EN
Розуміння небезпечних середовищ та ризиків запалювання
Що таке небезпечні зони класу 1, дільниця 2?
Місця класу 1 ділянка 2 або C1D2 згідно з Національною асоціацією протипожежного захисту (NFPA) — це місця, де легкозаймисті речовини, такі як гази, пари чи рідини, можуть з’являтися короткочасно через такі причини, як відмова обладнання або проведення технічного обслуговування. На відміну від зон першого ділення, де небезпечні матеріали присутні постійно, у цих зонах C1D2 потенційна небезпека існує лише за певних умов. Їх часто зустрічають на нафтопереробних заводах, хімічних виробництвах та будь-де, де зберігаються паливні матеріали. У цих місцях необхідно суворо дотримуватися правил безпеки, щоб уникнути виникнення іскри під час повсякденних операцій, таких як ремонт запірної арматури чи огляд усередині резервуарів для зберігання. Ризик не є постійним, але все ж потребує ретельного планування та виконання при вході працівників у ці зони.
Ризик запалювання від іскор у легкозаймистих середовищах
Звичайні сталеві інструменти схильні утворювати іскри, що несуть близько 10 міліджоулів (мДж) енергії, чого цілком достатньо для запалювання водню при всього 0,017 мДж або метану, якому потрібно 0,28 мДж. Саме тому багато галузей переходять на неіскрячі альтернативи, виготовлені з спеціальних матеріалів, таких як берилієва мідь або алюмінієва бронза. Ці альтернативні інструменти утворюють значно слабші іскри, які залишаються набагато нижче рівня, необхідного для виникнення займання. Експерти з безпеки особливо наголошують на цьому, адже статистика показує, що близько 40 відсотків усіх усувних промислових пожеж відбуваються саме через іскри в небезпечних середовищах, де можуть бути присутніми вибухонебезпечні гази.
Як статичні та механічні іскри викликають вибухи
Тертя від звичайних дій, наприклад, робота із інструментами, призводить до накопичення статичної електрики, яка іноді досягає понад 15 000 вольт. Коли метал торкається металу, виникають іскри з температурою близько 3500 градусів за Фаренгейтом. Такі іскри стають надзвичайно небезпечними, коли у повітрі міститься багато кисню або наявні пари. Саме тому OSHA встановлює суворі правила щодо того, які інструменти працівники можуть вносити у замкнені простори для проведення ремонтних робіт. Традиційні інструменти можуть здатися цілком безпечними, але навіть маленькі іскри можуть спричинити великі проблеми у місцях, де обробляють такі матеріали, як нафтопродукти чи газ. Підприємствам, що працюють із цими матеріалами, слід бути особливо обережними.
Що таке неіскрячі інструменти та як вони працюють?
Визначення та призначення неіскрячих інструментів
Інструменти, що не викреслюють іскри, бувають різних типів і зазвичай виготовляються з спеціальних сплавів, таких як алюмінієва бронза, берилієва мідь та мідь-нікель. Ці інструменти допомагають зменшити небезпеку пожежі в місцях, де можуть перебувати вибухонебезпечні гази, пари чи пил. Відмінність між цими інструментами та звичайними сталевими досить суттєва. Спеціальні матеріали створюють менше тертя і краще відводять тепло, що означає, що будь-які утворені іскри мають значно меншу енергію. Згідно з дослідженням, опублікованим OSHA у 2023 році, використання таких інструментів, що не викреслюють іскри, у вибухонебезпечних зонах зменшує ймовірність займання на 92 відсотки порівняно зі звичайними металевими інструментами.
Як інструменти, що не викреслюють іскри, запобігають небезпеці займання
Запобігання вибуху зводиться до двох основних факторів: матеріалів із дуже низьким тертям та хорошої теплопровідності. Коли ці інструменти стикаються з чимось, утворені сплавом іскри несуть значно менше теплової енергії, ніж іскри від звичайних сталевих інструментів. Ми говоримо приблизно на 25 відсотків менше, що має велике значення для запалювання таких речовин, як метан або водень у промислових умовах. Крім того, важливим є також аспект розсіювання тепла. Конструкція цих інструментів забезпечує розподіл тепла таким чином, що жодна окрема точка не нагрівається достатньо, щоб спричинити займання. Це має велике значення в умовах, де навіть маленькі іскри можуть призвести до небезпечних ситуацій.
Міф проти реальності: чи повністю усувають неіскрячі інструменти усі іскри?
