Prečo vybuchujú plynové fľaše: hlavné príčiny a preventívne opatrenia

Súhlasíte, správy o tom, že niekde došlo k výbuchu plynovej fľaše, ktoré, žiaľ, občas počúvame v televízii alebo od známych, nútia zamyslieť sa nad vlastnou bezpečnosťou. A upokojovaniu, že sa nám to nestane, v tejto situácii nie je miesto.

Následky, ku ktorým vedie takýto výbuch a ním spôsobený požiar, môžu byť najsmutnejšie, a to nielen pre majetok, ale aj pre zdravie a život ľudí, ktorí sa ocitli v blízkosti. Pomôžeme vám pochopiť, prečo môžu plynové fľaše vybuchovať, a ako sa, bez toho, aby ste sa vzdali pohodlia ich používania, ochrániť pred veľkými nepríjemnosťami.

Za týmto účelom sme vykonali prieskum vlastností existujúcich typov domácich plynových nádob, analyzovali príčiny, pre ktoré došlo k výbuchom v rade reálnych prípadov, a preskúmali kompetentné názory skúsených používateľov na túto tému. Ponúkaný článok možno predstaviť ako prístupne napísanú kompiláciu súborov pravidiel, ktoré umožňujú v praxi správne a bezpečne používať plyn vo fľašiach.

Základné informácie o plynových fľašiach

Nenahraditeľnosť plynových fliaš v domácnosti dodnes môže s istotou potvrdiť značná časť obyvateľstva Ruska.

Pre mnohých ľudí je používanie fliaš so skvapalneným plynom nielen možnosťou mať dodatočné pohodlie na chate, ale jediným dostupným variantom splyňovania svojho obytného domu.

Na štátnej úrovni boli Rostechnadzorom označené všeobecné problémy používania plynových nádob, o ktorých je potrebné vedieť, pretože súvisia s ich bezpečným používaním:

• zastaraný park – približne 90 % všetkých fliaš nie je chránených proti preplneniu počas plnenia;
• chýbajúca jasná štátna regulácia v oblasti obehu fliaš na trhu, k čomu možno zaradiť existenciu nelegálnych plniarní;
• potreba zdokonaľovania a uvedenie noriem technických parametrov na medzinárodné štandardy.

Nedodržanie týchto požiadaviek a odporúčaní Európskej komisie prináša ťažkosti pri zabezpečovaní bezpečnosti používanej v Rusku a dovážanej plynovej produkcie.

Okrem znalosti všeobecných problémov, aby bolo ľahšie si predstaviť príčiny vedúce k výbuchu a podmienky, ktoré k tomu môžu prispieť, bude užitočné vedieť, aké plynové fľaše existujú, porozumieť ich konštrukcii a pochopiť niektoré nuansy z fyziky výbuchu a horenia zmesi v nich použitej.

Druhy nádob na plyn

V závislosti od oblasti použitia, použitého plniva a spôsobov pripojenia sa plynové nádoby môžu líšiť konštrukčne aj materiálom, z ktorého je vyrobený korpus.

Pre domáce potreby sa spravidla používajú kovové (oceľové) plynové nádoby alebo nádoby z kompozitných materiálov. Každá z nich má svoje výhody a nevýhody.

Najobľúbenejšie sú kovové fľaše, nové aj staršie nádoby. Hlavným dôvodom zvýšeného dopytu po zásobníkoch tohto typu je ich pomerne nízka cena a veľké množstvo ponúk na trhu, a to aj vďaka nádržiam vyrobeným ešte v sovietskych časoch.

Práve oceľové fľaše sú však vystavené najväčšiemu nebezpečenstvu výbuchu a v súlade s bezpečnostnými zásadami vyžadujú dodržiavanie niekoľkých podmienok pri ich skladovaní a prevádzke. Preto sa podrobnejšie zameriame práve na ne.

Ako je fľaša konštruovaná?

Konštrukciou plynová nádoba pripomína obyčajný zapaľovač, ktorého nádrž je tiež naplnená látkou nachádzajúcou sa v dvoch skupenstvách. Časť zásobníka zaberá plyn v kvapalnej fáze, zvyšný voľný priestor je vyplnený rovnakou látkou, ale v plynnom (pracovnom) stave. Uzavieracím zariadením plyn prúdi do príslušného zariadenia na zapálenie a použitie podľa určenia.

