за разбиране вид, които позволяват на практика правилно и безопасно да се използва газ в бутилки.

Основно за газовите бутилки

Незаменимостта до настоящия момент на газовите бутилки в бита може с увереност да потвърди значителна част от населението на Русия.

За много хора използването на бутилки с втечнен газ не е просто възможност да имат допълнителни удобства на вилата, а единствено достъпният вариант за газификация на тяхната жилищна къща.

На държавно ниво от Ростехнадзор са посочени общи проблеми при използването на газови съдове, за които е необходимо да се знае, тъй като са свързани с тяхното безопасно използване:

• остарял парк – около 90% от всички бутилки не са защитени от препълване по време на зареждане;
• липса на ясно държавно регулиране в областта на оборота на бутилки на пазара, към което може да се отнесе наличието на нелегални зареждания;
• необходимост от усъвършенстване и привеждане на нормите на техническите параметри до международни стандарти.

Несъответствието на тези изисквания и препоръки на европейската комисия създава трудности при осигуряване на безопасността на използваните в Русия и вносните газобалонни продукти.

Освен познаването на общите проблеми, за да бъде по-лесно да си представите причините, водещи до експлозия, и условията, които могат да допринесат за това, ще бъде полезно да знаете какви съществуват балони, да се запознаете с устройството, да разберете някои нюанси от физиката на експлозията и горенето на използваната в тях смес.

Видове съдове за газ

В зависимост от областта на приложение, използвания пълнител и начините на свързване, газовите съдове могат да се различават както конструктивно, така и по материала, от който е изработен корпусът.

За битови нужди, като правило, се използват метални (стоманени) газови съдове или колби от композитни материали. Всеки от тях има своите плюсове и минуси.

Най-популярни са металните балони, както нови, така и съдове от стария парк. Основната причина за повишеното търсене на резервоари от този тип е относително ниската им цена и голямото количество предложения на пазара, включително за сметка на вместимости, произведени още в съветски времена.

Но именно стоманените балони са подложени на най-голяма опасност от експлозия и, следвайки принципите на безопасност, изискват спазване на редица условия при съхранението и експлоатацията им. Затова по-подробно ще се спрем именно на тях.

Как е устроена бутилката?

По конструкция газовият съд наподобява обикновена запалка, чийто резервоар също е запълнен с вещество, намиращо се в две агрегатни състояния. Част от резервоара заема газ в течна фаза, а останалото свободно пространство е запълнено със същото вещество, но в газообразен (работен) вид. През запорното устройство газът постъпва в съответното оборудване за запалване и използване по предназначение.

Стандартната комплектация на газов балон включва:

1. Самият съд за газ или обечайка, с цилиндрична форма и с минимална дебелина на стените 2 мм.
2. Балонен вентил със запорен елемент и маховик.
3. Пръстеновидна опора (башмак), осигуряваща устойчиво вертикално положение на съда с газ.
4. Кожух, защитаващ вентила от повреди и замърсявания при транспортиране, съхранение и експлоатация.

На специален резбов детайл — пръстен на гърлото на балона — се закрепва капак.

Полезно технически и от гледна точка на безопасност устройство, с което могат да бъдат оборудвани газовите балони, е пропановият редуктор в комплект с манометър.

Неговото приложение позволява да се намалява, стабилизира и поддържа налягането на сместа в зададени стойности за конкретен газов консуматор. Такъв адаптер лесно се инсталира на балони от всякакъв вид.

Газова смес за битови бутилки

За пълнене на бутилките служи въглеводороден газ — смес от пропан и бутан, която се помпва в съда под налягане до 15 МПа.

Съотношението на тези въглеводороди определя сезонността на употреба на сместа или конкретен регион. Работата е там, че при относително еднакви основни свойства, пропанът и бутанът имат съществена разлика в стойностите на температурите на изпарение: бутан — 0,5 °С, пропан — 43 °С (със знак минус).

Поради нецелесъобразността на производството за всеки регион на отделни марки балонен газ, ГОСТ предвижда унифицирана пропан-бутанова смес с определено процентно съотношение на тези газове.

Познаването на принципа на смесване на въглеводородите, използвани в газовите резервоари, има съществено значение не само за възможността да се поевтини горивото (бутанът е по-евтин от пропана), но и за намаляване, поради по-малко интензивното изпарение на бутана, на риска от образуване на повишено налягане при значително повишаване на температурата на околния въздух. Рязкото увеличение на налягането в резервоара може да доведе до неговата разхерметизация и съответно до експлозия или пожар.

