چه پیکربندی‌هایی برای مجموعه ابزارهای صنعتی غیر جرقه‌زا ضروری هستند؟

چرا مجموعه ابزارهای غیرجعبه‌زن در محیط‌های صنعتی خطرناک حیاتی هستند

تعریف ابزارهای غیرجعبه‌زن: عملکرد، فیزیک و کاهش خطر اشتعال

ابزارهای خاص غیر جرقه‌زن به جلوگیری از انفجارهای بزرگ در مکان‌هایی کمک می‌کنند که گازها یا گردوغبار به راحتی می‌توانند آتش بگیرند، زیرا این ابزارها جرقه تولید نمی‌کنند. این ابزارها از موادی مانند آلیاژهای مس-بریلیوم یا برنز آلومینیوم ساخته شده‌اند که هنگام برخورد با اشیاء سخت، حرارت بسیار کمی تولید می‌کنند. به جای تولید جرقه، این ماده تحت فشار کمی خم می‌شود و انرژی را پراکنده می‌کند و از ایجاد نقاط داغ خطرناک جلوگیری می‌کند. اساس علمی این موضوع چنان است که مقدار انرژی آزاد شده به‌خوبی در حد پایین‌تر از آنچه برای اشتعال بیشتر مواد قابل اشتعال روزمره لازم است، نگه داشته می‌شود. نکته مهم دیگر در مورد این آلیاژهای خاص، توانایی آن‌ها در هدایت الکتریسیته در سطوح خود است. این بدین معناست که الکتریسیته ساکن کمتر تجمع می‌یابد و به‌صورت ایمن دور هدایت می‌شود، علاوه بر این، این ابزارها در شرایط سخت به سرعت خوره نمی‌شوند، برخلاف ابزارهای فلزی معمولی. برای کارگرانی که هر روز با موقعیت‌های بالقوه منفجرشونده سروکار دارند، داشتن تجهیزاتی که ذاتاً از بروز حوادث جلوگیری می‌کنند، تفاوت عمده‌ای بین انجام عملیات ایمن و پیامدهای فاجعه‌بار ناشی از ضربه زدن با ابزارهای معمولی ایجاد می‌کند.

بخش‌های پرخطری که مجموعه ابزارهای ضد جرقه معتبر را می‌طلبد: نفت و گاز، فرآوری مواد شیمیایی، معدن و کار با مواد منفجره

چهار صنعت به دلیل خطرات مداوم و پیامدهای شدید اشتعال، مجموعه ابزارهای ضد جرقه معتبر را الزامی می‌کنند:

• تاسیسات نفت و گاز ، جایی که غلظت متان می‌تواند در فضاهای محدود و با تهویه ناکافی از ۴٫۴٪ LEL فراتر رود
• کارخانج‌های شیمیایی ، فرآوری مواد فرار مانند استون، سولفید هیدروژن یا اتر اتیل
• فعالیت های معدنی ، جایی که گرد و غبار زغال سنگ معلق، اتمسفرهای انفجاری با انرژی اشتعال بسیار پایین (MIE) ایجاد می‌کند
• تولید و کار با مواد منفجره ، جایی که بخارات ناچیز نیتروگلیسیرین یا نیترات آمونیوم نیازمند پروتکل‌های کاملاً بدون اشتعال هستند

صنایع درگیر با خطرات مشابهی از نظر ایمنی مواجه هستند: فضاهای کاری تنگ، تهویه نامناسب هوا و برخورد زیاد فلز به فلز در حین عملیات. تنها یک جرقه که از ابزاری ناشی شود که به‌درستی مورد تأیید قرار نگرفته است، می‌تواند در کسری از ثانیه انفجاری را ایجاد کند که معادل ۵۰ کیلوگرم تی‌ان‌تی انرژی آزاد کند. بر اساس یافته‌های ناظران در پی بررسی‌هایشان، حدود ۳۷ درصد از تمام انفجارهای صنعتی به دلیل استفاده کارگران از تجهیزات نامناسب رخ می‌دهد. این موضوع منجر به وضع قوانین سخت‌گیرانه‌ای شده است که هر ابزاری که به مناطق خطر تعیین‌شده آورده می‌شود باید ابتدا به‌صورت رسمی مورد تأیید قرار گرفته باشد.

