Varför exploderar gasflaskor: grundläggande orsaker och förebyggande åtgärder

Du håller nog med om att nyheter om att en gasflaska har exploderat någonstans – som vi tyvärr ibland hör på tv eller från bekanta – får oss att fundera över vår egen säkerhet. Och i den situationen finns det inget utrymme för att lura oss själva att det inte skulle hända oss.

Konsekvenserna av en sådan explosion och den brand som den orsakar kan vara mycket allvarliga, inte bara för egendom utan även för hälsa och liv för dem som befinner sig i närheten. Vi hjälper dig att förstå varför gasflaskor kan explodera och hur du, utan att avstå från bekvämligheten av att använda dem, kan skydda dig från stora problem.

För detta har vi genomfört en undersökning av egenskaperna hos befintliga typer av hushållsgasbehållare, analyserat orsakerna till explosioner i ett antal verkliga fall och studerat kompetenta åsikter från erfarna användare om detta. Den föreslagna artikeln kan ses som en lättförståelig sammanställning av regler som i praktiken gör det möjligt att använda gas i flaskor på rätt och säkert sätt.

Grundläggande om gasflaskor

En stor del av Rysslands befolkning kan med säkerhet bekräfta att gasflaskor fortfarande är oumbärliga i hushållet.

För många människor är användningen av gasflaskor med flytande gas inte bara en möjlighet att ha extra bekvämligheter på landet, utan det enda tillgängliga alternativet för att förse sitt bostadshus med gas.

På statlig nivå har Rostechnadzor identifierat allmänna problem med användningen av gasbehållare som man måste känna till, eftersom de är kopplade till säker användning:

• föråldrad fordonspark – cirka 90 % av alla gasflaskor är inte skyddade mot överfyllning vid påfyllning;
• avsaknad av tydlig statlig reglering inom hantering av gasflaskor på marknaden, vilket inkluderar förekomsten av illegala påfyllningsstationer;
• behov av att förbättra och anpassa tekniska parameternormer till internationella standarder.

Bristande efterlevnad av dessa krav och rekommendationer från Europeiska kommissionen försvårar säkerheten för gasflaskprodukter som används i Ryssland och importerade gasflaskprodukter.

Förutom att känna till de allmänna problemen, för att lättare förstå orsakerna som leder till explosion och de förhållanden som kan bidra till detta, är det bra att veta vilka typer av flaskor som finns, förstå konstruktionen och begripa några nyanser från fysiken om explosion och förbränning av den blandning som används i dem.

Typer av gasbehållare

Beroende på användningsområde, vilket fyllmedel som används och anslutningsmetoder kan gasbehållare skilja sig både konstruktionsmässigt och i materialet som höljet är tillverkat av.

För hushållsbehov används vanligtvis metalliska (stål) gasbehållare eller flaskor av kompositmaterial. Var och en har sina för- och nackdelar.

Metallflaskor är mest populära, både nya och flaskor från äldre bestånd. Den främsta orsaken till den höga efterfrågan på denna typ av tankar är deras relativt låga pris och det stora antalet erbjudanden på marknaden, inklusive behållare tillverkade redan under sovjettiden.

Men just stålflaskor är mest utsatta för explosionsrisk och, enligt säkerhetsprinciperna, kräver att en rad villkor uppfylls vid lagring och användning. Därför kommer vi att fokusera mer på dem.

Hur är en gasflaska uppbyggd?

Konstruktionsmässigt liknar en gasbehållare en vanlig tändare, vars behållare också är fylld med ett ämne i två aggregationstillstånd. En del av behållaren upptas av gas i flytande fas, och det återstående fria utrymmet är fyllt med samma ämne, men i gasform (arbetsform). Genom en avstängningsanordning går gasen till lämplig utrustning för antändning och användning enligt avsett ändamål.

Standardutrustningen för en gasflaska innehåller:

1. Själva gasbehållaren eller manteln, cylindrisk form och med en minsta väggtjocklek på 2 mm.
2. Flaskventil med avstängningselement och handratt.
3. Ringformigt stöd (sko) som ger stabil vertikal position för gasbehållaren.
4. Hölje som skyddar ventilen från skador och föroreningar vid transport, lagring och användning.

På en speciell gängad detalj — flasks halsring fästs en kåpa.

En tekniskt och säkerhetsmässigt användbar anordning som gasflaskor kan utrustas med är en propanregulator i kombination med en manometer.

Dess användning gör det möjligt att sänka, stabilisera och hålla blandningens tryck inom värden som är inställda för en specifik gasanvändare. En sådan adapter monteras enkelt på flaskor av alla typer.