Предпоставки за експлозия

Въпреки нарастващите изисквания за безопасно боравене с бутилките и за тяхното качество, всяка година в Русия повече от 200 души стават смъртни жертви на взривове на балонен газ, а ранените са с порядък повече.

Обобщавайки информацията на производителите на съдове за газ, даваме диапазоните на налягане, при които е възможно разрушаване на бутилките:

При намаляване на здравината на стените на бутилката критичната стойност на налягането, водеща до нейната разхерметизация, се намалява до 5,3 МПа.

Експлозия или горене на газ

Трябва да се разбере, че взривът и запалването на бутилката не са едно и също нещо. Например на въпроса дали може да експлодира битова газова бутилка, получила шрапнелен или куршум отвор, не може да се отговори еднозначно с «да».

Газът, излизащ от повредения съд под налягане, просто ще гори. За експлозия е необходимо затворено пространство. Това, като правило, е самата бутилка, при определени условия, или силно загазовано помещение.

Взривява се сместа на пропан-бутан с кислорода във въздуха извън бутилката или завлечена навътре, след като налягането вътре в бутилката се изравни с атмосферното.

От какво се взривяват или горят газовите бутилки?

Бутилка в зона на пожар

Взривоопасността на съда, попаднал в зона на горене, с намиращата се в него под налягане газова смес, е много голяма. По ГОСТ максималната безопасна температура за бутилка с въглеводород е 45 °С. Разбира се, че в огнището на пожара тя значително надвишава допустимата.

Физиката на процеса е такава. При силна температура на нагряване сместа в съда кипва и съответно налягането в него се повишава. Освен това неравномерното загряване на повърхността на обечайката отслабва първоначалната му здравина и води до разрушаване на стените.

Обикновено, поради висока остатъчна пластична деформация на съда с газ и нагряване от едната страна, се получава локално издуване на стената (издутина). Разривът най-често става по заваръчния шев.

Изпарявайки се бързо и възпламенявайки се, изхвърляният от балона въглеводород в течно и парообразно състояние оказва допълнително термично въздействие в зоната на огъня върху всичко околно.

След като разберем защо по време на пожар в къщите избухват газовите балони, трябва да знаем и как те могат да се държат при нагряване.

Вариантите на разрив на колбата могат да бъдат два:

1. По хидравлична механика.
2. Силно усукване и образуване на голяма пукнатина на дъното и обечайката.

В първия случай течната фаза с повишаване на температурата до 60 °C ще запълни обема на съда до нормата 85% при налягане 1,5 – 2,5 MPa. Разрушаването на обечайката ще настъпи при по-нататъшно увеличаване на температурата в стаята до 70 – 75 °C.

Вторият вариант е налице при отсъствие на течна фаза в съда, ако например изпаряването на втечнената смес е настъпило поради разхерметизиране на запорното устройство, при повишени температури в условия на пожар.

При всеки сценарий фрагментите на разкъсалия се балон могат с голяма скорост да се разлетят в различни посоки, създавайки заплаха за нараняване на човек и вреда на имущество.

Прекалено пълнене на бутилката с газ

Често при зареждане на съдовете с втечнен газ те се препълват. Това става поради небрежност или умишлено, желаейки да се спести от коефициента на използване на резервоара.

Следва да се разбере, че превишаването на налягането на втечнения газ в колбата при зареждане над допустимото може да послужи като причина за нарушаване на неговата здравина.

В съда трябва да остава част от свободния обем – възглавница, за парната фаза на въглеводородите. Безопасният обем на такава възглавница е не по-малко от 15% от общия обем на резервоара. При липсата ѝ налягането в колбата нараства с 0,7 MPa при повишаване на температурата на сместа с всеки градус, което е недопустимо според нормите за безопасност и може да доведе до пренапрежение на обвивката и нейното разкъсване.

Количеството на впръсквания в съда газ се регламентира стриктно по налягане и маса и не трябва да надвишава 0,425 kg на 1 l обем на съда.

Дори при предвидената от ГОСТ температура +45 °C препълнената колба представлява голяма опасност от вероятност за надлъжен разрив по заваръчния шев.

Препоръчваме също да прочетете друга наша статия, в която подробно сме разказали за правилата за зареждане на газови балони.

