لماذا تُستخدم أدوات غير شرارة في المناطق الخطرة؟

فهم البيئات الخطرة ومخاطر الاشتعال

ما هي المواقع الخطرة من الفئة 1 القسم 2؟

تشير المواقع من الفئة 1 القسم 2 أو C1D2 وفقًا للجمعية الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA) إلى الأماكن التي قد تظهر فيها مواد قابلة للاشتعال مثل الغازات أو الأبخرة أو السوائل لفترات قصيرة بسبب أشياء مثل أعطال المعدات أو أثناء إجراء أعمال الصيانة. وعلى عكس مناطق القسم 1 حيث تكون المواد الخطرة موجودة باستمرار، فإن هذه المناطق من نوع C1D2 تحتوي فقط على مخاطر محتملة في ظل ظروف معينة. ونجد هذه المناطق غالبًا في مصافي النفط ومحطات المعالجة الكيميائية وأي مكان يتم فيه تخزين الوقود. ويجب اتباع بروتوكولات السلامة بدقة شديدة هنا لتجنب حدوث شرارات قد تشتعل أثناء العمليات الروتينية مثل إصلاح الصمامات أو فحص داخل خزانات التخزين. وإن كانت المخاطر ليست مستمرة، إلا أنها تتطلب مع ذلك تخطيطًا وتنفيذًا دقيقين كلما دخل العمال هذه المساحات.

خطر الاشتعال الناتج عن الشرارات في الأجواء القابلة للاشتعال

تُنتج أدوات الصلب العادية شرارات تحمل طاقة تبلغ حوالي 10 ملّي جول (mJ)، وهي كمية كافية فعليًا لاشتعال الهيدروجين عند 0.017 mJ أو الميثان عند 0.28 mJ. ولهذا السبب تعتمد العديد من الصناعات على بدائل غير مشتعلة مصنوعة من مواد خاصة مثل سبائك النحاس-البيريليوم أو البرونز الألومنيوم. هذه الأدوات البديلة تُنتج شرارات أضعف بكثير تظل دون المستوى الذي قد يسبب مشاكل اشتعال. ويؤكد خبراء السلامة على هذه النقطة بشدة، لأن الإحصائيات تُظهر أن نحو 40 بالمئة من الحرائق الصناعية التي يمكن الوقاية منها تحدث بسبب الشرارات في البيئات الخطرة حيث قد تكون هناك غازات قابلة للاشتعال.

كيف تؤدي الشرارات الثابتة والميكانيكية إلى الانفجارات

الاحتكاك من الأنشطة العادية مثل العمل مع الأدوات يجمع الكهرباء الثابتة التي تصل أحياناً إلى أكثر من 15000 فولت. عندما يضرب المعدن المعدن، يطير الشرارة عند حوالي 3500 درجة فهرنهايت. هذه الأنواع من الشرارات تصبح خطيرة للغاية عندما يكون هناك الكثير من الأكسجين يطفو أو عندما يكون البخار موجودا في الهواء. لهذا السبب لدى وكالة العمل والتنشئة قواعد صارمة حول أي نوع من الأدوات يجب على العمال إحضارها إلى أماكن ضيقة لإصلاحها. قد تبدو الأدوات التقليدية غير ضارة بما فيه الكفاية، ولكن حتى الشرارات الصغيرة يمكن أن تبدأ مشاكل كبيرة في الأماكن التي تتعامل فيها مع أشياء مثل النفط أو منتجات الغاز. المرافق التي تتعامل مع هذه المواد تحتاج إلى توخي الحذر بشأن هذه الأشياء.

ما هي الأدوات التي لا تُشعل و كيف تعمل؟

تعريف ووظيفة الأدوات غير المشتعلة

تأتي أدوات العمل غير المُشرِقة بأشكال مختلفة، وغالبًا ما تُصنع من سبائك خاصة مثل برونز الألومنيوم، ونحاس البريليوم، ونحاس النيكل. تساعد هذه الأدوات في تقليل مخاطر الحريق في الأماكن التي قد تحتوي على غازات قابلة للاشتعال، أو أبخرة، أو غبار عالق في الهواء. والفرق بين هذه الأدوات والأدوات الفولاذية العادية كبير جدًا. فالمواد الخاصة لا تُنتج احتكاكًا كبيرًا، بل إنها تُبدد الحرارة بشكل أفضل، ما يعني أن أي شرارات قد تنبعث تكون ذات طاقة أقل بشكل عام. ووفقًا لبعض الأبحاث المنشورة من قبل إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) في عام 2023، فإن استخدام هذه الأدوات غير المُشرِقة في المناطق المعرضة للانفجارات يقلل من احتمالية اشتعال شيء ما بنسبة تصل إلى 92 بالمئة مقارنةً بالأدوات المعدنية القياسية.

