Kāpēc eksplodē gāzes baloni: galvenie iemesli un preventīvie pasākumi

Piekrītiet, ziņas par to, ka kaut kur noticis gāzes balona sprādziens, kuras mēs, diemžēl, dažkārt dzirdam televīzijā vai no paziņām, liek aizdomāties par savu drošību. Un pašapmierinātībai, ka ar mums tas nenotiks, šajā situācijā nav vietas.

Sekas, kādas rada šāds sprādziens un tā izraisītais ugunsgrēks, var būt ļoti bēdīgas, un ne tikai īpašumam, bet arī veselībai un dzīvībai cilvēkiem, kas atrodas tuvumā. Mēs palīdzēsim Jums saprast, kāpēc gāzes baloni var sprāgt, un kā, neatteicoties no to lietošanas ērtības, pasargāt sevi no lielām nepatikšanām.

Šim nolūkam mēs esam veikuši pētījumu par esošo sadzīves gāzes tvertņu veidu īpatnībām, analizējuši iemeslus, kāpēc ir notikuši sprādzieni vairākos reālos gadījumos, un izpētījuši kompetentus pieredzējušu lietotāju viedokļus par to. Piedāvāto rakstu var uzskatīt par saprotamā veidā izklāstītu noteikumu kopumu, kas ļauj praksē pareizi un droši lietot gāzi balonos.

Pamatinformācija par gāzes baloniem

Gāzes balonu neaizstājamību sadzīvē līdz mūsdienām ar pārliecību var apstiprināt ievērojama Krievijas iedzīvotāju daļa.

Daudziem cilvēkiem sašķidrinātās gāzes balonu izmantošana nav tikai iespēja iegūt papildu ērtības vasarnīcā, bet vienīgais pieejamais veids, kā nodrošināt gāzes apgādi savai dzīvojamai mājai.

Valsts līmenī Rostehnadzors ir norādījis kopīgas problēmas saistībā ar gāzes tvertņu izmantošanu, par kurām ir jāzina, jo tās ir saistītas ar to drošu lietošanu:

• novecojis parks — aptuveni 90% visu balonu nav aizsargāti pret pārpildīšanu uzpildes laikā;
• skaidra valsts regulējuma trūkums balonu aprites jomā tirgū, kam var pieskaitīt nelegālu uzpildes staciju esamību;
• nepieciešamība pilnveidot un saskaņot tehnisko parametru normas ar starptautiskajiem standartiem.

Neatbilstība šīm Eiropas komisijas prasībām un ieteikumiem rada grūtības nodrošināt Krievijā izmantoto un importēto gāzes balonu produktu drošību.

Papildus vispārīgo problēmu pārzināšanai, lai vieglāk iztēloties sprādziena iemeslus un apstākļus, kas to var veicināt, noderēs zināt, kādi baloni pastāv, izprast to uzbūvi, saprast dažas nianses no sprādziena fizikas un izmantotā maisījuma degšanas.

Gāzes tvertņu veidi

Atkarībā no pielietojuma jomas, izmantotā pildvielas un pieslēgšanas veidiem, gāzes trauki var atšķirties gan konstruktīvi, gan pēc materiāla, no kā izgatavots korpuss.

Mājsaimniecības vajadzībām parasti izmanto metāla (tērauda) gāzes traukus vai kolbas no kompozītmateriāliem. Katram no tiem ir savas priekšrocības un trūkumi.

Vispopulārākie ir metāla baloni, gan jauni, gan vecā parka trauki. Galvenais iemesls paaugstinātajam pieprasījumam pēc šāda tipa tvertnēm ir salīdzinoši zemā cena un lielais piedāvājumu skaits tirgū, tostarp pateicoties jau padomju laikos izgatavotajām tvertnēm.