الزامات مواد اولیه برای مجموعه ابزار غیرجَرقه‌زن ایمن و مطابق با استاندارد

مس-بریلیوم در مقابل آلومینیوم-برنز: معاوضه‌های ایمنی، استحکام و سرکوب جرقه

موادی که انتخاب می‌کنیم به شدت بر عملکرد، دوام و ایمنی تجهیزات در شرایط مختلف تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، مس بریلیوم (CuBe). این ماده استحکام کششی شگفت‌انگیزی در حدود 140,000 psi دارد و حتی زمانی که به بیش از 300 درجه سانتی‌گراد گرم شود، جرقه نمی‌زند. این ویژگی آن را به گزینه‌ای عالی برای محیط‌هایی تبدیل می‌کند که نیاز به گشتاور بالا دارند و هیدروژن یا شرایط حرارتی شدید وجود دارد. آلومینیوم برنز (Al-Br) از نظر استحکام کمی ضعیف‌تر است، اما در مقابل خوردگی در مناطقی که کلریدها حضور دارند، مقاومت بهتری از خود نشان می‌دهد؛ مانند عملیات نزدیک آب شور یا مناطق ساحلی که به طور منظم فرآیندهای شیمیایی انجام می‌شود. هر دو این فلزات به دلیل تولید اصطکاک کم و غیر مغناطیسی بودن، از ایجاد جرقه جلوگیری می‌کنند. با این حال، قیمت CuBe حدود 30 تا 40 درصد بیشتر از Al-Br است. هنگام انتخاب بین این دو، هزینه نباید تنها عامل در نظر گرفته شود. انتخاب ماده مناسب برای محیط خاص اهمیت اصلی را دارد، زیرا استفاده از ماده نادرست می‌تواند منجر به مشکلات جدی ایمنی و عدم انطباق با مقررات شود.

ریسک‌های ناشی از آلودگی مواد و اهمیت پروتکل‌های تهویه و دست‌زدن برای سلامت مجموعه ابزار

آلودگی یک حالت خرابی خاموش است: حتی ذرات ناچیز آهن ناشی از نزدیکی به ابزارهای فولادی می‌توانند خطر اشتعال را تا ۷۰ درصد افزایش دهند، مطابق راهنمای OSHA در سال ۲۰۲۳ درباره سلامت ابزارهای ضد جرقه. برای حفظ عملکرد متالورژیکی و اعتبارسنجی معتبر، پروتکل‌های سفت و سخت دست‌زدن و نگهداری را اجرا کنید:

• مجموعه‌ها را در جعبه‌های جداگانه و کنترل‌شده از نظر آب‌وهوایی نگهداری کنید— هرگز در کنار ابزارهای آهنی
• تمیزکاری را فقط با استفاده از مسحاب‌های غیرفلزی اختصاصی یا پارچه‌های بدون پرز انجام دهید
• بازرسی‌های ماهانه ذرات مغناطیسی را انجام دهید تا بقایای فروس درونی شناسایی شوند
• در هنگام دست‌زدن، استفاده از دستکش الزامی باشد تا از تسریع اکسیداسیون سطحی توسط روغن‌های پوست جلوگیری شود

کنترل شرایط محیطی به همان اندازه حیاتی است: در کارخانه‌های شیمیایی، ۴۳ درصد از رویدادهای اشتعال ناشی از گرد و غبار قابل اشتعال معلق در هواست—خطری که با تهویه مناسب و رعایت نظافت محیط به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد. این اقدامات اختیاری نیستند؛ بلکه پایه‌ای برای حفظ خاصیت تأیید شده غیر جرقه‌زن مجموعه ابزار در طول عمر عملیاتی آن هستند.

استانداردهای ایمنی الزامی و گواهی‌نامه‌ها برای مجموعه ابزارهای صنعتی غیر جرقه‌زن

ATEX، ISO 8502-3 و ASTM F2643: نحوه تعریف استانداردها از انطباق مجموعه ابزارهای غیر جرقه‌زن