Štandardná výbava plynovej fľaše zahŕňa:

1. Samotná nádoba na plyn alebo plášť valcového tvaru s minimálnou hrúbkou stien 2 mm.
2. Ventil fľaše s uzavieracím prvkom a zotrvačníkom.
3. Prstencová podpera (pätka) zabezpečujúca stabilnú vertikálnu polohu nádoby s plynom.
4. Kryt chrániaci ventil pred poškodením a znečistením počas prepravy, skladovania a prevádzky.

Na špeciálnu závitovú súčiastku – prstenec hrdla fľaše sa upevňuje uzáver.

Technicky a z hľadiska bezpečnosti užitočným zariadením, ktorým môžu byť plynové fľaše vybavené, je propánový reduktor v súprave s manometrom.

Jeho použitie umožňuje znižovať, stabilizovať a udržiavať tlak zmesi na hodnotách stanovených pre konkrétneho spotrebiteľa plynu. Takýto adaptér sa ľahko inštaluje na fľaše akéhokoľvek typu.

Zmes plynov pre domáce fľaše

Ako plnivo pre fľaše slúži uhľovodíkový plyn — zmes propánu a butánu, ktorá sa vtláča do nádoby pod tlakom až 15 MPa.

Pomer týchto uhľovodíkov určuje sezónnosť používania zmesi alebo konkrétny región. Ide o to, že pri relatívne rovnakých základných vlastnostiach majú propán a bután podstatný rozdiel v hodnotách teplôt vyparovania: bután — 0,5 °C, propán — –43 °C.

Vzhľadom na neúčelnosť výroby samostatných značiek flaškového plynu pre každý región, norma GOST stanovuje unifikovanú zmes propánu a butánu s určitým percentuálnym pomerom týchto plynov.

Znalosť princípu miešania uhľovodíkov používaných v plynových nádržiach má podstatný význam nielen v možnosti zlacniť palivo (bután je lacnejší ako propán), ale aj v znížení rizika vzniku zvýšeného tlaku pri výraznom zvýšení teploty okolitého vzduchu v dôsledku menej intenzívneho vyparovania butánu. Prudké zvýšenie tlaku v nádrži môže spôsobiť jej odtlakovanie a následne výbuch alebo požiar.

Predpoklady pre výbuch

Napriek rastúcim požiadavkám na bezpečné zaobchádzanie s fľašami a na ich kvalitu, každoročne v Rusku viac ako 200 ľudí zomiera v dôsledku výbuchov flaškového plynu, zranených je rádovo viac.

Po zhrnutí informácií od výrobcov nádob na plyn uvádzame rozsahy tlakov, pri ktorých je možné zničenie filaš:

Pri znížení pevnosti stien fľaše sa kritická hodnota tlaku vedúca k jej odtlakovaniu znižuje na 5,3 MPa.

Výbuch alebo horenie plynu

Je potrebné chápať, že výbuch a vznietenie fľaše nie je celkom to isté. Napríklad na otázku, či môže vybuchnúť domáca plynová fľaša, ktorá dostala otvor od črepiny alebo guľky, nemožno jednoznačne odpovedať „áno“.

Plyn vystupujúci z poškodenej nádoby pod tlakom bude jednoducho horieť. Na výbuch je potrebný uzavretý priestor. To je spravidla samotná fľaša za určitých podmienok, alebo silne zplynovaná miestnosť.

Vybuchuje zmes propán-butánu s kyslíkom vo vzduchu mimo fľaše alebo vtiahnutá dovnútra, potom čo sa tlak vo vnútri fľaše vyrovná s atmosférickým.

Od čoho vlastne vybuchujú alebo horia plynové fľaše?

Fľaša v oblasti požiaru

Výbušnosť nádoby, ktorá sa dostala do zóny horenia, s plynovou zmesou v nej pod tlakom, je veľmi vysoká. Podľa GOST-u je maximálna bezpečná teplota pre fľašu s uhľovodíkom 45 °C. Je zrejmé, že v ohnisku požiaru výrazne presahuje prípustnú hodnotu.

Fyzika procesu je taká. Pri vysokej teplote ohrevu zmes v nádobe vrie a následne sa zvyšuje tlak v nej. Okrem toho nerovnomerné prehriatie povrchu plášťa oslabuje jeho pôvodnú pevnosť a vedie k deštrukcii stien.

Zvyčajne v dôsledku vysokej zvyškovej plastickej deformácie nádoby s plynom a jej ohrevu z jednej strany dochádza k lokálnemu vydutiu steny (vydutina). K prasknutiu dochádza častejšie pozdĺž zvarového švu.

