Сыртқы тұтасқан құралдар қалай жарылыс қаупін болдырмаған?

Тұтанудың ғылыми негізі: Неге жарылысқа қабілетті ортада искралар аса қауіпті факторлар болып табылады?

Газдар, булар мен жанғыш шаңдар үшін ең аз тұтану энергиясы (EAE) порогтары

Материалдар тек қана искра сияқты бір нәрсе Минималды тұтану энергиясы (MIE) деп аталатын шекті мәнін жеңуге жеткілікті энергия берген кезде ғана отқа түседі, ол миллиджоульдармен (мДж) өлшенеді. Мысалы, сутегі газының отқа түсуі үшін NFPA 2024 бағдарламасына сәйкес барынша 0,019 мДж энергия қажет. Ацетон буы отқа түсу үшін шамамен 0,14 мДж энергия талап етеді. Ал ұнтақталған бөлшектер толығымен басқа қиындықтар туғызады. Мысалы, алюминий ұнтағы отқа түсу үшін шамамен 15 мДж, ал дәнді дақыл ұнтағы — шамамен 30 мДж энергия қажет етеді. Кәдімгі болат құралдар соққы кезінде искралар шығарады, олардың энергиясы жиі 1 мДж-дан асады, бұл көптеген көмірсутек буларының MIE деңгейлерінен әлдеқайда жоғары. Сондықтан белгілі бір орталарда бериллий-мыс қорытпаларынан жасалған мамандандырылған отқа түспейтін құралдардың маңызы өте зор. Бұл құралдар үйкеліс кезінде пайда болатын энергияны 0,05 мДж-дан төмен ұстайды, сондықтан олар барлық белгілі MIE мәндерінің ең төменгісінен де төмен қалады. Бұл сандардың қаншалықты жақын екендігін түсіну — объектіде ауыр жарақаттарды болдырмау үшін аса маңызды.

Шынайы әлемдегі апат: Стандартты құралдың газ қондырғысындағы катастрофалық апатты тудырған искрасы

2022 жылы ортаңғы батыстағы бір жерде газ құбырының қондырғысында метан атқылауы болды, себебі техникалық қызмет көрсету бригадасы вентильге әдеттегі болат балға қолданды. Хабарламаларға сәйкес, бұл қарапайым әрекеттен пайда болған искра — шамамен 0,8 миллиджоуль энергия — ұзақ уақыт бойы сырғып келе жатқан газдың тұтануына әкелді. Нәтижесінде химиялық қауіпсіздік тақтасы өткен жылы атап өткендей, шамамен 2 миллион долларлық залал келді және төрт жұмысшы жараланды. Зерттеулер нәтижесінде сарапшылар болат балғаның нақты қызуы 1200 °C-тан асатын аймақтар тудырғанын анықтады. Бұл температура жанғыш булармен толық аймақта заттардың тұтануы үшін толықтай жеткілікті. Бұл жағдайдың маңызы ол Class I, Division 2 аймағында, яғни тек арнайы искрасыз құралдар ғана қолданылуы тиіс аймақта орын алғанында. Бірнеше компания өзінің әдеттегі құралдарын ресми расталған искрасыз альтернативаларға ауыстырғаннан кейін, олар 18 ай бойы осындай инциденттердің ешқандай түрін бақыламады. Бұл өнеркәсіптік ортада дұрыс материалдарды дұрыс қолдану арқылы осындай апаттарды болдырмауда қаншалықты айтарлықтай айырмашылық туғызатынын көрсетеді.

Материалдар инженериясы: Сыртқы искра бермейтін құралдар қалай тұтану көздерін жояды

Мыс-бериллий және алюминий-қалайы қорытпалары: Төмен үйкеліс жылуы және экзотермиялық тотығу жоқ