رعایت استانداردهای بین‌المللی همچنان بهترین راه برای اطمینان از اینکه ابزارها واقعاً نیازهای سختگیرانه در زمینه جلوگیری از جرقه را برآورده می‌کنند، محسوب می‌شود. به عنوان مثال، دستورالعمل ATEX (2014/34/EU). این مقررات در سراسر اروپا اعمال می‌شود که در آن تجهیزات در محیط‌های بالقوه منفجرشونده کار می‌کنند. این دستورالعمل آزمون مناسب مواد را الزامی می‌کند، حدود قابل قبول جرقه‌زدن را تعیین می‌کند و مستندات دقیقی را می‌طلبد که قابل ردیابی باشند. استاندارد دیگری به نام ISO 8502-3 وجود دارد که به طور خاص بر روی آزمون‌های اصطکاک در برابر سطوح فولاد کربنی متمرکز است. این آزمون‌ها بررسی می‌کنند که آیا ابزارها در شرایط عادی کار با فلز تماس پیدا کرده و جرقه ایجاد می‌کنند یا خیر. در شمال آمریکا، ASTM F2643 به عنوان استاندارد اصلی عمل می‌کند. این استاندارد شامل چندین جنبه مهم است، از جمله مقاومت ابزارها در برابر ضربه، مقاومت در برابر خوردگی در طول زمان و عدم ایجاد جرقه حتی در محیط‌هایی با سطح اکسیژن بالاتر. وقتی سازندگان از تمام این دستورالعمل‌های مختلف پیروی می‌کنند، ابزارهایی تولید می‌شوند که به طور کامل بررسی شده و ایمنی آن‌ها در محیط‌های خطرناک اثبات شده است.

• ترکیب دقیق آلیاژ (به عنوان مثال، ‰¥97٪ مس در CuBe، ‰¤0.01٪ آهن در Al-Br)
• مقاومت در برابر ضربه تحت شبیه‌سازی‌های بدترین شرایط جوی
• امنیت برهمکنش سطحی در تماس فلز با فلز مکرر

یک بازرسی صنعتی ایمنی در سال 2022 نشان داد که تأسیساتی که از ابزارهای کاملاً معتبر استفاده می‌کنند، 78٪ حادثه مرتبط با اشتعال کمتری نسبت به تأسیساتی داشته‌اند که به ابزارهای غیرمعتبر یا «غیرج sparking» خوداظهاری متکی بوده‌اند.

نیازمندی‌های برچسب‌زنی، ردیابی و مستندسازی برای مجموعه‌های ابزار غیرج sparking معتبر

اعتبار بدون ردیابی قابل تأیید بی‌معنی است. هر ابزار معتبر باید دارای علامت‌گذاری دائمی با لیزر باشد که شامل موارد زیر است:

• نشان‌های انطباق شناخته‌شده (ATEX، ISO 8502-3 یا ASTM F2643)
• کد دسته‌ای منحصربه‌فرد الفبایی-عددی که به سوابق تولید پیوند خورده است
• عنوان آلیاژ (به عنوان مثال، "CuBe-25" یا "AlBr-9")

تولیدکنندگان باید گواهی‌های آزمایش مربوط به هر دسته را ارائه دهند که شامل:

1. نتایج آزمون جرقه که در شرایط رطوبت کنترل‌شده (≤60%) و دمای (23°C ± 2°C) انجام شده است
2. مهرهای اعتبارسنجی مستقل از سازمان‌های اطلاع‌رسان اتحادیه اروپا یا آزمایشگاه‌های مورد تأیید ANSI
3. تحلیل طیف‌سنجی مواد که ترکیب غیرآهنی و عدم وجود ناخالصی‌های آهن، نیکل یا کبالت را تأیید می‌کند

بسته‌های مدارک باید شامل راهنمای ایمنی چندزبانه با پوشش بازه‌های بازرسی، رویه‌های ضد عفونی، پارامترهای نگهداری و پروتکل‌های پاسخ به آلودگی باشند تا امکان بررسی انطباق مداوم توسط حسابرسان در هر نقطه‌ای از چرخه عمر ابزار فراهم شود.

انواع و پیکربندی‌های ضروری ابزار در یک مجموعه ابزار غیرجرقه‌ای کامل

ابزارهای ضروری بر اساس عملکرد: آچارها، چکش‌ها، قلاب‌ها، پیچ‌گوشتی‌ها و ابزارهای برش