Rýchlo sa vyparujúc a vznietiac, vyhadzovaný uhľovodík z fľaše v kvapalnom a parnom stave spôsobuje dodatočné tepelné pôsobenie v oblasti ohňa na všetko okolie.

Po objasnení, prečo počas požiaru v domoch explodujú plynové fľaše, treba vedieť aj to, ako sa môžu správať pri zahrievaní.

Možnosti prasknutia nádoby môžu byť dve:

1. Podľa „hydraulickej“ mechaniky.
2. Silné skrútenie a vznik veľkej trhliny na dne a plášti.

V prvom prípade kvapalná fáza so zvýšením teploty na 60 °C vyplní objem nádoby do normy 85 % pri tlaku 1,5 – 2,5 MPa. Deštrukcia plášťa nastane pri ďalšom zvýšení teploty v miestnosti na 70 – 75 °C.

Druhý variant sa vyskytuje pri neprítomnosti kvapalnej fázy v nádobe, ak napríklad k vyparovaniu skvapalnenej zmesi došlo v dôsledku odtlakovania uzatváracieho zariadenia, pri zvýšených teplotách v podmienkach požiaru.

Pri akomkoľvek scenári sa fragmenty prasknutej fľaše môžu veľkou rýchlosťou rozletieť na všetky strany, čo predstavuje hrozbu zranenia osôb a škody na majetku.

Nadmerné naplnenie fľaše plynom

Pri častom plnení nádob skvapalneným plynom ich preplňujú. K tomu dochádza z nedbanlivosti alebo vedome, v snahe ušetriť na koeficiente využitia zásobníka.

Treba si uvedomiť, že prekročenie tlaku skvapalneného plynu v nádobe pri plnení nad prípustnú hodnotu môže spôsobiť porušenie jej pevnosti.

V nádobe musí zostať časť voľného objemu – vankúš, pre parnú fázu uhľovodíkov. Bezpečný objem takéhoto vankúša je najmenej 15 % celkového objemu zásobníka. Pri jeho absencii tlak v nádobe stúpa o 0,7 MPa pri zvýšení teploty zmesi o každý stupeň, čo je neprípustné podľa bezpečnostných noriem a môže viesť k prepätiu obalu a jeho prasknutiu.

Množstvo plynu vtláčaného do nádoby je prísne regulované podľa tlaku a hmotnosti a nesmie presiahnuť 0,425 kg na 1 liter objemu nádoby.

Dokonca aj pri teplote +45 °C predpísanej GOST predstavuje preplnená nádoba veľké nebezpečenstvo pravdepodobnosti pozdĺžneho prasknutia pozdĺž zvarového švu.

Odporúčame tiež prečítať si náš ďalší článok, kde sme podrobne opísali pravidlá plnenia plynových fliaš.

Zahriatie alebo ochladenie stien nádoby

Zmes propán-butánu má veľký koeficient rozťažnosti, a preto sa aj pri miernom zvýšení jej teploty výrazne zväčšuje na objeme.

Zvýšenie tlaku v plynovej fľaši na kritickú hodnotu je možné pri zahrievaní nádoby, ktorá je dlhší čas na slnku, priamo pod slnečnými lúčmi.

Nebezpečenstvo zvýšenia tlaku zmesi na steny fľaše existuje aj vo fľaši umiestnenej v blízkosti zdroja tepla.

Okrem zahrievania v sebe skrýva aj množstvo nebezpečenstiev negatívny vplyv nízkych teplôt. Prvým je zvýšenie krehkosti kovu. A druhým – je potrebné si navždy zapamätať, že v žiadnom prípade nemožno nádobu, ktorá bola dlhší čas v mraze, vnášať do teplej miestnosti. Prudké zvýšenie teploty uhľovodíkovej zmesi je nebezpečné.

Nárazy a pády fliaš

Vyvolať poškodenie a vznietenie nádoby s plynom môžu prudké mechanické vplyvy na jej steny, najmä ak sa nádoba nachádza v podmienkach nízkych alebo, naopak, príliš vysokých teplôt.

Pri používaní plynovej fľaše v anomálne chladných podmienkach sa menia mechanické vlastnosti kovu – znižuje sa rázová húževnatosť ocele.

Z tohto dôvodu môže silný náraz do fľaše alebo jej tvrdý pád narušiť tesnosť nádoby a prispieť k úniku plynu, ktorý v zmesi s kyslíkom a pri kontakte s iskrou povedie k detonácii zmesi plynu so vzduchom.

