БЕЗОПАСНОСТЬ В ТЕХНОГЕННЫХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ Развитие аварий, вызванных

связанный с мгновенным физико-химическим изменением состояния вещества, приводящим к возникновению

скачка давления или ударной волны, сопровождающийся образованием сжатых газов или паров, способных производить работу (ГОСТ Р22. 0.8.-96).

вещества и соединения взрывоопасные, или способные при определенных условиях образовывать

взрывоопасные смеси.
Причинами взрывов на производстве чаще всего становится несоблюдение правил техники безопасности или правил эксплуатации оборудования, а так же нарушение технологических процессов.

выделением большого количества сжатых и нагретых газов в небольшом объеме,

которые расширяясь производят механическую работу (разрушение, перемещение и пр.).

Взрывчатое вещество – химические соединения или смеси таких соединений, которые под влиянием определенных внешних воздействий способны к быстрому саморазвивающемуся превращению в большое количество газов.

передается за счет теплопроводности, но происходит это очень быстро (взрыв

пороха)

Детонация – распространение взрыва по взрывчатому веществу, обусловленное прохождением ударной волны с постоянной сверхзвуковой скоростью, обеспечивающей быструю химическую реакцию (тротил, гексоген и пр.).

потенциальная химическая энергия переходит в тепловую и кинетическую энергию расширяющихся

продуктов взрыва.

обслуживающего персонала, либо ошибок, допущенных при проектировании.

продукты или продукты, приобретающие при определенных условиях способность к возгоранию

или взрыву

промежуток времени в ограниченном пространстве (взрывные процессы)

вызванное их быстрыми взрывными превращениями (объёмный взрыв)

перегретую жидкость (прежде всего резервуаров со сжиженным углеводородным газом)

возникновения взрыва

конструкции
Действие токсичных веществ
Пожары
Тяжелое психологическое состояние

и температуры, ограниченная резким фронтом, которая в виде сферического слоя

движется от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью во всех направлениях.

– взрыв газовоздушной смеси, пылевоздушной смеси или твердого ВВ, или

жидкости
вид взрыва – высотный, воздушный, наземный, подземный
условия распространения волны – закрытое помещение, открытые пространства, плотность застройки, рельеф местности, погодные условия (летом наблюдается ослабление УВ, зимой – усиление)

воде
УВ в грунте.

Фронт УВ – передняя граница ударной волны.

Эта граница четко выражена, ее даже называют пленочным фронтом.

∆Рск (м/с)
Импульс фазы сжатия, I
Скорость фронта УВ, V (м/с)
Основные параметры

УВ, характеризующее ее разрушающее действие

фронта УВ в какую-либо точку пространства давление резко (скачком) увеличивается

и достигает своей максимальной величины.
Так же резко в этой точке возрастают температура и скорость движения воздуха.
Это фаза сжатия Р = Р – Р0 0.
За ней следует фаза разряжения, когда давление несколько ниже обычного атмосферного. В
оздух начинает движение к центру.
Перепад температуры и давления внутри фронта УВ вызывает движение частиц воздуха с высокой скоростью (более 30 м/с = 108 км/ч), называемое скоростным напором.

волны; 3 — фаза сжатия; 4 — фаза разряжения
Характер

изменения давления при прохождении УВ через заданную точку.

Избыточное давление измеряется в Па или в кгс/см2.
1 Па = 1 Н/м2 = 0,102 кгс/м2 = 1,02×10-6 кгс/см2;
1 кгс/см2 = 98,1 кПа, примерно равен 100 кПа.

но разного размера (массы) в одинаковой атмосфере подобные взрывные волны

будут наблюдаться на одинаковом приведенном расстоянии:
R* = R (P0/m)1/3
где m – масса ВВ, кг (т): R - расстояние от эпицентра взрыва, м.
Если мы введем понятие тротилового эквивалента, то получим
R* = R mэкв. –1/3

Величину удельного импульса для фазы сжатия можно найти по формуле:
I  0.4 m 2/3 R –1/2
Импульс фазы разряжения играет сравнительно меньшую роль, а его значение отрицательно.

боеприпасов. Основным параметром, определяющим осколочные поля является количество обломков, их

кинетическая энергия и радиус разлёта.