Нагряване или охлаждане на стените на съда

Пропан-бутановата смес, поради големия си коефициент на разширение, дори при незначително повишаване на температурата си, силно увеличава обема си.

Повишаване на налягането в бутилката до критична стойност е възможно при нагряване на съда, който дълго време се намира на слънце, под пряка слънчева светлина.

Опасност от увеличаване на налягането на сместа върху стените на бутилката съществува и при бутилка, поставена близо до източник на топлина.

Освен нагряването, редица опасности крие и негативното въздействие на отрицателните температури. Първото е увеличаване на крехкостта на метала. И второто – трябва да запомните завинаги, че в никакъв случай не трябва да внасяте в топло помещение съд, който дълго време е стоял на студено. Рязкото повишаване на температурата на въглеводородната смес е опасно.

Удари и падания на бутилки

Повреда и запалване на съда с газ могат да предизвикат резки механични въздействия върху стените му, особено когато резервоарът се намира в условия на ниски или, обратно, прекалено високи температури.

При използване на бутилката в аномално студени условия се променят механичните свойства на метала – намалява ударната якост на стоманата.

Поради тази причина силен удар по бутилката или нейното твърдо падане могат да повредят херметичността на съда и да доведат до изпускане на газ, който в смес с кислорода и при контакт с искра ще доведе до детонация на сместа газ-въздух

Във втория случай повишаването на температурата и нагряването на газа, съдържащ се в бутилката, както беше казано, рязко увеличава неговото налягане, което при допълнителни ударни въздействия върху съда може да го разкъса.

Чуждене примеси в газа

Опасност от експлозия се крие при попадане в съд с течен газ на вода и сероводород. Голямото им съдържание в резервоара способства за появата на вътрешната метална повърхност на обечайката на наслоявания и издутини.

Такива дефекти на съдовете възникват при наличие на сероводород в пропана от 0,3% и повече, и могат да се наблюдават още след двугодишен срок на използване на бутилката.

Дефект на заваръчния шев

По-рядко, но се срещат проблеми, свързани с разхерметизиране на съдовете с газ в околошовната зона.

При дефект на заваръчния шев може да настъпи отслабване на работното му сечение, концентрация на напрежения и като резултат – отваряне на надлъжния или пръстеновидния шев

Общата цялост на обечайката при разкъсване на дефектния заваръчен шев може да се запази.

Сценарии на последиците от експлозия на бутилка

Посочените по-горе причини за взрив или запалване на газови съдове могат в различни варианти да предизвикат следните опасни сценарии.

Разкъсване на бутилката и изхвърляне на пламък

Взрив на бутилката и запалване на пропан-бутана са опасни поради въздействието на следните фактори:

• стълб от силен пламък, бързо увеличаващ площта на пожара;
• висока температура на огъня в огнището на взрива;
• токсичност на продуктите на горенето.

Поражението може да настъпи и от задушаване, вследствие на значителното намаляване на кислорода при рязка концентрация на вредни газове.

Проведените изследвания показаха, че херметизацията на намиращия се в огнището на пожара 50-литров газов съд с втечнен газ се нарушава за по-малко от 5 минути. Като следствие — пожар-взрив с изхвърляне на «огнена топка», достигаща диаметър от 10 м.

Обикновено разкъсването на съда става по страничната му част.

Вторични поразяващи въздействия от експлозията

Вторични, но не по-малко сериозни поразяващи последствия при взрив на бутилката, са:

• откъсване на вентила;
• въздействие на вълна на сгъстяване или ударна вълна;
• повреда от отломки на елементи на корпуса.

Отломки от бутилката и нейните откъснати елементи могат да се разлетят много далеч, нанасяйки поражение в радиус до 250 м, и да се издигнат на тридесетметрова височина.

Опасност от изтичане на газ

Опасността от изтичане на пропан от повреден съд се състои в това, че в помещението много бързо и в големи обеми се създава взривоопасна концентрация на смес от въглеводород и кислород — значително по-бързо, отколкото при изтичане на течни горими вещества.

Силно изтичане на смес от колба или неизправна спирателна арматура може да се определи по миризма или на слух — звукът е подобен на този, който чуваме при бързо изпускане на въздух от балон.

При съмнение за изтичане на газ или с цел контрол за липсата му, достатъчно е с гъба да нанесете върху бутилката сапунен разтвор и по образуващите се мехурчета да определите мястото на разхерметизация.

