Владимир Макашев - Опасные ситуации техногенного характера и защита от них: учебное пособие

Поражающие факторы взрыва

Поражающее действие взрывной ударной волны (ВУВ) определяется избыточным давлением во фронте ударной волны и скоростным напором. Однако их роль в повреждении и разрушении зависит от размеров, конструкции объекта и степени связи с земной поверхностью.

Поражения, наносимые людям при взрыве, принято разделять следующим образом:

• легкие (20–40 кПа [5] , или 0,2–0,4 кгс/см2) – скоропроходящие нарушения функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль, возможные вывихи и ушибы);

• средние (40–60 кПа, или 0,4–0,6 кгс/см2) – вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей;

• тяжелые (60–100 кПа, или 0,6–1 кгс/см2) – сильные контузии всего организма, потеря сознания, переломы конечностей и пр.;

• крайне тяжелые (более 100 кПа, или 1 кгс/см2) – переломы конечностей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, потеря сознания, возможны смертельные исходы.

При взрыве может произойти разрушение здания, в котором расположено оборудование, сосуды, работающие под давлением, или его частей, а также травмирование персонала разлетающимися осколками оборудования.

При скорости распространения пламени, превышающей скорость звука, возникает взрывное горение с температурой от 1500 до 3000°С и генерируется ударная волна со скачком давления до 100 МПа. При этом на сообщение осколкам кинетической энергии тратится до 60% энергии расширения газов, а 40% – на формирование ударной волны. При взрывах большая часть осколков (80%) разлетается на расстояние 200 м, меньшая (20%) на расстояние до 1000 м, отдельные осколки могут разлетаться на расстояние до 3 км.

Другая группа опасностей зависит от свойств веществ, находящихся в оборудовании, работающем под давлением. Так, обслуживающий персонал может получить термические ожоги (если в разгерметизировавшейся установке находились вещества с высокой или низкой температурой) или химические ожоги (если в сосуде находились агрессивные вещества). При этом создается опасность отравления персонала, а при разгерметизации установок, содержащих различные радиоактивные вещества, возникает и радиационная опасность.

В производственных условиях возможны следующие основные виды взрывов:

• свободный, воздушный;

• наземный;

• взрыв в непосредственной близости от объекта;

• взрыв внутри объекта (сооружения).

Взрывчатые вещества могут быть твердыми, жидкими, газообразными, а также аэровзвесями горючих веществ (жидких и твердых) в окислительной среде, часто в воздухе.

Твердые и жидкие взрывчатые вещества в большинстве случаев относятся к классу конденсированных взрывчатых веществ. При инициировании взрыва в этих веществах с огромной скоростью протекают экзотермические окислительно-восстановительные реакции или реакции термического разложения с выделением тепловой энергии.

Газообразные взрывчатые вещества представляют собой однородные (гомогенные) смеси горючих газов (паров) с газообразными окислителями – воздухом, кислородом, хлором и др.

Взрывоопасные аэровзвеси состоят из мелкодисперсных частиц горючих жидкостей (туманов) или твердых веществ (пылей) в окислительной среде, чаще всего в воздухе, например мучная, угольная пыль и т. п.

Взрывоопасные объекты

Взрывоопасный объект (BOO) — объект, на котором хранятся, используются, транспортируются взрывоопасные вещества, а также вещества (продукты), приобретающие в определенных условиях способность к взрыву.

К BOO относятся предприятия оборонной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой, текстильной, хлебопродуктовой и фармацевтической промышленностей, склады легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных газов. Аварии со взрывами чаще всего происходят на тех предприятиях, где в больших количествах применяются углеводородные газы (метан, этан, пропан). Взрываются котлы в котельных, газовая аппаратура, продукция и полуфабрикаты химических заводов, пары бензина и других компонентов, мука на мельницах, пыль на элеваторах, сахарная пудра на сахарных заводах, древесная пыль на деревообрабатывающих предприятиях. Возможны взрывы в жилых помещениях, где используется бытовой газ.

Ни одно производство не обходится без использования систем повышенного давления (трубопроводов, баллонов, емкостей и пр.). Любые системы повышенного давления всегда представляют потенциальную опасность.

Степень разрушения объекта при взрыве

Оценку степени разрушений элементов объекта, вызванных воздушной ударной волной, принято давать по следующей шкале:

• слабое (8–10 кПа) – объект не выходит из строя, необходим незначительный ремонт;

• среднее (10–20 кПа) – разрушены главным образом второстепенные элементы объекта, которые могут быть восстановлены путем проведения среднего и капитального ремонта;

• сильное (20–40 кПа) – разрушена большая часть несущих конструкций и стен; восстановление возможно, но нецелесообразно;

• полное (40–60 кПа) – обрушение перекрытий и разрушение всех несущих конструкций; восстановление невозможно.

Причинами сильного разрушения при слабых взрывах могут быть:

• старение систем (снижение механической прочности);

• нарушение технологического режима;

• конструкторские ошибки;

• неисправности контрольно-измерительных приборов, регулирующих и предохранительных устройств;

• ошибки обслуживающего персонала и т. д.

Системы повышенного давления

К системам (объектам) повышенного давления относятся трубопроводы, цистерны, баллоны, сосуды, аппараты и приборы, работающие под давлением.

Взрывозащита систем повышенного давления достигается:

• организационно-техническими мероприятиями;

• разработкой и соблюдением регламентов, норм и правил ведения технологических процессов;

• организацией обучения и инструктажа обслуживающего персонала;

• осуществлением контроля и надзора за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безопасности, пожарной безопасности и т. д.

Оборудование повышенного давления должно быть оснащено системами взрывозащиты, которые предполагают применение гидрозатворов, огнепреградителей, инертных газов или паровых завес, а также защиту аппаратов от разрушения при взрыве с помощью устройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапаны, быстродействующие задвижки и т. д.).

Для своевременного обнаружения различных дефектов (трещины, вмятины, дефекты сварки и т. д.), возникших при изготовлении, хранении и транспортировке сосудов, оборудования, применяют различные методы контроля: