Proč vybuchují plynové lahve: hlavní příčiny a preventivní opatření

Souhlasíte, zprávy o tom, že někde došlo k výbuchu plynové lahve, které bohužel občas slyšíme v televizi nebo od známých, nás nutí přemýšlet o vlastní bezpečnosti. A uklidňování, že se nám to nestane, v této situaci nemá místo.

Následky, ke kterým takový výbuch a jím způsobený požár vedou, mohou být velmi smutné, a to nejen pro majetek, ale i pro zdraví a život lidí, kteří se v okolí nacházejí. Pomůžeme vám pochopit, proč mohou plynové lahve vybuchovat, a jak se, aniž byste se vzdali pohodlí jejich používání, ochránit před velkými nepříjemnostmi.

Za tímto účelem jsme provedli průzkum vlastností stávajících typů domácích plynových nádob, analyzovali příčiny, které vedly k výbuchům v řadě skutečných případů, a prostudovali kompetentní názory zkušených uživatelů na toto téma. Nabízený článek lze představit jako srozumitelně podanou kompilaci souborů pravidel, které umožňují v praxi správně a bezpečně používat plyn v lahvích.

Základní informace o plynových lahvích

Nenahraditelnost plynových lahví v domácnosti až do dnešní doby může s jistotou potvrdit značná část ruského obyvatelstva.

Pro mnoho lidí je používání lahví se zkapalněným plynem nejen možností mít další vybavení na chatě, ale jedinou dostupnou možností plynofikace svého obytného domu.

Na státní úrovni Rostechnadzor označil obecné problémy při používání plynových nádob, o kterých je třeba vědět, protože souvisejí s jejich bezpečným používáním:

• zastaralý park lahví – asi 90 % všech lahví není chráněno před přeplněním během plnění;
• absence jasné státní regulace v oblasti oběhu lahví na trhu, k čemuž lze přičíst existenci nelegálních plnicích stanic;
• potřeba zlepšení a přizpůsobení norem technických parametrů mezinárodním standardům.

Nesoulad s těmito požadavky a doporučeními Evropské komise přináší obtíže při zajištění bezpečnosti plynových lahví používaných v Rusku a dovážených.

Kromě znalosti obecných problémů, aby bylo snazší představit si příčiny vedoucí k výbuchu a podmínky, které k tomu mohou přispět, bude užitečné vědět, jaké existují lahve, seznámit se s jejich konstrukcí a pochopit některé nuance z fyziky výbuchu a hoření směsi v nich používané.

Druhy nádob na plyn

V závislosti na oblasti použití, používané náplni a způsobu připojení se plynové nádoby mohou lišit jak konstrukčně, tak materiálem, ze kterého je těleso vyrobeno.

Pro domácí potřeby se obvykle používají kovové (ocelové) plynové nádoby nebo baňky z kompozitních materiálů. Každá z nich má své výhody a nevýhody.

Nejoblíbenější jsou kovové lahve, ať už nové, nebo starší kusy. Hlavním důvodem zvýšené poptávky po nádržích tohoto typu je jejich relativně nízká cena a velké množství nabídek na trhu, včetně nádob vyrobených ještě v sovětských dobách.

Právě ocelové lahve jsou však nejvíce náchylné k výbuchu a v souladu s bezpečnostními zásadami vyžadují dodržování řady podmínek při jejich skladování a provozu. Proto se jim budeme věnovat podrobněji.

Jak je láhev konstruována?

Konstrukcí plynová nádoba připomíná obyčejný zapalovač, jehož zásobník je rovněž naplněn látkou ve dvou skupenstvích. Část nádrže zabírá plyn v kapalné fázi, zbývající volný prostor je vyplněn stejnou látkou, avšak v plynném (pracovním) stavu. Přes uzavírací zařízení proudí plyn do příslušného zařízení k zapálení a použití.