كيف تمنع الأدوات غير المُشرِقة مخاطر الاشتعال

يأتي منع الانفجار في المقام الأول من عاملين رئيسيين: مواد ذات احتكاك منخفض جدًا وتوصيل حراري جيد. عندما تُصطدم هذه الأدوات بشيء ما، فإن الشرارات الناتجة عن السبيكة تحمل طاقة حرارية أقل بكثير مقارنة بالأدوات الفولاذية العادية. نحن نتحدث عن أقل بنسبة 25 بالمئة تقريبًا، وهذا يُحدث فرقًا كبيرًا عندما يتعلق الأمر بإشعال أشياء مثل غاز الميثان أو الهيدروجين في البيئات الصناعية. بالإضافة إلى ذلك، هناك جانب التبديد الحراري أيضًا. التصميم الخاص بهذه الأدوات يعمل على توزيع الحرارة بحيث لا تصبح أي نقطة واحدة ساخنة بدرجة كافية لتسبب مشكلة اشتعال. وهذا أمر بالغ الأهمية في البيئات التي يمكن أن تؤدي فيها الشرارات الصغيرة إلى مواقف خطرة.

الأسطورة مقابل الواقع: هل تلغي أدوات منع الشرر جميع الشرر؟

يعتقد الكثير من الناس أن الأدوات التي لا تُشعل الشرارة تمنع الشرارات تماماً من الحدوث، لكن هذا ليس صحيحاً تماماً. هذه الأدوات في الواقع تجعل الشرارات أقل عرضة لسبب المشاكل. خذ أدوات النحاس البريليوم على سبيل المثال لا يزال بإمكانها أن تخلق شرارات مرئية عند العمل في المناطق المضيئة. ومع ذلك، تلك الشرارات لا تحمل ما يكفي من الطاقة الحرارية للوصول إلى ما تحتاج معظم المواد الكيميائية إلى إشعال، والتي عادة ما تقع حول 450 إلى 600 درجة مئوية. الأمان ليس مجرد وجود الأدوات المناسبة يحتاج العمال أيضاً إلى اتباع بعض الإجراءات مثل التأكد من أن جميع الأدوات مثبتة بشكل صحيح والابتعاد عن أي معدات حديدية أو فولاذية أثناء التعامل مع المواد القابلة للاشتعال. بدون هذه الاحتياطات الأساسية، حتى أفضل الأدوات التي لا تُشعل لن تحميك من الحوادث.

المواد الرئيسية: النحاس البريليوم والبرونز الألومنيوم

خصائص النحاس البريليوم كمواد غير متوهجة

يُعد نحاس البيريليوم أو ما يُعرف اختصارًا بـ BeCu متفوقًا في صناعة الأدوات التي لا تُحدث شرارات، وذلك بسبب مزيجه الخاص من القوة الفائقة (حيث يمكن لبعض الأنواع تحمل حوالي 1400 ميجا باسكال قبل الانحناء) وانخفاض ميله الطبيعي لإنتاج الشرارات. وعندما تصطدم هذه المواد القائمة على النحاس بأسطح أخرى، فإنها تُنتج أقل من 10٪ من طاقة الاشتعال التي تُنتجها الفولاذ. وهذا أمر بالغ الأهمية في الأماكن التي قد تتواجد فيها كميات ضئيلة جدًا من الأبخرة القابلة للاشتعال، أحيانًا بنسبة تصل إلى 0.6٪ فقط وفقًا لتقييمات السلامة الحديثة الصادرة عن NFPA 2023. ومن المزايا الرائعة الأخرى لنحاس البيريليوم قدرته على الحفاظ على مرونته حتى في الظروف المتجمدة، بالإضافة إلى مقاومته للتآكل الناتج عن مياه البحر المالحة. مما يجعله مفيدًا جدًا سواء على منصات النفط العاملة في البيئات البحرية القاسية، أو في المستودعات المبردة التي تشهد تقلبات شديدة في درجات الحرارة.