V druhom prípade zvýšenie teploty a zahrievanie plynu obsiahnutého vo fľaši, ako už bolo povedané, prudko zvyšuje jeho tlak, čo pri dodatočných nárazových vplyvoch na nádobu môže spôsobiť jej roztrhnutie.

Cudzie prímesi v plyne

Nebezpečenstvo výbuchu hrozí, keď sa do nádoby so skvapalneným plynom dostane voda a sírovodík. Ich veľký obsah v zásobníku prispieva k vzniku delaminácií a vydutín na vnútornom kovovom povrchu plášťa.

Takéto defekty nádob vznikajú pri prítomnosti sírovodíka v propáne od 0,3 % a viac, a môžu byť pozorované už po dvojročnej dobe používania fľaše.

Chyba zvarového švu

Zriedkavejšie, ale vyskytujú sa problémy spojené so stratou tesnosti nádob s plynom v oblasti okolo zvaru.

Pri defekte zvarového spoja môže dôjsť k oslabeniu jeho pracovného prierezu, koncentrácii napätí a v dôsledku toho k otvoreniu pozdĺžneho alebo kruhového zvaru.

Celková integrita plášťa sa pri pretrhnutí chybného zvarového spoja môže zachovať.

Scenáre následkov výbuchu fľaše

Vyššie uvedené príčiny výbuchu alebo vznietenia plynových nádob môžu v rôznych variantoch vyvolať nasledujúce nebezpečné scenáre.

Pretrhnutie fľaše a výron plameňa

Výbuch plynovej fľaše a vznietenie propán-butánu sú nebezpečné pôsobením nasledujúcich faktorov:

• stĺpca silného plameňa, ktorý rýchlo zväčšuje plochu požiaru;
• vysokej teploty ohňa v ohnisku výbuchu;
• toxicita produktov horenia.

Poškodenie môže nastať aj z udusenia, v dôsledku výrazného zníženia kyslíka pri ostrej koncentrácii škodlivých plynov.

Uskutočnené výskumy ukázali, že tesnosť 50-litrovej plynovej nádoby so skvapalneným plynom, ktorá sa ocitne v ohnisku požiaru, je narušená za menej ako 5 minút. Následkom je bleskový požiar s vyvrhnutím „ohnivej gule“ dosahujúcej priemer 10 m.

Zvyčajne k roztrhnutiu nádoby dochádza pozdĺž jej bočnej časti.

Sekundárne škodlivé účinky výbuchu

Sekundárnymi, no nemenej závažnými poškodzujúcimi následkami pri výbuchu fľaše, sú:

• odtrhnutie ventilu;
• účinok kompresnej vlny alebo rázovej vlny;
• poškodenie od úlomkov prvkov plášťa.

Úlomky z fľaše a jej odtrhnuté časti môžu letieť veľmi ďaleko, spôsobujúc poškodenie v okruhu do 250 m, a stúpať do výšky tridsať metrov.

Nebezpečenstvo úniku plynu

Nebezpečenstvo úniku propánu z poškodenej nádoby spočíva v tom, že v miestnosti veľmi rýchlo a vo veľkých objemoch vzniká výbušná koncentrácia zmesi uhľovodíka a kyslíka — oveľa rýchlejšie ako pri únikoch kvapalných horľavín.

Silný únik zmesi z banky alebo chybného uzatváracieho ventilu možno zistiť podľa zápachu alebo sluchu — zvuk je podobný tomu, čo počujeme pri rýchlom vyfukovaní balóna.

Pri podozrení na únik plynu alebo na kontrolu jeho neprítomnosti bude stačiť špongiou naniesť na fľašu mydlový roztok a podľa vznikajúcich bublín určiť miesto porušenia tesnosti.

Ak dôjde k úniku plynu, je potrebné zakryť miesto porušenia tesnosti mokrou handrou, opatrne vyniesť nádobu von a zavolať plynárov.

Od roku 2016 technické predpisy stanovujú povinnú inštaláciu signalizátorov plynovej koncentrácie v nových domoch. Pre skôr postavené byty má táto norma odporúčací charakter, ale prínos tohto zariadenia, najmä v domoch, kde sa používa fľaškový plyn, je nepopierateľný.