Багато людей вважають, що інструменти, які не створюють іскри, повністю запобігають утворенню іскор, але це не зовсім правильно. Насправді такі інструменти лише зменшують імовірність того, що іскри спричинять проблеми. Візьмемо, наприклад, інструменти з берилієвої бронзи — вони все ще можуть утворювати видимі іскри під час роботи в слабко освітлених місцях. Проте ці іскри не мають достатньо теплової енергії, щоб досягти температури запалювання більшості хімічних речовин, яка зазвичай становить приблизно 450–600 градусів Цельсія. Безпека полягає не лише у наявності правильних інструментів. Працівники також повинні дотримуватися певних процедур, наприклад, переконуватися, що всі інструменти надійно заземлені, та уникати використання залізних чи сталевих інструментів під час роботи з легкозаймистими матеріалами. Без цих базових заходів безпеки навіть найкращі інструменти, що не створюють іскри, не зможуть запобігти аваріям.
Основні матеріали: берилієва мідь та алюмінієва бронза
Властивості берилієвої міді як матеріалу, що не створює іскри
Берилієва мідь, або BeCu, як її часто називають, є найкращим матеріалом для виготовлення інструментів, що не викреслюють іскри, завдяки своєму особливому поєднанню надміцності (деякі типи витримують до приблизно 1400 МПа перед виникненням залишкових деформацій) і природно низької схильності до утворення іскор. Коли ці мідні матеріали стикаються з поверхнями, вони виділяють менше 10% енергії запалювання порівняно зі стальними. Це має велике значення в місцях, де навіть незначні кількості легкозаймистих парів можуть бути присутніми — іноді всього 0,6% концентрації, згідно з останніми оцінками безпеки NFPA 2023. Ще одна важлива перевага BeCu полягає в тому, що він зберігає гнучкість навіть за низьких температур і стійкий до корозії від морської води. Це робить його дуже корисним як на морських нафтовидобувних платформах, де панують жорсткі морські умови, так і в холодильних складах, де поширені екстремальні температури.
Переваги алюмінієвої бронзи в застосунках з високою міцністю
Сплави алюмінієвої бронзи насправді краще витримують зношування, ніж нержавіюча сталь, приблизно на 25%, коли середовище дуже абразивне, саме тому багато галузей використовують їх для обслуговування клапанів і різного гірничодобувного устаткування. І це ще не все. Ці матеріали проводять тепло приблизно на 40% слабше, ніж звичайна мідь, тому під час тривалих шліфувальних робіт вони менше нагріваються. Це має велике значення, оскільки допомагає уникнути небезпечних ситуацій, коли частинки пилу можуть самозайматися при температурі понад 500 градусів Цельсія, як зазначено в деяких рекомендаціях OSHA минулого року. Крім того, завдяки високому показнику твердості — 85 HRB — ці сплави не деформуються навіть під великими навантаженнями понад 10 кілоньютонів, і найголовніше — вони не утворюють іскри.
| Властивість | Берилієвий мідь | Алюмінієва бронза | Вуглецева сталь (для порівняння) |
|---|---|---|---|
| Міцність на розтяг (МПа) | 1,200–1,400 | 600–900 | 400–550 |
| Теплопровідниковість | 105 Вт/м·К | 59 Вт/м·К | 50 Вт/м·К |
| Інтенсивність іскроутворення | Без займання | Низька імовірність займання | Висока імовірність займання |
Сумісність матеріалів і стійкість до корозії в складних умовах
Обидва сплави демонструють швидкість корозії <15 мкм/рік у середовищах з рН 2–12 за даними випробувань за ASTM G31, перевершуючи нержавіючу сталь у середовищах із високим вмістом хлору. Дослідження сумісності матеріалів 2023 року показало, що алюмінієва бронза протистояла корозії від сірковмісних сполук утричі довше, ніж нікелеві сплави під час ремонту нафтопереробних трубопроводів — це критично важлива перевага при роботі з устаткуванням, що містить меркаптани.
Аналіз суперечок: побоювання щодо токсичності пилу берилієвої бронзи
Інструменти BeCu самі по собі не є небезпечними, якщо залишаються цілими, але проблеми виникають під час шліфування, коли в повітря потрапляють дрібні частинки берилію. Ці рівні часто значно перевищують безпечний рівень, встановлений OSHA — лише 0,2 мікрограма на кубічний метр. Згідно з нещодавнім дослідженням NIOSH минулого року, близько трьох чвертей робочих місць досі не мають належних заходів контролю пилу для цих матеріалів. На щастя, сьогодні існують кращі альтернативи. Алюмінієва бронза вирізняється як надійна заміна, оскільки повністю усуває ризики для здоров’я, пов’язані з впливом берилію. Цікаво те, що, попри свою безпечність, вона зберігає приблизно 9 із 10 властивостей, які забезпечують відсутність іскроутворення, завдяки чому BeCu спочатку став таким популярним у різноманітних промислових умовах.