مزايا البرونز الألومنيوم في التطبيقات عالية القوة

إن سبائك البرونز الألومنيوم تتحمل التآكل بشكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ بنسبة تصل إلى 25٪ تقريبًا عندما تكون الظروف شديدة القساوة، ولهذا السبب تعتمد العديد من الصناعات عليها في أعمال صيانة الصمامات وجميع أنواع معدات التعدين. ولا يتوقف الخبر الجيد عند هذا الحد فقط. فهذه المواد تُوصّل الحرارة بحوالي 40٪ أقل من النحاس العادي، وبالتالي لا تتراكم فيها الحرارة بشكل كبير أثناء جلسات الطحن الطويلة. وهذا أمر بالغ الأهمية لأنه يساعد على تفادي المواقف الخطرة التي قد تشتعل فيها جزيئات الغبار تلقائيًا بمجرد وصول درجات الحرارة إلى أكثر من 500 درجة مئوية وفقًا لإرشادات OSHA الصادرة العام الماضي. بالإضافة إلى ذلك، وبفضل تقييم صلابة مثير للإعجاب يصل إلى 85 HRB، فإن هذه السبائك لا تنحني أو تشوه حتى عند تعرضها لأحمال ثقيلة تزيد عن 10 كيلو نيوتن، والأفضل من ذلك أنها لا تُنتج شرارات أثناء تحملها لهذه الأحمال.

الممتلكات	نحاس البيريليوم	البرونز الألمنيوم	الفولاذ الكربوني (للرجوع إليه)
قوة الشد (ميغاباسكال)	1,200–1,400	600–900	400–550
التوصيل الحراري	105 واط/م·ك	59 واط/م·ك	50 واط/م·ك
شدة الشرر	عدم الاشتعال	اشتعال منخفض	اشتعال عالي

توافق المواد ومقاومة التآكل في الظروف القاسية

يُظهر كلا السبائك معدلات تآكل أقل من 15 ميكرومتر/سنة في بيئات ذات درجة حموضة تتراوح بين 2 و12 وفقًا لاختبار ASTM G31، مما يجعل أداؤهما أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ في البيئات الغنية بالكلور. أظهرت دراسة التوافقية للمواد لعام 2023 أن البرونز الألومنيومي صمد أمام تآكل مركبات الكبريت لمدة تزيد عن 3 مرات مقارنةً بالسبائك النيكيلية أثناء إصلاح أنابيب المصافي — وهي ميزة حاسمة عند العمل مع معدات تحتوي على المركبتان.

تحليل الجدل: مخاوف تتعلق بالسمية الناتجة عن غبار نحاس البيريليوم

أدوات BeCu نفسها ليست خطرة طالما بقيت سليمة، لكن تنشأ المشكلات أثناء عمليات الطحن حيث يتم إطلاق جزيئات صغيرة من البيريليوم في الهواء. وغالبًا ما تتجاوز هذه المستويات بكثير الحد الآمن الذي حددته OSHA وهو 0.2 ميكروغرام لكل متر مكعب. وفقًا لدراسة أجرتها NIOSH مؤخرًا في العام الماضي، لا يزال حوالي ثلاثة أرباع أماكن العمل تفتقر إلى تدابير كافية للتحكم بالغبار بالنسبة لهذه المواد. لحسن الحظ، هناك خيارات أفضل متاحة الآن. ويُعد البرونز الألومنيوم بديلًا قويًا لأنه يزيل تمامًا المخاطر الصحية المرتبطة بالتعرض للبيريليوم. والجدير بالملاحظة أنه على الرغم من كونه أكثر أمانًا، فإنه يحتفظ فعليًا بحوالي تسعة أعشار الخصائص غير الشررية التي جعلت BeCu شائعًا على نطاق واسع في مختلف البيئات الصناعية في المقام الأول.

تطبيقات حرجة عبر الصناعات

تلعب الأدوات غير الشررية أدوارًا لا غنى عنها في القطاعات عالية المخاطر حيث تُشكل الأبخرة القابلة للاشتعال أو الغازات أو الغبار بيئات انفجارية. ويمنع تركيبها وتصميمها الخاص من حدوث تفاعلات سلسلية كارثية أثناء مهام الصيانة والإنتاج الحيوية.

النفط والغاز: الوقاية من الكوارث أثناء الصيانة

غالبًا ما تتضمن عمليات ضبط الصمامات الروتينية، وإصلاح خطوط الأنابيب، وتنظيف الخزانات في مصافي النفط التعرض للميثان أو كبريتيد الهيدروجين. تُلغي المفاتيح والماكينات غير الشررية خطر الاشتعال أثناء هذه المهام، مما يمنع وقوع حوادث مثل حريق مصفاة تكساس عام 2022 الذي نتج عن استخدام أدوات قياسية أثناء صيانة الضاغط.

