Nejčastější rizika požáru a výbuchu ve strojírenském průmyslu

Ve strojírenství se vyskytuje celá řada velkých i méně závažných rizik a nebezpečí. V tomto článku se ale podíváme na ta méně známá a často podceňovaná. Zaměříme se na rizika výbuchu a vzniku požáru, která mohou vzniknout například broušením kovů, nevhodným skladováním hořlavých látek a plynů nebo dokonce mořením oceli a hliníkových slitin. Tato rizika je vhodné implementovat do DOPV (dokumentace o ochraně před výbuchem).

1. Prach při zpracování kovu
2. Manipulace a skladování hořlavin a plynů
3. Odmašťování hořlavými kapalinami
4. Zařízení na rozvodech zemního plynu
5. Moření kovů - oceli a hliníkových slitin

1. Prach při zpracování kovu

Asi největší riziko výbuchu ve strojírenském průmyslu představuje kovový prach, a to zejména tam, kde dochází k opracování hliníku a jeho slitin. Při zpracovávání hliníku, ale také hořčíku, titanu nebo zinku a jejich slitin, ve kterých je velké množství těchto kovů, totiž dochází k uvolňování prachu, který se při smíchání se vzduchem stává výbušným. Oproti tomu třeba bronz, mosaz, železo nebo měď výbušný prach netvoří.

Vlastnosti výbušného prachu

Prach vznikající při zpracování mnoha materiálů může být výbušný. Kromě prachů vznikajících ve strojírenství při obrábění hliníku nebo pozinkovaných materiálů se jedná o všechny organické prachy (včetně fosilních paliv), dále plasty, guma, některé neželezné kovy (viz výše), síra a některé látky užívané v chemickém průmyslu, např. práškové peroxidy. Intenzita výbuchu je vždy závislá na konkrétním materiálu, ale také na vlastnostech prachu. Čím je zrnitost prachu menší, tím razantněji výbuch probíhá. Při zpracování kovových materiálů je jemný prach oproti ostatním materiálům extrémně výbušný! Například u dřevěného prachu je rozdíl v nárůstu rychlosti výbuchu mezi hrubým a jemným prachem otázkou desítek procent, ale v případě hliníku řádově stovek procent. Tzn., že hrubý prach hliníku nemusí být ani výbušný, ale jemný prach z hliníku je extrémně nebezpečný, vybuchuje a výbuchový plamen hoří za velmi vysokých teplot - proto je častou součástí pyrotechniky nebo vojenských výbušnin.

Posouzení rizika kovového prachu

Ve strojírenském průmyslu, kde dochází ke zpracování kovů, je nutné provést posouzení rizika a použitých technologií - broušení, otryskávání apod. Pro posouzení rizika je nutné provést laboratorní test prachu, který vznikl při jeho zpracování, popř. alespoň některé známé parametry porovnat s existujícími databázemi požárně-technických charakteristik prachů, a zjistit:

• konstantu (KST) - podle ní se pak provádí rozdělení do tří skupin výbušnosti (St1, St2, St3)
• maximální výbuchový tlak

Je-li konstanta vyšší než 300 bar x m/s, je zpravidla nutné zajistit specifická opatření, protože standardní certifikované ochranné systémy nejsou pro takovou hodnotu běžně certifikovány. Takové případy jsou naštěstí velmi vzácné a týkají se ve strojírenství prakticky pouze některých speciálních aplikací s ultra jemným hliníkovým prachem (např. laserový 3D tisk z hliníkového prášku). Opatření lze udělat následující:

• inertizace pracoviště - snížení obsahu kyslíku pod hladinu minimální koncentraci, která je potřebná k hoření
• vybudování zařízení odolné maximálnímu výbuchovému tlaku
• umístění technologie do speciální místnosti, ve které ani destrukce zařízení nezpůsobí rozšíření výbuchu do dalších částí výroby, přičemž bude chráněna i obsluha