первичных факторов
Загрязнение атмосферы
Пожары
Разрушение зданий и сооружений

условия работоспособного состояния
Нормальное агрегатное состояние
Плотность


Характеристики твердых ВВ

предметы (металл, горные породы и т.п.). Величина бризантности говорит о

том, насколько быстро образуются при взрыве газы. Чем выше бризантность ВВ, тем больше оно годится для снаряжения снарядов, мин, авабомб и пр, т.к. лучше дробиться при взрыве корпус снаряда, осколкам придается большее ускорение, создается более сильная УВ.
С бризантностью непосредственно связана характеристика скорость детонации, т.е. насколько быстро взрывная волна распространяется по ВВ.
Измеряется бризантность в мм Это условная единица.

Характеристики твердых ВВ

взрыва окружающие материалы (грунт, бетон, кирпич и пр.). Эта характеристика

определяется количеством образующихся при взрыве газов. Чем больше газов, тем большую работу способно выполнить ВВ.
Измеряется фугасность в см куб.

Характеристики твердых ВВ

котором чрезвычайно быстро происходит химическая реакция окисления с выделением тепла

и продуктов горения. Мощность тротила условно принята за 1, а все остальные ВВ сравнивают с ним. Т.е. сколько надо было бы взять тротила, чтобы произвести такую же взрывную работу, что и данное ВВ.

все 9 характеристик тесно связаны друг с другом, изменение одной

влечет за собой изменение остальных.
Чаще всего, мощность различных ВВ сравнивают при помощи тротилового эквивалента. 100 гр гексогена = 125 гр тротила; 100 гр аммонита = 75 гр тротила.
Т.о. ясно, что для различных целей целесообразно использовать различные ВВ, обладающие различными свойствами.

(гексоген, тэн, тетрил)
нормальной мощности
(тротил, мелинит, пластит)
пониженной мощности
(аммиачная селитра

и ее смеси)

Различные пороха

ИНИЦИИРУЮЩИЕ

БРИЗАНТНЫЕ

МЕТАТЕЛЬНЫЕ

ВВ обладают высокой чувствительностью к внешним воздействиям. Их взрыв оказывает

детонационное воздействие на бризантные и метательные ВВ, которые обычно к остальным типам внешнего воздействия не чувствительны вовсе или слабо чувствительны. Поэтому инициирующие ВВ применяют для возбуждения взрыва других ВВ, упаковывая их для безопасности в заощитные приспособления – капсюль, взрыватель, детонатор и пр.

и пр. Бризантные ВВ по их взрывным характеристикам делятся на:
повышенной

мощности (гексоген, тэн, тетрил)
нормальной мощности (тротил, мелинит, пластит)
пониженной мощности (аммиачная селитра и ее смеси)
ВВ повышенной мощности более чувствительны к внешним воздействиям и поэтому чаще применяются в смеси с флегматизаторами (веществами, понижающими чувствительность ВВ) или в смеси с ВВ нормальной чувствительности.

и нитроглицериновые, пиротехнические смеси для фейерверков, сигнальных ракет, осветительных снарядов,

авиабомб и пр.

от 1,5 до 8 км/с, давление взрывов достигает 20-38 Гпа.
 
Избыточное

давление свободно распространяющейся воздушной УВ при взрыве конденсированных ВВ определяется по формуле М.А. Садовского:

Pф = (0.084 / R*) + (0.27/R*2) + (0.7/R*3)

Энергия взрыва различных ВВ Qv МДж/кг отличается от энергии взрыва тротила (Qvтр = 4,52 МДж/кг), то для конденсированных ВВ:

mэкв= mвв×Qvвв /Qvтр
mвв – масса ВВ, кг.

давлением могут возникать сильные ударные волны, образуется большое число осколков,

что приводит к серьезным нарушениям и травмам. Изменение избыточного давления во фронте УВ, образующейся при взрыве сосуда со сжатым газом, высоких давлениях и температурах подобно изменению этой величины в зоне, генерируемой взрывом конденсированных ВВ. Однако, при взрыве сосуда со сжатым газом только 40-60 % энергии идет на образование УВ, остальное тратиться на образование и разлет осколков.

начальное давление в сосуде, кПа
V1- объем сосуда, м3
кr -

показатель адиабаты газа, для воздуха 1,4

с критической температурой ниже окружающей среды (криогенные вещества – сжиженный

природный газ (СПГ), азот, кислород).
Ко II категории отнесены вещества с критической температурой выше, а точкой кипения ниже, чем температура окружающей среды (сжиженный нефтяной газ (СНГ), пропан, бутан, аммиак, хлор).
III категорию составляют жидкости, у которых критическая температура выше температуры окружающей среды (вещества, находящиеся в обычных условиях в жидком состоянии, например, вода, бутан – в холодную погоду).
IV категория – вещества, содержащиеся при повышенных температурах - водяной пар в котлах, циклогексан, и другие жидкости под давлением и температуре, превышающей их точку кипения при атмосферном давлении.