التصنيع الكيميائي ومعالجة المواد المتطايرة

تتطلب عملية نقل المذيبات مثل الأسيتون أو أكسيد الإيثيلين أدوات لا تشعل الأبخرة عند تركيزات منخفضة تصل إلى 1.2% من حجم الهواء. وفقًا لتقارير السلامة الكيميائية، حققت المرافق التي تستخدم أدوات فتح البراميل وغيره من أدوات قطع المسامير غير الشررية تقليلًا بنسبة 78% في حوادث الاشتعال على مدار خمس سنوات.

إنتاج الأدوية في غرف نظيفة عرضة للانفجارات

يؤدي التعقيم القائم على الإيثانول إلى تكوّن أبخرة قابلة للاشتعال في الغرف النظيفة من الفئة ISO 5. وتتيح مفاتيح الربط والمفاتيح العزم غير المُشرِقة إجراء الصيانة بأمان على مجففات السرير السائل وأجهزة ختم القوارير، دون التعرّض لخسائر تزيد قيمتها عن مليوني دولار جراء تنشيط أنظمة كبح الانفجارات في البيئات المعقمة.

إصلاح المرافق والأماكن المغلقة التي تحتوي على أبخرة قابلة للاشتعال

يستعمل فنيو الصرف الصحي أدوات فتح البئر غير المُشرِقة ومقصات الكابلات لمنع اشتعال غاز الميثان خلال 85% من عمليات الدخول إلى الأماكن المغلقة سنويًا. وقد شهدت البلديات التي اعتمدت هذه الأدوات انخفاضًا بنسبة 41% في إصابات رجال الطوارئ منذ عام 2020 (المجلس الوطني للسلامة في المرافق).

متطلبات السلامة والممارسات المثلى الخاصة بالأدوات غير المُشرِقة

معايير OSHA وANSI وDOT الخاصة باستخدام الأدوات في المناطق الخطرة

تُلزم الجهات التنظيمية الفيدرالية بتطبيق بروتوكولات صارمة لاستخدام أدوات غير مُشرِقة للشرارات في البيئات المعرضة للانفجارات. ويحدد معيار OSHA 29 CFR 1910 متطلبات التصميم، بينما يحكم معيار ANSI ISEA 121-2022 تكوين المواد واختبارات التأثير. كما تفرض إدارة النقل DOT إجراءات السلامة أثناء النقل من خلال اللائحة 49 CFR 173، والتي تتطلب مجموعات أدوات متخصصة للتعامل مع المواد الخطرة. وتضمن عمليات التدقيق المنتظمة والشهادات الصادرة من جهات خارجية الامتثال لهذه المتطلبات، مما يقلل من مخاطر حدوث اشتعال وعقوبات تنظيمية في القطاعات العاملة في بيئات عالية الخطورة.

الأسئلة الشائعة

ما هي المواقع الخطرة من الفئة 1 القسم 2؟

المواقع من الفئة 1 القسم 2 هي مناطق قد تظهر فيها مواد قابلة للاشتعال لفترات قصيرة نتيجة أعطال في المعدات أو أنشطة الصيانة. وعلى عكس المناطق من القسم 1، فإن هذه المخاطر ليست مستمرة.

كيف تمنع الأدوات غير المُشرِقة للشرارات حدوث الاشتعال؟

تقلل الأدوات غير المُشرِقة للشرارات، المصنوعة من مواد مثل البرونز الألومنيومي أو النحاس البريلي، من مخاطر الحريق من خلال إنتاج شرارات تحمل طاقة أقل وقدرة أفضل على تبديد الحرارة، مما يقلل من احتمال حدوث اشتعال.

هل الأدوات غير الشررية خالية تمامًا من الشرر؟

لا، يمكن أن تُنتج الأدوات غير الشررية شرارات، ولكن هذه الشرارات تحمل طاقة حرارية منخفضة جدًا، مما يجعلها أقل عرضة لاشتعال المواد القابلة للاشتعال.

هل نحاس البريليوم آمن للاستخدام؟

أدوات نحاس البريليوم آمنة ما لم تتعرض للتلف؛ ومع ذلك، يجب اتخاذ الاحتياطات خلال عمليات مثل الطحن للتحكم في التعرض لغبار البريليوم، الذي يشكل مخاطر على الصحة.