Арнайы жанғышқа қарсы құралдар негізінен отынды шамадан тыс қыздыруға әкелетін искраларды болдырмау үшін мыс-бериллий қорытпасы мен алюминий-бронзadan жасалады. Бұл құралдар әдеттегі металдан жасалған құралдардан не өзгеше? Мәселен, беттерге соғылған кезде олар темір негізіндегі металдарға қарағанда әлдеқайда аз жылу шығарады, себебі олар тотыспайды. Мұнда химиялық реакция жүрмейді, сондықтан оттегі болса да, ештеңе тұтатылмайды. Мыс-бериллий қорытпасы қатты бұрғылау жұмыстарын орындауға жеткілікті беріктігімен ерекшеленеді және тез тозбауымен танымал. Алюминий-бронза су маңында немесе тұзды ауа ортасында әрқашан ылғал болатын орындарда ең жақсы жұмыс істейді. Бұл металдар атом деңгейінде соққы энергиясын жинақтап, оның жиналуына жол бермейді, сондықтан қызу орталықтары пайда болмайды. Бұл қасиет ASTM F1169 сияқты өнеркәсіптік стандарттарға сәйкес сынақтан өткізілген. Осы ерекше қасиеті арқасында жұмысшылар ATEX сертификатымен белгіленген аймақтарда қауіпсіз жұмыс істеуге мүмкіндік алады, ал қалыпты болат құралдар искра тудыру қаупіне байланысты мұндай орындарда қолдануға тыйым салынады.

Мифтарды жою: «Темірсіз» деген сөз автоматты түрде «сәулеленбейтін» дегенді білдірмейді — Қаттылық пен микрорелістің рөлі

Бірдеңе темір негізінде болмауы оның искра шығарудан автоматты түрде қауіпсіз екендігін білдірмейді. Мысал ретінде цинктелген болатты қарастырыңыз. Ол цинк қабатын қамтиды, бірақ оның астындағы болат әдеттегі метал сияқты әрекет етеді және басқа беттермен үйкелген кезде қауіпті искралар тудыруы мүмкін. Искралардың пайда болуын болдырмау үшін екі негізгі фактордың бірлесіп жұмыс істеуі маңызды. Біріншіден, материалдардың қаттылығы Rockwell сынақ стандарттары бойынша 35 HRC-тен төмен болуы керек. Екіншіден, олардың құрамында біркелкі дән құрылымы сақталуы қажет. Жақсы жылытылған латунь немесе арнайы сертификатталған мыс-бериллий қоспалары сияқты екі талапқа да сай келетін қорытпалар соққы кезінде контакт нүктелерінде жылу жиналуын тоқтатады. Техникалық тұрғыдан қара металл емес металдар болып табылатын кейбір алюминий қорытпалары да өзінің қатты беті мен қатты жарылуға склондылығы арқасында бақыланатын эксперименттерде ацетон буларын тұтандырып, өртке әкелген. Класс I Div 2 қауіпті орталардағы көптеген өнеркәсіптік апаттар құралдардың темір құрамы бар-бар екендігіне ғана сүйеніп, олардың нақты жұмыс істеу көрсеткіштерін тексермегендіктен туындады. Сондықтан көптеген мамандар қауіпті атмосфераларда қауіпсіздік басты маңызға ие болған кезде ASTM F1169 стандартына сәйкес сертификатталған материалдарды қолданады.

Операциялық қауіпсіздік: ұшқын бермейтін құралдарды күнделікті пайдаланған кезде үйкеліс, соқтығысу және статикалық бақылау

Ұшқын бермейтін құралдардың көмегімен тұтану қаупін басқару тек материалды таңдаудан асады — ол қатаң операциялық тәжірибе талап етеді. Шынайы әлемдегі қауіпсіздікті үш өзара байланысты фактор анықтайды:

• Үйкелісті басқару : Құралдардың сырғып кетуі немесе бұрылуы беттің температурасын тез көтереді; дұрыс өлшем мен айналдырушы моментке шыдайтын құралды таңдау кездейсоқ қызуды болдырмауға көмектеседі.
• Соқтығысу әсерін азайту : Түзу бұрышта емес соққы беру немесе артық күш қолдану қорытпаның бүтіндігін бұзуы мүмкін — ұшқын бермейтін құралдар да дұрыс қолданылмаса, жылу шығарады.
• Статикалық электрді шашырату : Электр өткізгіш қорытпалар электростатикалық зарядты қауіпті деңгейге жеткізбей-ақ қауіпсіз тарату үшін дұрыс ұстау және жұмыс бетімен тиімді жанасу арқылы жерленуі тиіс.