кипение жидкости с интенсивностью, пропорциональной скорости подвода теплоты, может возникнуть

«беспламенный взрыв»
Жидкости II категории:
В случае полного разрушения сосуда пары образуют полусферическое облако (пар + жидкость), которое может воспламениться с образованием огневого шара.
При нарушении герметичности сосуда выше уровня жидкости (трещины, коррозия, усталостные явления, механические повреждения и т.п.) происходит истечение пара (паро-жидкостной смеси), может возникнуть струевое пламя или образующееся облако пара может воспламенится с образованием огневого шара.
При пробое сосуда ниже уровня жидкости возникает однофазная струя, мгновенно испаряющаяся вне сосуда.

развития аварии зависит от вида и места нарушения герметичности сосуда.

Жидкости IV категории - мгновенное испарение либо частичная конденсация выброшенного пара (в случае низких температур ОС).

температуры 1500-3000 °С и генерируют ударные волны с ∆Рф= 20-100

кПа.
Детонационный процесс - скорость распространения пламени достигает 1-5 км/с, ∆Рф в пределах детонирующего облака может достигать 2 МПа.

Граница ударной волны в пределах ГПВ облака

Скорость распространения ударной волны

Время полной детонации облака

Давление во фронте ударной волны

компоненты, кг/моль

Сстх – концентрация горючей компоненты в ПГВС при стехиометрическом

соотношении топливо-воздух

v – коэффициент, зависящий от способа хранения продукта,
1,0 для газов при атмосферном давлении,
0,5 для газов в сжиженном состоянии,
0,02-0.07 при растекании легковоспламеняющихся жидкостей

Qm – теплота взрыва, Дж/кг

жидкостью, постороннем механическом воздействии и т.п. в стенке сосудов возникают

напряжения, которые при достижении определенной величины могут привести к разрушению сосуда.
Разлетающиеся осколки сосудов или оболочек взрывчатых веществ являются основными источниками вторичных эффектов.
К ним относятся разрушения зданий и сооружений, детонация взрывоопасных веществ, поражение оборудования осколками, воспламенение пожароопасных материалов и веществ, объединяемое общим термином «Эффект домино».
Размеры зон возникновения вторичных эффектов определяется границами зон поражения соответствующих поражающих факторов.

Москве 10 мая 2009г. около полуночи на Озерной улице. За

ним последовал пожар, высота пламени достигала, по разным оценкам, от 200 до 300 метров. В результате пострадали пять человек: водители и пассажиры машин, проезжавших по МКАДу недалеко от места инцидента. Из района эвакуированы около 130 машин, 14 автомобилей сгорели. Авария повредила телефонную связь в двух районах Москвы — Солнцево и Новопеределкино. Связь была восстановлена в понедельник. Потушен через 15 часов после возникновения
 

взрывы возникают как следствие разрушение ёмкостей с газом , коммуникаций,

агрегатов, трубопроводов или технологических линий. При разрушении агрегатов или коммуникаций возможно истечение газов или углеводородных продуктов, что приводит к образованию взрыво- или пожароопасной смеси. Взрыв такой смеси происходит при определённой концентрации газа в воздухе. Например, если в 1 м3 воздуха содержится 21 л пропана, то возможен взрыв, если 95 л – возгорание.

следствием электролизации жидкостей и сыпучих веществ при их транспортировки по

трубопроводам, когда напряжённость электрического поля может достичь величины 30кВ/см. Разность потенциалов между телом человека и металлическими частями оборудования может достигать десятков киловольт.

Сильным взрывам пылевоздушной смеси (ПлВС), как правило, предшествуют локальные хлопки внутри оборудования, при которых пыль переходит во взвешенное состояние с образованием взрывоопасных концентраций. В закрытых аппаратах создаётся инертная среда, обеспечивается достаточная прочность аппарата и противоаварийная защита. До 90 % аварий связано со взрывом парогазовых смесей (ПрГС), при этом до 60 % таких взрывов происходит в закрытой аппаратуре и трубопроводах.

световым излучением (огненный шар). В очаге взрыва ТВС выделяются три

сферические зоны (рис.1).

Рис.1. Зоны в очаге поражения
R1, R2, R3 – радиусы внешних границ соответствующих зон