Taču tieši tērauda baloni ir visvairāk pakļauti sprādziena briesmām un, ievērojot drošības principus, prasa ievērot vairākus nosacījumus to uzglabāšanas un ekspluatācijas laikā. Tāpēc sīkāk pakavēsimies tieši pie tiem.

Kā ir uzbūvēts balons?

Pēc uzbūves gāzes trauks atgādina parastu šķiltavu, kuras tvertne arī ir piepildīta ar vielu, kas atrodas divos agregātstāvokļos. Daļu rezervuāra aizņem gāze šķidrā fāzē, atlikušo brīvo vietu aizpilda tā pati viela, bet gāzveida (darba) veidā. Caur noslēgierīci gāze nonāk attiecīgajā iekārtā aizdedzināšanai un izmantošanai paredzētajā veidā.

Gāzes balona standarta komplektācija ietver sevī:

1. Pats gāzes trauks jeb apvalks, cilindriskas formas un ar minimālo sieniņu biezumu 2 mm.
2. Balona vārsts ar noslēgelementu un spararatu.
3. Gredzenveida balsts (kurpe), kas nodrošina stabilu vertikālu gāzes tvertnes stāvokli.
4. Apvalks, kas aizsargā vārstu no bojājumiem un piesārņojuma transportēšanas, uzglabāšanas un ekspluatācijas laikā.

Uz īpašu vītņotu detaļu — balona kakla gredzenu — tiek piestiprināts vāciņš.

Tehniski un drošības ziņā noderīga ierīce, ar kuru var būt aprīkoti gāzes baloni, ir propāna reduktors komplektā ar manometru.

Tā izmantošana ļauj samazināt, stabilizēt un uzturēt maisījuma spiedienu konkrētam gāzes patērētājam noteiktajās vērtībās. Šāds adapteris ir viegli uzstādāms uz jebkura veida baloniem.

Gāzes maisījums sadzīves baloniem

Balonu pildviela ir ogļūdeņraža gāze – propāna un butāna maisījums, kas tiek iesūknēts traukā ar spiedienu līdz 15 MPa.

Šo ogļūdeņražu attiecība nosaka maisījuma lietošanas sezonalitāti vai konkrētu reģionu. Proti, lai gan propānam un butānam ir salīdzinoši līdzīgas pamatīpašības, to iztvaikošanas temperatūru vērtības būtiski atšķiras: butāns – 0,5 °C, propāns – 43 °C (ar mīnusa zīmi).

Sakarā ar to, ka nav lietderīgi ražot katrai atsevišķai gāzes balonu marku katram reģionam, GOST ir paredzējis vienotu propāna-butāna maisījumu ar noteiktu šo gāzu procentuālo attiecību.

Izpratne par gāzes rezervuāros izmantoto ogļūdeņražu sajaukšanas principu ir būtiska ne tikai, lai iespējams samazināt degvielas izmaksas (butāns ir lētāks par propānu), bet arī, lai mazinātu paaugstināta spiediena veidošanās risku, ko izraisa ievērojams apkārtējā gaisa temperatūras pieaugums, pateicoties butāna mazāk intensīvai iztvaikošanai. Krasi spiediena pieaugums rezervuārā var izraisīt tā hermētiskuma zudumu un līdz ar to sprādzienu vai ugunsgrēku.

Sprādziena priekšnoteikumi

Neskatoties uz pieaugošajām prasībām drošai rīcībai ar baloniem un to kvalitātei, Krievijā ik gadu vairāk nekā 200 cilvēku kļūst par nāvējošiem upuriem balonu gāzes sprādzieniem, savukārt ievainoto ir par kārtu vairāk.

Apkopojot gāzes tvertņu ražotāju informāciju, sniedzam spiediena diapazonus, pie kuriem iespējama kolbu iznīcināšana:

Samazinoties kolbas sieniņu izturībai, kritiskais spiediena lielums, kas izraisa tās hermētiskuma zudumu, samazinās līdz 5,3 MPa.