Бериллий мырышынан жасалған кілттермен жұмыс істейтін операторлар үшін құралдарды ластанудан таза ұстау — басты басымдық болуы керек. Бұл құралдардың бетінде қалған тіпті аз мөлшерде болса да темір ұнтағы немесе өңдеу қалдықтары тұтқыр қауіп төндіретін искраларды туғызуы мүмкін. Құралдарды тозу белгілеріне, коррозия орындарына немесе микроскопиялық трещиналарға регулярлық тексеру маңызды, өйткені зақымданған беттер үйкеліс әрекетін өзгертеді және энергия деңгейін қауіпсіздік шегінен асыруы мүмкін. Бұл арнайы құралдарды темір негізіндегі материалдардан бөлек сақтау оларды таза ұстап, пайдалануға дайын етеді. Нақты жұмыстар үшін дұрыс металл сплавын таңдау да өте маңызды. Мысалы, алюминий бронзасы басқа нұсқаларға қарағанда күрделі кран жұмыстарын тиімдірек орындайды. Осы жақсы дағдыларды дұрыс қауіпсіздік бойынша даярлықпен ұштастырсақ, өрт қаупі қатты төмендейді. 2023 жылы «Journal of Hazardous Materials» журналында жарияланған соңғы зерттеулерге сәйкес, Class I Division 2 категориялы қауіпті аймақтарда даярланған жұмысшыларда өрттің пайда болуы 63%–ға азаяды.

Сәйкестік пен сенім: I класстың 2-ші бөліміндегі аймақтарда искра бермейтін құралдарға қойылатын талаптарды орындау

Сертификаттау мен жұмыс орнында қолдану үшін NFPA 70E, ASTM F1169 және CSA Z462 талаптары

Қауыпты аймақтарда искра бермейтін құралдарды қолдану халықаралық деңгейде мойындалған қауіпсіздік стандарттарына — NFPA 70E, ASTM F1169 және CSA Z462 стандарттарына қатаң бағынуын талап етеді. Бұл нормативтік негіздер I класстың 2-ші бөліміндегі орталықтарда сертификаттау мен жұмыс орнында қолдану үшін мақсатты, сынақ негізіндегі талаптарды белгілейді. Негізгі талаптар мыналар:

• Құралдың қорытпаларының стандартталған соққы мен үйкеліс сынағы кезінде 20 мкДж-дан аспайтын искралар шығаратынын растау — бұл ең төменгі жиі кездесетін минималды искра энергиясы (MIE) порогынан әлдеқайда төмен;
• Статикалық зарядты тарату қабілеті мен қайталанған пайдалану кезіндегі конструкциялық тұрақтылығын үшінші жақ тарапынан растау;
• Материалдың құрамы, қаттылығы және микротұрақтылығының біртектілігі туралы құжаттама.

Сәйкессіздік ауыр салдарға әкеледі: сертификатталмаған құралдарды қолданатын кәсіпорындардың OSHA бұзушылықтарының жиілігі толық сертификаттауға сай келетін кәсіпорындарға қарағанда үш есе жоғары (2023 жылғы Қауіпсіздік аудиті есебі). Сертификаттау — бұл бюрократиялық рәсім емес, ол құралдың нақты жағдайларда жану процесін тоқтату үшін физикалық негізделген шектерге сәйкес келетінін дәлелдейтін эмпирикалық дәлел.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Ең аз жану энергиясы (EАЖЭ) дегеніміз не?

Ең аз жану энергиясы (EАЖЭ) — заттың жануы үшін қажетті ең аз энергия мөлшері. Ол миллиджоульдармен (мДж) өлшенеді.

Жанбайтын құралдар неге маңызды?

Темірбетонды құралдар қауіпті орталарда қолдануға өте маңызды, себебі олар жанғыш булар мен материалдардың жануына әкелуі мүмкін искралардың пайда болу қаупін азайтады, сондықтан апаттардың алдын алады.

Темірбетонды құралдар әдетте қандай материалдардан жасалады?

Темірбетонды құралдар әдетте үйкеліс жылуын және тотығу реакцияларын азайтатын мыс-бериллий қорытпасы мен алюминий бронзасы сияқты материалдардан жасалады.