7.7. Возможные последствия взрыва

Параметры взрыва, обусловливающие его последствия, в основном определяются характером распределения энергии в области взрыва и ее перераспределением по мере того, как взрывная волна распространяется от источника взрыва. Первоначально вся энергия сосредоточена в источнике в форме потенциальной энергии (см. рис. 7.1). В момент взрыва эта энергия переходит в кинетическую и тепловую энергию системы, которая включает в себя все участвующие вещества, содержащиеся в расширяю­щейся ударной волне. Система не стационарна вследствие постоянного увеличения массы охваченных движением веществ и перераспределения энергии в продуктах взрыва и газе (воздухе), подвергнутых ударному сжатию.

Суммарное энерговыделение источника взрыва служит важной его характеристикой. Этот параметр является наиболее существенным для описания и оценки последствий взрыва. Так, например, тяжесть последствий аварий технологических систем прямо зависит от их энергетичес­ких потенциалов взрывоопасности W. Например, взрывы в блоках окисления метанола в формальдегид (W = 0,17-10³ МДж) не приводили к разрушению аппаратуры, а в сходных по аппаратурному оформлению агрегатах окисления этилена в окись этилена (W= 81-10³ МДж) взрывы в системах развивались в крупные аварии.

Для случайных взрывов оценка энерговыделения затруднена, тогда как для взрывов заданных масс конденсированных ВВ его величина хорошо известна. Поэтому весьма распространенным, но не всегда точным способом оценки повреждений, вызванных взрывной волной при слу­чайных взрывах, является выражение степени разрушения от взрыва в его тротиловом эквиваленте, то есть в указании того, сколько килограммов ТНТ вызовут эквивалентное разрушение на таком же расстоянии от центра взрыва.

Максимальный тротиловый эквивалент (т_тнт)_рас, кг рассчитывается по следующей формуле:

(7.4)

где Q_в – теплота сгорания реагентов (заряда), Дж/кг;

т_в – масса взрывающегося вещества, кг;

4520-10³ – теплота взрыва ТНТ, Дж/кг.

При сравнении теплоты взрыва реагирующих веществ с теплотой взрыва ТНТ следует учитывать различие между взрывами в свободном объеме и при размещении ВВ на отражающей поверхности (наземные взрывы). Наземные взрывы зарядов ВВ примерно в 1,8 раза мощнее взры­вов тех же зарядов в свободном объеме. Это правило подходит для взры­вов, сопровождающихся образованием значительных воронок в земной поверхности, на что тратится часть энергии взрыва. Для источников с низкой плотностью энерговыделения лишь незначительное количество энергии переходит в землю. В этом случае при расчетах учитывается коэффициент отражения, равный 2. Если, например, 50 кг пропана взрывается на земле и перемешивается с воздухом, образуя облако, которое взрывается, то с учетом отражения взрыва от земли следует считать, что происходит эквивалентный взрыв в воздухе облака, содержащего 100 кг пропана.

Помимо энергосодержания источника взрыва его основными па­раметрами являются: максимальное избыточное давление в проходящей волне (Р_s) и избыточное давление в отраженной взрывной волне (Р_r), расстояние от центра источника взрыва до места разрушения (r), удельный импульс в проходящей (i_s) и отраженной взрывной волне (i_r).

Избыточное давление проходящей волны соответствует измерению давления с лицевой стороны датчика, расположенного параллельно направлению распространения взрывной волны. Если избыточное давление измерять датчиком, ориентированным под углом 90⁰ к направлению распространения взрывной волны, то тогда измеренный физический параметр называют избыточным давлением отраженной волны. Он может иметь значение, в 2-8 раз превышающее избыточное давление проходящей волны. Реальные взрывы редко бывают сферическими. Например, газопа-ровоздушное облако, в котором горючее вещество тяжелее воздуха, будет скорее плоским, нежели даже полусферическим. Облако паров, образующееся при случайной массовой утечке горючего, имеет форму блина или сигарообразную форму с характерным соотношением длин (1:50). Как правило, облако загорается с края. Взрывная волна от разрывающегося на две части сосуда под давлением также не будет сферически симметричной. Проведенный анализ взрывов газовоздушных облаков показал, что для не сферического облака с реальным соотношением размеров при оценке степени разрушений в зоне сильного взрыва нельзя использовать без оговорок данные по сферическому взрыву.

К последствиям взрыва относятся фугасное действие воздушной ударной волны, осколочное действие разрушенных и разлетающихся элементов оборудования и тепловое действие от выгорания горючих веществ и материалов (подробно они будут рассмотрены на дисциплине «Особенности экспертизы пожаров и взрывов»).

7.8. Основные направления обеспечения пожаровзрывобезопасности

Обеспечение пожаровзрывобезопасности осуществляется согласно ГОСТ 12.1.010-76 «Взрывобезопасность. Общие требования» по трем направлениям: взрывопредупреждение, взрывозащита и организационно-технические мероприятия.

К взрывопредупреждению относят: исключение образования взрывоопасной среды (смесь пожароопасных веществ с воздухом и другими окислителями, вещества, склонные к взрывному превращению); исключение источника инициирования взрыва (открытое пламя, электрические разряды, искры от удара и трения, ударные волны).

К взрывозащите относят: использование минимального количества взрывоопасных веществ; применение огнепреградителей, гидрозатворов, водяных, пылевых, газовых завес; применение оборудования, рассчитанного на давление взрыва; обваловку и бункеровку опасных участков; применение устройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапана); применение быстродействующих отсечных и обратных клапанов; применение систем активного взрывоподавления; применение средств предупредительной сигнализации.

К организационно-техническим мероприятиям относят: разработку систем инструктажа и средств наглядной агитации; организацию обучения, инструктажа и допуска к работе обслуживающего персонала; контроль, надзор за соблюдением норм и правил пожарной, санитарной и технической безопасности; организацию противоаварийных, газо-, горно- и других спасательных работ.

Взрывоопасные смеси классифицируются по ГОСТ 12.1.011.78 «ССБТ. Смеси взрывоопасные. Классификация и методы определения» для выбора типа взрывозащищенного электрооборудования на категории и группы. Порядок выбора электрооборудования подробно разбирается в рамках учебной дисциплины «Пожарная безопасность в электроустановках».

Взрывоопасные смеси подразделяются на категории взрывоопасности в зависимости от величины безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ) и значение соотношения между минимальным током воспламенения испытуемого газа или пара и минимальным током воспламенения метана (МТВ) – I (метан на горных выработках) и II (другие газы и пары на подземных горных работах).

Газы и пары категории II подразделяются:

Категории в зависимости от значения БЭМЗ, мм	Категории по отношению МТВ и МТВ метана
II А  0,9 мм II В 0,9 БЭМЗ  0,5 II С  0,5 мм	II А  0,8 II В 0,4 – 0,8 II С  0,45

Взрывные смеси газов и паров подразделяются на группы по величине температуры самовоспламенения:

Т1  450 0С	Т4 135-200 0С
Т2 300- 450 0С	Т5 100- 135 0С
Т3 200-300 0С	Т6 85-100 0С