Gāzes sprādziens vai degšana

Jāsaprot, ka balona sprādziens un aizdegšanās nav viens un tas pats. Piemēram, uz jautājumu, vai var eksplodēt sadzīves gāzes balons, kas guvis šķembu vai lodes caurumu, nevar viennozīmīgi atbildēt «jā».

Gāze, kas izplūst no bojātā trauka zem spiediena, vienkārši degs. Sprādzienam nepieciešama slēgta telpa. Tas parasti ir pats balons noteiktos apstākļos vai telpa ar augstu gāzes piesātinājumu.

Sprāgst propāna-butāna maisījums ar skābekli gaisā ārpus balona vai ievilkts iekšā pēc tam, kad spiediens kolbas iekšpusē ir izlīdzinājies ar atmosfēras spiedienu.

No kā tad sprāgst vai deg gāzes baloni?

Balons ugunsgrēka zonā

Tvertnes, kas nokļuvusi degšanas zonā ar tajā zem spiediena esošo gāzes maisījumu, sprādzienbīstamība ir ļoti augsta. Saskaņā ar GOST maksimālā drošā temperatūra balonam ar ogļūdeņradi ir 45 °C. Ir skaidrs, ka ugunsgrēka epicentrā tā ievērojami pārsniedz pieļaujamo.

Processa fizika ir šāda. Spēcīgas sildīšanas temperatūras ietekmē maisījums traukā uzvārās un attiecīgi paaugstinās spiediens tajā. Turklāt nevienmērīga apvalka virsmas sasilšana vājina tā sākotnējo izturību un izraisa sienu iznīcināšanu.

Parasti, augstas atlikušās plastiskās deformācijas dēļ gāzes traukā un tā vienpusējas sildīšanas rezultātā rodas lokāls sienas izspiedums (atdure). Pārplīsums biežāk notiek pa metinājuma šuvi.

Strauji iztvaikojot un aizdegoties, no balona izmestais ogļūdeņradis šķidrā un tvaiku stāvoklī rada papildu termisku iedarbību uguns zonā uz visu apkārtējo.

Saprotot, kāpēc ugunsgrēkā mājās eksplodē gāzes baloni, jāzina arī tas, kā tie var uzvesties sildīšanas laikā.

Kulbas pārplīsuma variantu var būt divi:

1. Pēc «hidrauliskās» mehānikas.
2. Spēcīga sagriešanās un lielas plaisas veidošanās uz dibena un apvalka.

Pirmajā gadījumā šķidrā fāze, paaugstinoties temperatūrai līdz 60 °C, aizpildīs trauka tilpumu līdz normai 85% pie spiediena 1,5 – 2,5 MPa. Apvalka iznīcināšana notiks, tālāk paaugstinoties temperatūrai telpā līdz 70 – 75 °C.

Otrais variants ir iespējams, ja traukā nav šķidrās fāzes, piemēram, ja sašķidrinātā maisījuma iztvaikošana notikusi noslēgierīces noplūdes dēļ, paaugstinātās temperatūrās ugunsgrēka apstākļos.

Jebkurā scenārijā pārplīsušā balona fragmenti var ar lielu ātrumu izkliedēties dažādos virzienos, radot draudus cilvēku ievainojumiem un īpašuma bojājumiem.

Pārmērīga balona uzpilde ar gāzi

Bieži, uzpildot tvertnes ar sašķidrinātu gāzi, tās tiek pārpildītas. Tas notiek nolaidības dēļ vai apzināti, vēloties ietaupīt uz rezervuāra izmantošanas koeficienta rēķina.

Jāsaprot, ka sašķidrinātās gāzes spiediena pārsniegšana kulbā uzpildes laikā virs pieļaujamā var izraisīt tās izturības pārkāpumu.