Gasblandning för hushållsflaskor

Fyllmedlet i gasflaskor är kolvätegas — en blandning av propan och butan som pumpas in i kärlet under tryck upp till 15 MPa.

Förhållandet mellan dessa kolväten avgör säsongsanvändningen av blandningen eller den specifika regionen. Saken är den att trots relativt likartade grundläggande egenskaper har propan och butan en avsevärd skillnad i förångningstemperatur: butan -0,5 °C, propan -43 °C (med minustecken).

På grund av att det är olämpligt att tillverka separata gasflaskesorter för varje region, föreskriver GOST en enhetlig propan-butanblandning med en bestämd procentuell sammansättning av dessa gaser.

Kunskap om principen för blandning av kolväten som används i gastankar är väsentlig, inte bara för möjligheten att göra bränslet billigare (butan är billigare än propan), utan också för att minska risken för övertryck vid en betydande ökning av omgivningstemperaturen på grund av butans mindre intensiva förångning. En plötslig tryckökning i tanken kan leda till läckage och därmed explosion eller brand.

Förutsättningar för explosion

Trots ökande krav på säker hantering och kvalitet av gasflaskor, blir årligen i Ryssland över 200 personer dödsoffer för explosioner av gasflaskor, och antalet skadade är en tiopotens högre.

Genom att sammanställa information från tillverkare av gasbehållare, anger vi tryckintervall vid vilka kärlen kan förstöras:

När väggarnas hållfasthet minskar, sjunker det kritiska trycket som leder till läckage till 5,3 MPa.

Explosion eller förbränning av gas

Man måste förstå att explosion och antändning av en gasflaska inte är riktigt samma sak. Till exempel, på frågan om en hushållsgasflaska som har fått ett splitter- eller kulhål kan explodera, kan man inte svara entydigt 'ja'.

Gas som strömmar ut ur ett skadat kärl under tryck kommer helt enkelt att brinna. För explosion krävs ett slutet utrymme. Detta är vanligtvis själva flaskan under vissa förhållanden, eller ett starkt gasfyllt rum.

Propan-butanblandningen exploderar med syre i luften utanför flaskan eller som sugits in, efter att trycket inuti kärlet har utjämnats med atmosfärstrycket.

Varför exploderar eller brinner gasflaskor?

Gasflaska i brandområde

En behållare i brandområdet med en gasblandning under tryck är mycket explosionsbenägen. Enligt GOST är den maximala säkra temperaturen för en gasflaska med kolväte 45 °C. Det är uppenbart att temperaturen i brandhärden vida överstiger den tillåtna.

Fysiken i processen är sådan. Vid hög uppvärmningstemperatur kokar blandningen i kärlet och trycket ökar följaktligen. Dessutom försvagar ojämn uppvärmning av mantelytan dess ursprungliga hållfasthet och leder till att väggarna bryts ned.

Vanligtvis, på grund av hög kvarvarande plastisk deformation av gaskärlet och uppvärmning från ena sidan, uppstår lokal utbuktning av väggen (bula). Brottet sker oftast längs svetsfogen.

Snabbt avdunstande och antändande, det kolväte som kastas ut från flaskan i flytande och ångform ger ytterligare termisk påverkan i eldzonen på allt omkring.

När man förstått varför gasflaskor exploderar vid bränder i hus, bör man även veta hur de kan bete sig vid uppvärmning.

Det finns två möjligheter för flaskans bristning:

1. Enligt 'hydraulisk' mekanik.
2. Kraftig vridning och bildning av en stor spricka i botten och manteln.

I det första fallet kommer vätskefasen vid temperaturhöjning till 60 °C att fylla kärlets volym till normen 85 % vid ett tryck på 1,5–2,5 MPa. Mantelns brott inträffar vid ytterligare temperaturökning i rummet till 70–75 °C.

Det andra alternativet inträffar när det inte finns någon vätskefas i kärlet, till exempel om avdunstning av den flytande blandningen har skett på grund av tryckavlastning av avstängningsanordningen, vid förhöjda temperaturer under brandförhållanden.

I vilket scenario som helst kan fragment från den sprängda flaskan flyga iväg med hög hastighet åt olika håll, vilket utgör en risk för personskada och egendomsskada.

Överfyllning av gasflaskan

Ofta när man fyller behållare med flytande gas överfyller man dem. Detta sker av slarv eller medvetet, för att spara på behållarens utnyttjandegrad.

Man bör förstå att överskridande av trycket för flytande gas i flaskan vid påfyllning över tillåten nivå kan orsaka försvagning av dess hållfasthet.