Standardní výbava plynové lahve zahrnuje:

1. Samotnou nádobu na plyn neboli plášť, válcového tvaru s minimální tloušťkou stěny 2 mm.
2. Lahvový ventil s uzavíracím prvkem a setrvačníkem.
3. Kruhovou podpěru (botku) zajišťující stabilní vertikální polohu nádoby s plynem.
4. Kryt chránící ventil před poškozením a znečištěním při přepravě, skladování a provozu.

Na speciální závitovou součást – kroužek hrdla lahve se upevňuje krytka.

Technicky a z hlediska bezpečnosti užitečným zařízením, kterým mohou být vybaveny plynové lahve, je propanový regulátor s manometrem.

Jeho použití umožňuje snižovat, stabilizovat a udržovat tlak směsi na hodnotách stanovených pro konkrétního spotřebitele plynu. Tento adaptér lze snadno instalovat na lahve jakéhokoli typu.

Plynová směs pro domácí lahve

Náplní lahví je uhlovodíkový plyn – směs propanu a butanu, která je do nádoby vstřikována pod tlakem až 15 MPa.

Poměr těchto uhlovodíků určuje sezónnost použití směsi nebo konkrétní region. Jde o to, že při relativně stejných základních vlastnostech mají propan a butan podstatný rozdíl v hodnotách teplot odpařování: butan – 0,5 °C, propan – –43 °C (se znaménkem minus).

Vzhledem k neúčelnosti výroby samostatných značek plynu do lahví pro každý region je podle GOSTu zajištěna unifikovaná směs propan-butanu s určitým procentuálním poměrem těchto plynů.

Znalost principu míchání uhlovodíků používaných v plynových nádržích má zásadní význam nejen pro možnost zlevnění paliva (butan je levnější než propan), ale také pro snížení rizika vzniku zvýšeného tlaku při výrazném zvýšení teploty okolního vzduchu, a to kvůli méně intenzivnímu odpařování butanu. Prudké zvýšení tlaku v nádrži může vést k jejímu odtlakování a následně k výbuchu nebo požáru.

Předpoklady pro výbuch

Navzdory rostoucím požadavkům na bezpečné zacházení s lahvemi a na jejich kvalitu, každoročně v Rusku zemře na následky explozí plynových lahví více než 200 lidí; zraněných je řádově více.

Po shrnutí informací od výrobců plynových nádob uvádíme rozsahy tlaků, při kterých může dojít k destrukci lahví:

Při snížení pevnosti stěn lahve klesá kritická hodnota tlaku vedoucí k jejímu odtlakování na 5,3 MPa.

Výbuch nebo hoření plynu

Je třeba si uvědomit, že výbuch a vznícení lahve není totéž. Například na otázku, zda může explodovat domácí plynová lahev, která utrpěla střepinové nebo kulové poškození, nelze jednoznačně odpovědět „ano“.

Plyn unikající z poškozené tlakové nádoby bude jednoduše hořet. K výbuchu je zapotřebí uzavřený prostor. Tím je obvykle samotná lahev za určitých podmínek nebo silně zplynovaná místnost.

Vybuchuje směs propan-butanu s kyslíkem ve vzduchu vně lahve nebo je vtažena dovnitř poté, co se tlak uvnitř lahve vyrovná s atmosférickým.

Z čeho tedy plynové lahve vybuchují nebo hoří?

Láhev v zóně požáru

Výbušnost nádoby, která se dostala do zóny hoření, s plynnou směsí pod tlakem, je velmi vysoká. Podle GOSTu je maximální bezpečná teplota pro lahev s uhlovodíkem 45 °C. Je zřejmé, že v ohnisku požáru tato teplota výrazně překračuje povolenou mez.

Fyzika procesu je taková. Při vysoké teplotě ohřevu směs v nádobě vaří a tím se zvyšuje tlak v ní. Kromě toho nerovnoměrné zahřívání povrchu pláště oslabuje jeho původní pevnost a vede k narušení stěn.