مجموعه‌های ابزار ضد جرقه فقط برای جلوگیری از ایجاد جرقه نیستند، بلکه باید در محیط‌های خطرناک به‌طور قابل اعتمادی کار کنند. آچارهای خوب باید مقدار مناسبی گشتاور اعمال کنند بدون اینکه در پیچ‌های زنگ‌زده گیر کنند. چکش‌ها باید تعادل مناسبی داشته باشند تا کارگران دچار فشار نشوند و همچنین صفحه‌های خاصی داشته باشند که سطوح را خراش ندهند و به‌صورت تصادفی آتش نگیرند. در مورد قلاب‌ها، فک‌ها باید به‌درستی سنگ‌زنی شوند تا بتوانند در نقاط تنگ اطراف شیرها محکم گیر کنند. پیچ‌گوشتی‌ها موضوع دیگری هستند و باید دسته‌های عایق‌بندی‌شده و نوک‌های محکمی داشته باشند که هنگام چرخاندن پیچ‌ها لغز نکنند. در مورد ابزارهای برشی مانند قیچی بولت و قیچی هواپیما، برش تمیز مهم‌ترین چیز است، چون گرمای ناشی از اصطکاک می‌تواند کشنده باشد. آمارهای میدانی چیزی نگران‌کننده نشان می‌دهد: استفاده از مجموعه‌های ناقص ابزار، شانس وقوع حوادث را در عملیات پرخطر بیش از ۳۰٪ افزایش می‌دهد. بنابراین در حالی که همه بر عدم ایجاد جرقه تمرکز می‌کنند، به یاد داشته باشید که ارگونومی خوب و مقاومت در برابر خوردگی نیز برای ایمنی به همان اندازه اهمیت دارند.

بهینه‌سازی پیکربندی: کیت‌های ماژولار، مجموعه‌های اختصاصی برای وظایف خاص و مثال موردی توقف نفت شیمی

نحوهٔ تنظیم ابزارها تأثیر بزرگی در ایمنی محل کار و کارایی عملیات دارد. هنگامی که تیم‌ها به مجموعه‌های ماژولار ابزار دسترسی دارند، می‌توانند دقیقاً همان چیزی را که برای هر کار خاصی نیاز دارند، بگیرند. این امر باعث کاهش شلوغی در مناطق کاری، کاهش احتمال اشتباه شدن مواد مختلف و تسهیل ردیابی اینکه چه کسی چه تجهیزاتی را دارد، می‌شود. مجموعه‌های تخصصی ابزار برای کارهایی مانند تعمیر دودکش‌های شعله‌ور یا ورود به مخازن راکتور، آماده‌سازی برای کار را به‌طور چشمگیری تسریع کرده و در زمان‌های فشرده به پیشگیری از اشتباهات کمک می‌کند. ما این موضوع را در یک بازسازی بزرگ در یک کارخانه پتروشیمی مشاهده کردیم که کارگرانی که از مجموعه‌های سفارشی غیر جرقه‌زا برای خدمات شیر استفاده می‌کردند، حدود ۲۵ درصد سریع‌تر از دیگران که مجبور بودند در جعبه‌های ابزار معمولی جستجو کنند، کارهای تعمیر خود را به پایان رساندند. علاوه بر این، گزارش‌های حادثه‌های تقریباً رخ داده نیز ۴۱ مورد کمتر بود. چیزهای ساده نیز اهمیت زیادی دارند؛ برچسب‌های استاندارد روی ظرف‌ها، رنگ‌های مشخص‌کننده محل قرارگیری اقلام و سیستم‌های کامپیوتری که موجودی را ردیابی می‌کنند، همگی به افراد کمک می‌کنند تا سریع‌تر چیز مورد نیاز خود را پیدا کنند و بدون دردسر از بازرسی‌ها عبور کنند. نتیجه نهایی این است: سازماندهی مناسب ابزار باید دقیقاً با خطرات موجود در هر مکان، نوع کارهایی که به‌طور منظم انجام می‌شود و زمان‌هایی که نگهداری نیاز است، مطابقت داشته باشد و نه اینکه فقط بر اساس عادات قدیمی یا آنچه صرفه‌جویی در زمان دارد، انجام شود.

سوالات متداول

ابزارهای ضد جرقه از چیست؟

ابزارهای ضد جرقه معمولاً از آلیاژهای مس-بریلیوم یا برنز آلومینیوم ساخته می‌شوند که برای کاهش حداکثری تولید جرقه و گرما هنگام ضربه طراحی شده‌اند.

چرا ابزارهای ضد جرقه در برخی صنایع حیاتی هستند؟

صنایعی مانند نفت و گاز، فرآوری مواد شیمیایی، معادن و کار با مواد منفجره به ابزارهای ضد جرقه نیاز دارند تا از خطر اشتعال در محیط‌های دارای گازهای قابل اشتعال یا گرد و غبار منفجرشونده جلوگیری شود.

معیارهای ارزیابی ابزارهای ضد جرقه چگونه است؟

ابزارهای ضد جرقه باید مطابق با استانداردهایی مانند ATEX، ISO 8502-3 و ASTM F2643 ارزیابی و تأیید صلاحیت شوند تا اطمینان حاصل شود که در محیط‌های خطرناک ایمن هستند.