Det måste finnas en del ledig volym kvar i behållaren – en kudde för ångfasen av kolväten. Den säkra volymen för en sådan kudde är minst 15 % av behållarens totala volym. Utan den ökar trycket i flaskan med 0,7 MPa för varje grads temperaturökning av blandningen, vilket är oacceptabelt enligt säkerhetsnormer och kan leda till överbelastning av manteln och dess bristning.

Mängden gas som pumpas in i kärlet är strikt reglerad med avseende på tryck och massa, och får inte överstiga 0,425 kg per 1 liter behållarvolym.

Även vid den av GOST föreskrivna temperaturen +45 °C utgör en överfylld flaska stor risk för sannolikheten av en längsgående bristning längs svetsfogen.

Vi rekommenderar även att du läser vår andra artikel, där vi i detalj har beskrivit reglerna för påfyllning av gasflaskor.

Uppvärmning eller kylning av behållarens väggar

Propan-butanblandningen har en stor expansionskoefficient och ökar kraftigt i volym även vid en liten temperaturökning.

Tryckökningen i flaskan till ett kritiskt värde kan ske om behållaren värms upp under lång tid i direkt solsken.

Risken för tryckökning av blandningen mot flaskans väggar finns även om flaskan är placerad nära en värmekälla.

Förutom uppvärmning medför även negativa effekter av låga temperaturer faror. För det första ökar metallens sprödhet. För det andra måste du alltid komma ihåg att en behållare som har varit i kylan under lång tid absolut inte får tas in i ett varmt rum. En plötslig temperaturökning av kolväteblandningen är inte säker.

Stötar och fall av gasflaskor

Plötsliga mekaniska påverkningar på behållarens väggar kan orsaka skada och antändning, särskilt om behållaren befinner sig i låga eller motsatt alltför höga temperaturer.

Vid användning av flaskan i extremt kalla förhållanden förändras metallens mekaniska egenskaper – stålets slagseghet minskar.

Av denna anledning kan en kraftig stöt på flaskan eller ett hårt fall skada behållarens täthet och leda till gasutsläpp, som i blandning med syre och vid kontakt med en gnista orsakar detonation av gas-luftblandningen.

I det andra fallet ökar temperaturhöjningen och uppvärmningen av gasen i behållaren kraftigt trycket, vilket tillsammans med ytterligare stötar kan spränga behållaren.

Främmande föroreningar i gasen

Explosionsrisk finns om vatten och svavelväte kommer in i behållaren med flytande gas. Höga halter av dessa i behållaren bidrar till uppkomsten av skiktskiljning och blåsor på den inre metallytan.

Sådana defekter i behållare uppstår när propan innehåller 0,3 % eller mer svavelväte, och kan observeras redan efter två års användning av flaskan.

Defekt svetsfog

Mindre vanligt förekommer problem med läckage av gasbehållare i området nära svetsfogen.

Vid en defekt i svetsfogen kan dess arbetsarea försvagas, spänningskoncentration uppstå och som följd kan en längsgående eller ringsvets öppnas.

Behållarens totala integritet kan bibehållas vid brott i en defekt svetsfog.

Scenarier för konsekvenser av en gasflaskaexplosion

Ovan nämnda orsaker till explosion eller antändning av gasbehållare kan i olika varianter utlösa följande farliga scenarier.

Sprängning av gasflaskan och utsläpp av lågor

Explosion av flaskan och antändning av propan-butan medför fara genom följande faktorer:

• En kraftig flamma som snabbt ökar brandområdet;
• Hög temperatur i explosionshärden;
• giftighet från förbränningsprodukter.

Skada kan även uppstå från kvävning, på grund av en betydande minskning av syre vid skarpa koncentrationer av skadliga gaser.

Genomförda studier har visat att tätningen av en 50-liters gasbehållare med kondenserad gas som befinner sig i en brandbädd bryts inom mindre än 5 minuter. Resultatet blir en brandexplosion med ett eldklot som når 10 m i diameter.

Vanligtvis sker kärlbrottet längs dess sida.

Sekundära skadeverkningar från explosionen

Sekundära, men inte mindre allvarliga, skadliga konsekvenser vid explosion av en gasflaska är:

• ventilavlossning;
• effekt av kompressionsvåg eller stötvåg;
• skada från fragment av kärlväggselement.

Fragment från gasflaskan och dess lossnade delar kan flyga mycket långt, orsaka skada inom en radie på upp till 250 m, och stiga till en höjd av 30 meter.

Risk för gasläckage

Faran med propangasläckage från en skadad behållare är att det mycket snabbt, och i stora volymer, skapas en explosiv koncentration av en blandning av kolväte och syre i rummet — betydligt snabbare än vid läckage av flytande brännbara ämnen.