Критичні застосування у різних галузях
Інструменти, які не викликають іскр, відіграють незамінну роль у галузях із підвищеним ризиком, де горючі пари, гази чи пил створюють вибухонебезпечні атмосфери. Їхній спеціальний матеріал та конструкція запобігають катастрофічним ланцюговим реакціям під час критичних операцій з технічного обслуговування та виробництва.
Нафтогазова галузь: запобігання катастрофам під час обслуговування
Щоденні регулювання клапанів, ремонт трубопроводів та очищення резервуарів на нафтопереробних заводах часто пов’язані з впливом метану або сірководню. Інструменти, які не викликають іскор, такі як ключі та шліфувальні машини, усувають ризик запалювання під час цих робіт, запобігаючи подіям, подібним до пожежі на нафтопереробному заводі в Техасі у 2022 році, що виникла через використання звичайних інструментів під час обслуговування компресора.
Виробництво хімікатів та робота з леткими речовинами
Переливання розчинників, таких як ацетон або етиленоксид, вимагає використання інструментів, які не запалюють пари при концентрації всього лише 1,2% у повітрі. За даними перевірок безпеки на хімічних підприємствах, заклади, які використовують неіскрячі пристрої для відкривання барабанів та болторізи, зменшили кількість випадків запалювання на 78% протягом п’яти років.
Виробництво лікарських засобів у вибухонебезпечних чистих кімнатах
Санітарна обробка на основі етанолу створює вибухонебезпечні пари в чистих кімнатах класу ISO 5. Гайкові ключі та інструменти для моменту затягування, що не викликають іскріння, дозволяють безпечно обслуговувати сушильні установки з флюїдизаційним шаром і пристрої для запечатування ампул, уникнувши втрат на суму понад 2 млн доларів через активацію системи гасіння пожежі в стерильному середовищі.
Комунальні послуги та ремонт у замкнених просторах із наявністю легкозаймистих парів
Техніки каналізаційних мереж, які використовують неіскрячі пристрої для відкривання люків і кабельні різаки, запобігають займанню метану в 85% входжень у замкнені простори щороку. У муніципалітетах, де було запроваджено ці інструменти, кількість травм аварійно-рятувальних служб знизилася на 41% починаючи з 2020 року (Національна рада з безпеки комунальних послуг).
Дотримання норм безпеки та найкращі практики використання неіскрячих інструментів
Стандарти OSHA, ANSI та DOT щодо використання інструментів у небезпечних зонах
Федеральні регулятори встановлюють суворі протоколи щодо інструментів, які не викришують іскри, у вибухонебезпечних середовищах. Вимоги до конструкції визначає OSHA у 29 CFR 1910, тоді як ANSI ISEA 121-2022 регулює склад матеріалів та випробування на ударну дію. DOT забезпечує безпеку перевезення згідно з 49 CFR 173, вимагаючи спеціалізовані набори інструментів для роботи з небезпечними матеріалами. Регулярні перевірки та сертифікація третіми сторонами забезпечують дотримання норм, зменшуючи ризики виникнення займання та регуляторні санкції в галузях із підвищеним ризиком.
ЧаП
Що таке небезпечні зони класу 1, дільниця 2?
Зони класу 1, дільниця 2 — це ділянки, де легкозаймисті речовини можуть з’являтися короткочасно через несправності обладнання або під час технічного обслуговування. На відміну від зон дільниці 1, ці небезпеки не є постійними.
Як інструменти, що не викришують іскри, запобігають займанню?
Інструменти, що не викришують іскри, виготовлені з матеріалів, таких як алюмінієва бронза чи берилієва мідь, зменшують ризик пожежі, оскільки утворюють іскри з меншою енергією та краще розсіюють тепло, мінімізуючи потенційне займання.
Чи є інструменти, які не викривлюють іскри, абсолютно позбавлені іскор?
Ні, інструменти, які не викривлюють іскри, все ще можуть утворювати іскри, але ці іскри мають значно меншу теплову енергію, через що вони менше сприяють займанню легкозаймистих речовин.
Чи безпечний у використанні берилієва мідь?
Інструменти з берилієвої міді безпечні за умови відсутності пошкоджень; однак під час таких процесів, як шліфування, слід дотримуватися обережності, щоб контролювати вплив пилу берилію, який становить небезпеку для здоров'я.