Tvertnē jāpaliek daļai brīvā tilpuma — spilvenam, ogļūdeņražu tvaiku fāzei. Drošais šāda spilvena tilpums ir ne mazāk kā 15% no kopējā rezervuāra tilpuma. Ja tā nav, spiediens kulbā palielinās par 0,7 MPa, temperatūrai maisījumam paaugstinoties par katru grādu, kas nav pieļaujams saskaņā ar drošības normām un var izraisīt apvalka pārspriegumu un tā pārplīsumu.

Traukā iesūknējamās gāzes daudzums ir stingri reglamentēts pēc spiediena un masas, un tas nedrīkst pārsniegt 0,425 kg uz 1 litru tvertnes tilpuma.

Pat pie GOST paredzētās temperatūras +45 °C pārpildīta kulba rada lielu bīstamību attiecībā uz gareniskā pārplīsuma varbūtību pa metinājuma šuvi.

Iesakām arī izlasīt mūsu citu rakstu, kurā mēs detalizēti stāstījām par noteikumiem gāzes balonu uzpildei.

Tvertnes sieniņu uzkarsēšana vai atdzesēšana

Propāna-butāna maisījumam ir liels izplešanās koeficients, tāpēc pat neliela temperatūras paaugstināšanās ievērojami palielina tā tilpumu.

Spiediena paaugstināšanās balonā līdz kritiskajai vērtībai var rasties, ja trauks ilgstoši atrodas saules tiešajos staros un tiek uzkarsēts.

Maisījuma spiediena palielināšanās risks uz kolbas sieniņām pastāv arī tad, ja balons ir uzstādīts siltuma avota tuvumā.

Papildus uzkarsēšanai, virkne bīstamību slēpjas arī negatīvās temperatūras ietekmē. Pirmkārt – palielinās metāla trauslums. Otrkārt – ir jāatceras uz visiem laikiem, ka nekādā gadījumā nedrīkst trauku, kas ilgstoši atradies salā, ienest siltā telpā. Strauja ogļūdeņražu maisījuma temperatūras paaugstināšanās ir nedroša.

Balonu triecieni un krišana

Gāzes trauka bojājumu un aizdegšanos var izraisīt asi mehāniski triecieni uz tā sieniņām, īpaši, ja rezervuārs atrodas zemas vai, gluži pretēji, pārāk augstas temperatūras apstākļos.

Izmantojot balonu abnormāli aukstos apstākļos, mainās metāla mehāniskās īpašības – samazinās tērauda triecienizturība.

Šī iemesla dēļ spēcīgs trieciens balonam vai tā ciets kritiens var sabojāt trauka hermētiskumu un veicināt gāzes noplūdi, kas, sajaucoties ar skābekli un saskaroties ar dzirksteli, izraisīs gāzes un gaisa maisījuma detonāciju.

Otrajā gadījumā temperatūras paaugstināšanās un kolbā esošās gāzes uzkarsēšana, kā jau teikts, strauji palielina tās spiedienu, kas papildu triecienu ietekmē uz trauku var to pārplēst.

Svešas piemaisījumi gāzē

Sprādziena bīstamība slēpjas, ja šķidrās gāzes traukā nonāk ūdens un sērūdeņradis. To lielais saturs rezervuārā veicina iekšējās metāla virsmas slāņojumu un tulznu rašanos.

Šādi trauku defekti rodas, ja propānā ir sērūdeņradis no 0,3% un vairāk, un tos var novērot jau pēc divu gadu balona lietošanas termiņa.

Metinājuma šuves defekts

Retāk, bet sastopamas problēmas, kas saistītas ar gāzes trauku hermētiskuma zudumu šuves tuvumā.

Metinājuma šuves defekta gadījumā var notikt tās darba šķērsgriezuma vājināšanās, spriegumu koncentrācija un, kā rezultātā, garenvirziena vai gredzenveida šuvju atvēršanās.

Balona apvalka kopējā integritāte, pārraujot bojātu metinājuma šuvi, var saglabāties.