Ett kraftigt läckage av blandning från flaskan eller en defekt avstängningsventil kan upptäckas genom lukt eller ljud — ljudet liknar det vi hör när vi snabbt tömmer en ballong.

Vid misstanke om gasläckage eller för att kontrollera att det inte finns något läckage, är det tillräckligt att med en svamp applicera såplösning på gasflaskan och genom de bildade bubblorna bestämma var läckaget finns.

Om det finns ett gasläckage, måste du täcka läckagen med en våt trasa, försiktigt ta ut behållaren utomhus och ringa gastekniker.

Sedan 2016 föreskriver tekniska regler obligatorisk installation av gaslarm i nya hus. För tidigare byggda bostäder är denna regel rekommenderande, men fördelen med denna anordning, särskilt i hus där flaskgas används, är obestridlig.

Saken är att densiteten hos kolväteblandningen är större än luftens densitet. När tätningen av flaskan, avstängningsutrustningen eller anslutningsslangen bryts, börjar gasen samlas i botten, och dess lukt kan kanske inte omedelbart upptäckas. Det är därför blandningen med propan som kommit ut i luften från en skadad gasflaska ofta exploderar i hus från vilken gnista som helst, utan att ha upptäckts.

Grunderna för säker hantering av gasflaskor

Innan du installerar gasflaskan och ansluter den till gasapparater, är det första du måste göra att kontrollera att det inte finns några skador, rost på höljet och att ventilen är i fungerande skick.

Endast certifierade gasflaskor som levereras av specialistorganisationer, med pappersdokumentation för hela livscykeln och korrekt märkning som applicerats med slagstämpling, får användas.

Till de grundläggande tekniska kraven som måste följas vid användning av gasflaskor hör:

1. Alla gasflaskor, utom en (femlitersflaskan för anslutning till gasspisen), måste installeras i tillbyggnader utanför byggnader och på ett avstånd av minst 5 meter från ingången.
2. Förvara inte gasflaskor i vardagsrum, källare eller på vindar.
3. Placera inte gasflaskor närmare än 1 meter från värmekällor och 5 meter från öppen eld.

Följande uppenbara men ofta glömda säkerhetsåtgärder vid användning av gasbehållare måste följas noggrant:

1. Håll inte en tänd tändsticka eller tändare nära gasflaskan för att kontrollera gasläckage.
2. Använd absolut inte öppen eld för att värma upp regulatorn eller ventilen. Endast varmvatten får användas för detta ändamål.
3. Om du upptäcker gas i rummet, slå inte på några elektriska apparater, inklusive lampor, och stäng inte av dem. Temperaturen på en gnista i ett uttag eller en strömbrytare kan nå upp till tusen grader.
4. Försök inte själv reparera avstängningsventiler eller andra konstruktionsdelar på gasflaskan.

Dessutom måste du strikt följa tillverkarens angivna tidsramar för användning av gasflaskor. Flaskor tillverkade före december 2014 kan användas i 40 år.

Om det inte finns någon information om tillåten användningstid för gasflaskor tillverkade efter detta datum och utan medföljande dokumentation, rekommenderar Rostekhnadzor att flaskans livslängd sätts till 20 år.

Det är absolut förbjudet att bära gasflaskor genom att använda ventilen som grepp. Detta kan orsaka tryckförlust eller skada på avstängningsanordningen.

Ett säkrare alternativ till stålgasflaskor är de mer moderna polymer-kompositbehållarna – euroflaskor. Deras flaskkroppar skyddas av ett plasthölje och samlar inte på sig statisk elektricitet. Kompositflaskornas explosionssäkerhet säkerställs genom att de är utrustade med en ny generations säkerhetsanordningar – en smältsäkring och en backventil för övertrycksutlösning.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Orsaker till gasflaskexplosioner med exempel från verkliga händelser, och vad man får och absolut inte får göra vid användning:

Hur man använder gasflaskor korrekt i hemmet och vilka krav de måste uppfylla:

Trots alla riskfaktorer som följer med användning av gasflaskutrustning finns det ingen anledning att ge efter för rädsla och avstå från bekvämligheten med att använda dem i hemmet.

Teoretisk kunskap om orsaker och omständigheter som bidrar till explosion av hushållsgasflaskor syftar till att hjälpa till att övervinna sådan rädsla. Att följa den givna normuppsättningen för deras säkra användning kommer att fungera som en pålitlig försäkring mot allvarliga konsekvenser av gasolycka och brand.

Om du har värdefull information som kan komplettera vårt material, vänligen dela den med andra besökare på webbplatsen – lämna dina kommentarer i blocket nedan. Där kan du också ställa frågor om artikelns ämne.