Obvykle v důsledku vysoké zbytkové plastické deformace nádoby s plynem a jejího ohřevu z jedné strany dochází k lokálnímu vyboulení stěny (vyboulení). K prasknutí dochází nejčastěji podél svaru.

Rychlým odpařováním a vznícením uvolněný uhlovodík z láhve v kapalném a parním stavu působí dodatečným tepelným vlivem v oblasti ohně na vše okolní.

Když si uvědomíte, proč během požáru v domácnostech vybuchují plynové láhve, měli byste také vědět, jak se mohou při zahřívání chovat.

Možnosti prasknutí láhve mohou být dvě:

1. Podle «hydraulické» mechaniky.
2. Silné zkroucení a vznik velké trhliny na dně a plášti.

V prvním případě kapalná fáze s nárůstem teploty na 60 °C zaplní objem nádoby do normy 85 % při tlaku 1,5 – 2,5 MPa. K destrukci pláště dojde při dalším zvýšení teploty v místnosti na 70 – 75 °C.

Druhý případ nastává při absenci kapalné fáze v nádobě, pokud například došlo k odpaření zkapalněné směsi v důsledku porušení těsnosti uzavíracího zařízení při zvýšených teplotách v podmínkách požáru.

Při jakémkoli scénáři se fragmenty prasklé láhve mohou velkou rychlostí rozletět na všechny strany, což představuje hrozbu zranění osob a škody na majetku.

Nadměrné plnění lahve plynem

Často při plnění nádob zkapalněným plynem je překypují. K tomu dochází z nedbalosti nebo vědomě, ve snaze ušetřit na koeficientu využití zásobníku.

Je třeba si uvědomit, že překročení tlaku zkapalněného plynu v láhvi při plnění nad povolenou mez může způsobit narušení její pevnosti.

V nádobě musí zůstat část volného objemu – polštář, pro parní fázi uhlovodíků. Bezpečný objem takového polštáře je nejméně 15 % z celkového objemu zásobníku. Při jeho nepřítomnosti tlak v láhvi stoupá o 0,7 MPa při zvýšení teploty směsi o každý stupeň, což je nepřípustné podle bezpečnostních norem a může vést k přepětí obalu a jeho prasknutí.

Množství plynu vstřikovaného do nádoby je přísně regulováno tlakem a hmotností a nesmí překročit 0,425 kg na 1 litr objemu nádoby.

I při teplotě +45 °C stanovené GOST představuje přeplněná láhev velké nebezpečí možnosti podélného prasknutí podél svaru.

Doporučujeme také přečíst náš další článek, kde jsme podrobně popsali pravidla plnění plynových lahví.

Zahřívání nebo ochlazování stěn nádoby

Směs propan-butanu má velký koeficient roztažnosti, a i při nepatrném zvýšení její teploty se objem výrazně zvětšuje.

Zvýšení tlaku v láhvi na kritickou hodnotu je možné při zahřátí nádoby, která je delší dobu vystavena přímému slunečnímu záření.

Nebezpečí zvýšení tlaku směsi na stěny láhve existuje i u láhve umístěné vedle zdroje tepla.

Kromě zahřívání skrývá řadu nebezpečí i negativní vliv nízkých teplot. Za prvé – zvýšení křehkosti kovu. A za druhé – je nutné si navždy zapamatovat, že v žádném případě nelze nádobu, která byla dlouhou dobu v mrazu, přinést do teplé místnosti. Prudké zvýšení teploty uhlovodíkové směsi není bezpečné.

Nárazy a pády lahví

Poškození a vznícení nádoby s plynem mohou způsobit prudké mechanické nárazy na její stěny, zejména pokud je nádrž v podmínkách nízkých nebo naopak příliš vysokých teplot.

Při použití láhve v abnormálně chladných podmínkách se mění mechanické vlastnosti kovu – snižuje se rázová houževnatost oceli.