Balona sprādziena seku scenāriji

Iepriekš minētie gāzes trauku sprādziena vai aizdegšanās iemesli dažādos variantos var izraisīt šādus bīstamus scenārijus.

Balona pārplīsums un liesmas izvirdums

Balona sprādziens un propāna-butāna aizdegšanās ir bīstami, iedarbojoties ar šādiem faktoriem:

• spēcīgas liesmas stabs, kas ātri palielina ugunsgrēka platību;
• augsta uguns temperatūra sprādziena epicentrā;
• sadegšanas produktu toksiskums.

Var iestāties arī nosmakšanas bojājums, jo, strauji palielinoties kaitīgo gāzu koncentrācijai, ievērojami samazinās skābekļa daudzums.

Veiktie pētījumi pierādījuši, ka 50 litru sašķidrinātās gāzes tvertnes, kas nonākusi ugunsgrēka perēklī, hermētiskums tiek pārkāpts mazāk nekā 5 minūšu laikā. Sekas ir uzliesmojums ar «uguns bumbas» izmešu, kas sasniedz 10 m diametru.

Parasti tvertnes pārrāvums notiek tās sānu daļā.

Sekundāri sprādziena bojājošie efekti

Sekundārās, bet ne mazāk nopietnās postošās sekas balona sprādzienā ir:

• vārsta atrāvums;
• saspiešanas vai triecienviļņa ietekme;
• bojājumi no korpusa elementu lauskām.

Balona lauskas un tā atdalījušies elementi var izkliedēties ļoti tālu, nodarot postījumus līdz 250 m rādiusā, un pacelties līdz trīsdesmit metru augstumam.

Gāzes noplūdes bīstamība

Propāna noplūdes bīstamība no bojātas tvertnes ir tāda, ka telpā ļoti ātri un lielos apjomos veidojas sprādzienbīstama ogļūdeņraža un skābekļa maisījuma koncentrācija — ievērojami ātrāk nekā šķidru degvielu noplūžu gadījumā.

Spēcīgu maisījuma noplūdi no pudeles vai bojātas slēgarmatūras var noteikt pēc smaržas vai dzirdes — skaņa ir līdzīga tai, ko dzirdam, ātri iztukšojot gaisa balonu.

Ja ir aizdomas par gāzes noplūdi vai lai pārliecinātos par tās neesamību, pietiks ar sūkli uzklāt uz balona ziepju šķīdumu un pēc veidojošajiem burbulīšiem noteikt noplūdes vietu.

Ja ir gāzes noplūde, noplūdes vieta jānosedz ar mitru drānu, uzmanīgi jāiznes tvertne ārā un jāizsauc gāzes serviss.

Kopš 2016. gada tehniskie noteikumi paredz obligātu gāzes signalizatoru uzstādīšanu jaunajās mājās. Iepriekš uzbūvētām mājām šī norma ir ieteikuma rakstura, taču šīs ierīces lietderība, īpaši mājās, kur izmanto balonu gāzi, ir neapšaubāma.

Lieta tāda, ka ogļūdeņraža maisījuma blīvums ir lielāks par gaisa blīvumu. Pārkāpjot pudeles, slēgarmatūras vai savienojošās šļūtenes hermētiskumu, gāze sāk uzkrāties apakšā, un tās smaržu uzreiz var nepamanīt. Tāpēc propāna maisījums, kas no bojāta gāzes balona nonācis gaisā, bieži eksplodē mājās no jebkuras dzirksteles, paliekot nepamanīts.

Drošas rīcības ar baloniem pamati

Pirms balona uzstādīšanas un pievienošanas gāzes ierīcēm pirmais, kas jādara, ir pārliecināties, vai nav bojājumu, korpusā nav rūsas un vārsts ir derīgs.