Ide o to, že hustota uhľovodíkovej zmesi je väčšia ako hustota vzduchu. Pri narušení tesnosti banky, uzatváracieho zariadenia alebo spojovacej hadice sa plyn začne hromadiť dole a jeho zápach sa nemusí ihneď zistiť. To je dôvod, prečo zmes s propánom, ktorá sa dostala do vzduchu z poškodenej plynovej fľaše, často vybuchuje v domoch od akejkoľvek iskry, bez toho, aby bola spozorovaná.

Základy bezpečnej manipulácie s fľašami

Pred inštaláciou fľaše a jej pripojením ku plynovým spotrebičom prvou vecou, ktorú treba urobiť, je uistiť sa, že na tele nie sú poškodenia, hrdza a že ventil je funkčný.

Na používanie sú prípustné len certifikované fľaše, dodávané špecializovanými organizáciami, ktoré majú papierový pas na všetkých cykloch prevádzky a zodpovedajúce označenie vyrazené úderom.

Medzi základné technické požiadavky, ktoré treba dodržiavať pri prevádzke fliaš, patria:

1. Všetky fľaše, s výnimkou jednej (päťlitrovej na pripojenie k plynovému sporáku), musia byť inštalované v prístavbách mimo budov a vo vzdialenosti nie bližšej ako 5 metrov od vchodu do nich.
2. Vylúčiť skladovanie fliaš v obytných miestnostiach, pivniciach a na povaliach.
3. Neumiestňovať fľaše bližšie ako 1 meter od vykurovacích zariadení a 5 metrov od otvoreného ohňa.

K zrejmým, ale často zabúdaným bezpečnostným opatreniam pri používaní nádob s plynom, treba zaradiť a prijať na nevyhnutné vykonanie nasledovné:

1. Nepribližovať k fľaši zapálenú zápalku alebo zapaľovač, aby ste skontrolovali únik plynu.
2. Kategoricky vylúčiť používanie otvoreného ohňa na zohriatie reduktora alebo ventilu. Na tieto účely je povolené používanie len horúcej vody.
3. Pri zistení plynu v miestnosti nezapínať žiadne elektrické spotrebiče, vrátane svetla, a nevypínať ich. Teplota iskry v zásuvke alebo vypínači môže dosiahnuť až tisíc stupňov.
4. Nepokúšať sa samostatne vykonať opravu uzatváracej armatúry a ďalších konštrukčných prvkov fľaše.

Okrem toho sa treba prísne riadiť predpísanými výrobcom časovými rámcami používania fliaš. Nádoby vyrobené do decembra 2014 možno prevádzkovať počas 40 rokov.

Pri absencii informácií o povolenom termíne používania plynových fliaš vyrobených po tomto dátume a bez sprievodnej dokumentácie k nim, Rostechnadzor odporúča považovať za dobu použiteľnosti fľaše – 20 rokov.

Kategoricky nemožno prenášať plynové fľaše, pričom sa ventil používa ako držadlo. To môže spôsobiť odtlakovanie alebo poškodenie uzatváracieho zariadenia.

Bezpečnou alternatívou k oceľovým plynovým fľašiam sú modernejšie polyméro-kompozitné nádoby — eurofľaše. Ich banky sú chránené plastovým plášťom, nehromadia statickú elektrinu. Výbuchová bezpečnosť kompozitných fliaš je zabezpečená ich vybavením ochrannými zariadeniami novej generácie — tavnou vložkou a spätným ventilom na uvoľnenie zvýšeného tlaku.

Závery a užitočné video k téme

Príčiny výbuchov plynových fliaš na príkladoch skutočných faktov a čo možno a čo kategoricky nemožno robiť pri ich používaní:

Ako správne používať plynové fľaše v domácnosti a akým požiadavkám musia vyhovovať:

Pri všetkých existujúcich rizikových faktoroch sprevádzajúcich prevádzku plynových fliaš nie je dôvod podliehať strachu a vzdať sa pohodlia ich používania v domácnosti.

Teoretické poznatky o príčinách a podmienkach sprevádzajúcich výbuch domácich plynových fliaš majú pomôcť pri prekonaní tohto strachu. A dodržiavanie uvedeného súboru noriem ich bezpečného používania bude spoľahlivou poistkou proti ťažkým následkom výbuchu plynu a požiaru.

Ak máte cenné informácie, ktoré môžu doplniť náš materiál, podeľte sa o ne s ostatnými návštevníkmi stránky – zanechajte svoje komentáre v bloku nižšie. Tam môžete položiť otázky, ktoré vás zaujímajú, k téme článku.