Ако има изтичане на газ, е необходимо да покриете мястото на разхерметизация с мокър парцал, внимателно да изнесете съда навън и да извикате газовиците.

От 2016 г. техническите правила предвиждат задължително инсталиране на сигнализатори за загазованост в новите къщи. За по-рано построените жилища тази норма има препоръчителен характер, но ползата от това устройство, особено в домове, където се използва газ от бутилки, е несъмнена.

Работата е там, че плътността на въглеводородната смес е по-голяма от плътността на въздуха. При нарушаване на херметизацията на колбата, спирателното оборудване или свързващия маркуч, газът започва да се натрупва в долната част и миризмата му може да не се усети веднага. Ето защо, сместа с пропан, попаднала във въздуха от повредена газова бутилка, често експлодира в домовете от всяка искра, без да бъде забелязана.

Основи на безопасното боравене с бутилки

Преди да инсталирате бутилката и да я свържете към газови уреди, първото нещо, което трябва да направите, е да се уверите в липсата на повреди, ръжда по корпуса и изправност на вентила.

На използване подлежат само сертифицирани бутилки, доставяни от специализирани организации, които имат хартиен паспорт за всички цикли на експлоатация и съответната маркировка, нанесена чрез ударно щамповане.

Към основните технически изисквания, които трябва да се спазват при експлоатацията на бутилките, се отнасят:

1. Всички бутилки, с изключение на една (петлитровата за свързване към газова печка), трябва да бъдат монтирани в пристройки извън сградите и на разстояние не по-близо от 5 м от входа им.
2. Изключва се съхраняването на бутилки в жилищни стаи, мазета и тавани.
3. Не разполагайте бутилки на разстояние по-малко от 1 м от нагревателни уреди и 5 м от открит огън.

Към очевидните, но често забравяни мерки за безопасност при използване на газови съдове, следва да се включат и да се приемат за неотменно изпълнение следните:

1. Не поднасяйте към бутилката запалена клечка кибрит или запалка, за да проверите за изтичане на газ.
2. Категорично изключете използването на открит огън за размразяване на редуктора или вентила. За тези цели се допуска използването само на гореща вода.
3. При откриване на газ в помещението не включвайте никакви електрически уреди, включително осветлението, и не ги изключвайте. Температурата на искрата в контакта или прекъсвача може да достигне до хиляда градуса.
4. Не се опитвайте сами да ремонтирате спирателната арматура и други конструктивни елементи на бутилката.

Освен това, трябва стриктно да спазвате предписаните от производителя времеви рамки за използване на бутилките. Съдовете, произведени преди декември 2014 г., могат да се експлоатират в продължение на 40 години.

При липса на сведения за разрешения срок на използване на газови бутилки, произведени след тази дата и без придружителна документация към тях, Ростехнадзор препоръчва да се приема за срок на годност на бутилката — 20 години.

Категорично не се допуска пренасяне на газови бутилки, като се използва вентилът като захващащо приспособление. Това може да доведе до разхерметизиране или повреда на запорното устройство.

Безопасна алтернатива на стоманените газови бутилки са по-модерните полимерно-композитни съдове — евробутилки. Техните колби са защитени с пластмасов кожух и не натрупват статично електричество. Взривобезопасността на композитните бутилки се осигурява чрез оборудването им с предпазни устройства от ново поколение — плавяща вложка и обратен клапан за освобождаване на свръхналягане.

Изводи и полезно видео по темата

Причини за взривове на газови бутилки с примери от реални факти и какво може и какво категорично не може да се прави при тяхното използване:

Как правилно да използвате газовите бутилки в бита и на какви изисквания трябва да отговарят:

При всички налични рискови фактори, съпътстващи експлоатацията на газобутилковото оборудване, няма основания да се поддавате на страх и да се отказвате от удобството на използването им в бита.

Теоретичните познания за причините и условията, които съпътстват експлозията на битови газови бутилки, имат за цел да помогнат за преодоляване на този страх. А спазването на посочения набор от норми за тяхната безопасна употреба ще послужи като надеждна застраховка срещу тежките последици от експлозия на газ и пожар.

Ако имате ценна информация, която може да допълни нашия материал, моля, споделете я с други посетители на сайта – оставете вашите коментари в блока по-долу. Там също можете да зададете въпроси, които ви интересуват по темата на статията.