Z tohoto důvodu může silný náraz na láhev nebo její tvrdý pád poškodit těsnost nádoby a přispět k úniku plynu, který ve směsi s kyslíkem a při kontaktu s jiskrou povede k detonaci směsi plynu se vzduchem.

Ve druhém případě prudké zvýšení teploty a zahřívání plynu obsaženého v baňce, jak již bylo řečeno, výrazně zvyšuje jeho tlak, což může při dalších nárazových vlivech na nádobu vést k jejímu roztržení.

Cizí příměsi v plynu

Nebezpečí výbuchu hrozí při vniknutí vody a sirovodíku do nádoby s kapalným plynem. Jejich vysoký obsah v zásobníku přispívá ke vzniku vrstevnatých odlupků a boulí na vnitřním kovovém povrchu pláště.

Takové defekty nádob vznikají při obsahu sirovodíku v propanu od 0,3 % a více a mohou být pozorovány již po dvouleté době používání láhve.

Vada svárového spoje

Méně často, ale vyskytují se problémy spojené s netěsností nádob s plynem v okolí svaru.

Při vadě svarového švu může dojít k oslabení jeho pracovního průřezu, koncentraci napětí a v důsledku toho k otevření podélného nebo kruhového švu.

Celková integrita pláště při přetržení vadného svarového švu může zůstat zachována.

Scénáře následků výbuchu lahve

Výše uvedené příčiny výbuchu nebo vznícení plynových nádob mohou v různých variantách vyvolat následující nebezpečné scénáře.

Roztržení lahve a únik plamene

Výbuch láhve a vznícení propan-butanu jsou nebezpečné působením následujících faktorů:

• sloupu silného plamene, který rychle zvětšuje plochu požáru;
• vysoké teploty ohně v ohnisku výbuchu;
• Toxicita produktů hoření.

K újmě může dojít také udušením v důsledku výrazného snížení kyslíku při prudké koncentraci škodlivých plynů.

Provedené studie ukázaly, že těsnění 50litrové plynové nádoby se zkapalněným plynem, která se nachází v ohnisku požáru, je porušeno za méně než 5 minut. V důsledku toho dochází k požáru s výbuchem s vyvržením „ohnivé koule“ dosahující průměru 10 m.

Obvykle k prasknutí nádoby dochází podél její boční části.

Sekundární škodlivé účinky výbuchu

Sekundární, ale neméně závažné poškozující důsledky při výbuchu tlakové láhve jsou:

• odtržení ventilu;
• působení stlačené vlny nebo rázové vlny;
• poškození od střepů prvků pláště.

Střepy z tlakové láhve a její utržené části se mohou rozletět velmi daleko, způsobovat poškození v okruhu až 250 m a vystoupat do výšky 30 metrů.

Nebezpečí úniku plynu

Nebezpečí úniku propanu z poškozené nádoby spočívá v tom, že v místnosti velmi rychle a ve velkých objemech vzniká výbušná koncentrace směsi uhlovodíku a kyslíku — výrazně rychleji než při únicích kapalných hořlavých látek.

Silný únik směsi z tlakové láhve nebo vadného uzavíracího ventilu lze zjistit čichem nebo sluchem – zvuk je podobný tomu, který slyšíme při rychlém vypouštění vzduchového balónku.

Při podezření na únik plynu nebo pro kontrolu jeho nepřítomnosti postačí houbičkou nanést na tlakovou láhev mýdlový roztok a podle vznikajících bublinek určit místo odtlakování.

Pokud dojde k úniku plynu, je nutné místo odtlakování zakrýt mokrým hadrem, opatrně vynést nádobu ven a zavolat plynaře.

Od roku 2016 technické předpisy stanovují povinnou instalaci detektorů plynu v nových domech. Pro dříve postavené bydlení má tato norma doporučující charakter, ale přínos tohoto zařízení, zejména v domech, kde se používá plynová láhev, je nesporný.