Izmantošanai pakļaujami tikai sertificēti baloni, ko piegādā specializētas organizācijas un kam ir papīra pase visos ekspluatācijas posmos un attiecīgs marķējums, kas uzklāts ar trieciena apzīmogošanas metodi.

Pie galvenajām tehniskajām prasībām, kas jāievēro balonu ekspluatācijā, pieder:

1. Visi baloni, izņemot vienu (piecu litru balonu pieslēgšanai gāzes plītij), ir jāuzstāda piebūvēs ārpus ēkām un vismaz 5 m attālumā no ieejas tajās.
2. Jāizslēdz balonu glabāšana dzīvojamās istabās, pagrabos un bēniņos.
3. Nenovietot balonus tuvāk par 1 m no sildierīcēm un 5 m no atklātas uguns.

Pie acīmredzamajiem, bet bieži aizmirstajiem drošības pasākumiem, lietojot gāzes traukus, jāmin un jāievēro bez atkāpēm sekojošie:

1. Nepienest balonam aizdedzinātu sērkociņu vai šķiltavu, lai pārbaudītu gāzes noplūdi.
2. Kategoriski jāizslēdz atklātas uguns izmantošana reduktora vai vārsta sildīšanai. Šim nolūkam ir atļauts izmantot tikai karstu ūdeni.
3. Ja telpā tiek atklāta gāze, neieslēgt nekādas elektroierīces, tostarp gaismu, un tās neizslēgt. Dzirksteles temperatūra kontaktligzdā vai slēdzī var sasniegt tūkstoš grādus.
4. Nemēģināt patstāvīgi veikt noslēgarmatūras un citu balona konstrukcijas elementu remontu.

Turklāt stingri jāievēro ražotāja noteiktie balonu lietošanas termiņi. Traukus, kas ražoti līdz 2014. gada decembrim, drīkst ekspluatēt 40 gadus.

Ja nav informācijas par atļauto gāzes balonu lietošanas termiņu, kas ražoti pēc šī datuma un kuriem nav pavaddokumentācijas, Rostehnadzor iesaka par balona derīguma termiņu pieņemt 20 gadus.

Kategoriski nedrīkst pārnēsāt gāzes balonus, izmantojot vārstu kā turēšanas ierīci. Tas var izraisīt hermētiskuma zudumu vai noslēgierīces bojājumu.

Drošāka alternatīva tērauda gāzes baloniem ir modernāki polimēru-kompozītmateriālu trauki — eirobaloni. To kolbas ir aizsargātas ar plastmasas apvalku, neuzkrāj statisko elektrību. Kompozītmateriālu balonu sprādziendrošība tiek nodrošināta, aprīkojot tos ar jaunās paaudzes drošības ierīcēm — kausējamo ieliktni un pretējo vārstu pārspiediena novadīšanai.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Gāzes balonu eksplozijas iemesli, balstoties uz reāliem piemēriem, un ko drīkst un ko kategoriski nedrīkst darīt, tos lietojot:

Kā pareizi lietot gāzes balonus sadzīvē un kādām prasībām tiem jāatbilst:

Neskatoties uz visiem esošajiem riska faktoriem, kas saistīti ar gāzes balonu iekārtu ekspluatāciju, nav pamata ļauties bailēm un atteikties no to lietošanas ērtībām sadzīvē.

Teorētiskās zināšanas par iemesliem un apstākļiem, kas pavada sadzīves gāzes balonu eksploziju, ir paredzētas, lai palīdzētu pārvarēt šādas bailes. Savukārt sniegto drošas lietošanas normu kopuma ievērošana kalpos kā uzticama apdrošināšana pret smagām gāzes eksplozijas un ugunsgrēka sekām.

Ja Jums ir vērtīga informācija, kas var papildināt mūsu materiālu, lūdzu, dalieties ar to ar citiem vietnes apmeklētājiem – atstājiet savus komentārus zemāk esošajā blokā. Turpat Jūs varat uzdot interesējošos jautājumus par raksta tēmu.