Jde o to, že hustota uhlovodíkové směsi je větší než hustota vzduchu. Při porušení těsnění tlakové láhve, uzavíracího zařízení nebo spojovací hadice se plyn začne hromadit dole a jeho zápach nemusí být okamžitě zjistitelný. Proto směs s propanem, která se dostala do vzduchu z poškozené plynové láhve, často v domech vybuchne od jakékoliv jiskry, aniž by byla zpozorována.

Základy bezpečného zacházení s lahvemi

Před instalací tlakové láhve a připojením k plynovým spotřebičům je prvním krokem ujistit se, že není poškozená, nemá rez na povrchu a že ventil je funkční.

Použití podléhají pouze certifikované lahve dodávané specializovanými organizacemi, které mají papírový pas ve všech cyklech provozu a odpovídající označení nanesené způsobem ražení.

Mezi základní technické požadavky, které je třeba dodržovat při provozu lahví, patří:

1. Všechny lahve, s výjimkou jedné (pětilitrové pro připojení k plynovému sporáku), musí být instalovány v přístavbách mimo budovy a ve vzdálenosti nejméně 5 m od vchodu do nich.
2. Vylučte skladování lahví v obytných místnostech, sklepech a na půdách.
3. Neumisťujte lahve blíže než 1 m od topných těles a 5 m od otevřeného ohně.

K očividným, ale často opomíjeným bezpečnostním opatřením při používání nádob s plynem je třeba zařadit a přijmout k bezvýhradnému dodržování následující:

1. Nepřibližujte k lahvi zapálenou zápalku nebo zapalovač za účelem kontroly úniku plynu.
2. Kategoricky vylučte použití otevřeného ohně k ohřívání regulátoru nebo ventilu. Pro tyto účely je povoleno použití pouze horké vody.
3. Při zjištění plynu v místnosti nezapínejte žádné elektrické spotřebiče, včetně osvětlení, a nevypínejte je. Teplota jiskry v zásuvce nebo vypínači může dosáhnout až tisíc stupňů.
4. Nepokoušejte se sami provádět opravy uzavírací armatury a dalších konstrukčních prvků lahve.

Mimo to je třeba se striktně řídit výrobcem předepsanými časovými rámci používání lahví. Nádoby vyrobené do prosince 2014 lze provozovat po dobu 40 let.

Při absenci informací o povolené době používání plynových lahví vyrobených po tomto datu a bez doprovodné dokumentace k nim Rostekhnadzor doporučuje považovat za dobu životnosti lahve 20 let.

Kategoricky není dovoleno přenášet plynové lahve za použití ventilu jako držícího zařízení. To může způsobit ztrátu těsnosti nebo poškození uzavíracího zařízení.

Bezpečnou alternativou k ocelovým plynovým lahvím jsou modernější polymer-kompozitní nádoby – eurolahve. Jejich baňky jsou chráněny plastovým pláštěm, nehromadí statickou elektřinu. Bezvýbuchovost kompozitních lahví je zajištěna díky vybavení pojistkami nové generace – tavnou vložkou a zpětným ventilem pro uvolnění zvýšeného tlaku.

Závěry a užitečné video k tématu

Příčiny výbuchů plynových lahví na příkladech skutečných událostí a co lze a co kategoricky nelze dělat při jejich používání:

Jak správně používat plynové lahve v domácnosti a jaké požadavky musí splňovat:

Přes všechny existující rizikové faktory, které provázejí provoz plynového zařízení s lahvemi, není důvod podléhat strachu a vzdávat se pohodlí jejich používání v domácnosti.

Teoretické znalosti příčin a podmínek doprovázejících výbuch domácích plynových lahví mají pomoci překonat tento strach. Dodržování uvedeného souboru norem pro jejich bezpečné používání poslouží jako spolehlivá pojistka proti těžkým následkům výbuchu plynu a požáru.

Pokud máte cenné informace, které by mohly doplnit náš materiál, podělte se o ně prosím s ostatními návštěvníky webu – zanechte své komentáře v bloku níže. Tam také můžete položit otázky k tématu článku.