2. Manipulace a skladování hořlavin a plynů

Dalším velkým rizikem ve strojírenském průmyslu jsou různé druhy hořlavých kapalin a plynů. Hořlavé kapaliny mohou uvolňovat páry, které mohou za určitých okolností dosáhnout výbušné koncentrace. K tomu může dojít v případě, když se teplota okolí přiblíží jejich teplotě vzplanutí. Z toho vyplývá, že z pohledu výbuchu jsou nebezpečné zejména hořlaviny, které jsou zařazeny do I. a II. třídy nebezpečnosti, nicméně hořlavé technické plyny jsou nebezpečné vždy! Mezi nejčastěji používané hořlavé technické plyny patří vodík, acetylen, metan (zemní plyn) a propan-butan. Mezi ty méně známé pak patří třeba hydrostar, což je směs plynů s obsahem vodíku, která se používá při svařování a řezání pomocí plasmy.

Posouzení rizika hořlavin a plynů

Zpracovatelské technologie se vždy posuzují individuálně. V běžné situaci například olej sice netvoří nad hladinou páry výbušnou koncentraci, nicméně v případě, kdy se používá na kalení nebo chlazení odlitků (olejová lázeň), může dojít k tomu, že jeho teplota se zvýší na bod jeho vzplanutí, která může být i menší než 130 °C.

Dalším cílem posuzování rizik jsou sklady hořlavých kapalin a technických plynů. Také u skladových prostor platí, že se posuzují indviduálně. Velmi často totiž dochází k tomu, že ne vždy jsou dostatečně dobře provedena a dodržována opatření, která mají sklady chránit před výbuchem. Dbejte proto vždy na to, aby sklady, kde se nachází hořlaviny I. a II. třídy nebezpečnosti, byly trvale odvětrávány a vybaveny záchytnými jímkami, u nichž se musí navíc hlídat, aby nedošlo k překročení jejich kapacit.

Tip: Více informací o skladování hořlavých kapalin uvádí ČSN 65 0201.

3. Hořlavé a oxidující technické plyny

Také skladování a manipulace s technickými plyny vyžaduje určitá bezpečnostní opatření proti výbuchu. Velké riziko představuje například kyslík, který při styku s mastnotou dokáže vytvořit prudkou oxidační reakci, která může zapříčinit výbuch. Doporučujeme proto implementovat toto riziko do dokumentace o ochraně před výbuchem (DOPV). Stejně tak je důležité umístit na takové pracoviště bezpečnostní tabulku s textem „KYSLÍK + MASTNOTA = VÝBUCH“, a proškolit všechny zaměstnance v souvislosti s tímto rizikem. To platí pro pracoviště, kde se kyslík vyskytuje v samostatných lahvích i centrálním zásobníku, ze kterého je rozveden potrubím.

Dříve se velmi často na odmašťování používal také benzín. Díky svým hořlavým vlastnostem a negativnímu vlivu na životní prostředí se od něj ale začalo ustupovat. Dnes se používají spíše přípravky na bázi saponátů, které nepředstavují téměř žádné riziko výbuchu. I tak je ale dobré prověřit, zda se pro odmašťování opravdu nepoužívá hořlavá látka.

Tip: Více informací o skladování technických plynů uvádí ČSN 07 8304.

4. Zařízení na rozvodech zemního plynu

Zemní plyn se ve strojírenském průmyslu používá hlavně pro ohřev a vytápění pomocí zařízení na spalování plynných paliv (plynové kotle, ohřívače, pece, sušárny apod.). Ty ale nespadají do oblasti DOPV. Bezpečnost těchto zařízení totiž nařizují jiné předpisy a právní normy.

Do dokumentace o ochraně před výbuchem je ale nutné zanést zařízení, která jsou instalována na rozvodech zemního plynu. Většinou se jedná o zařízení, která se nacházejí ještě před spotřebičem - například regulační řada (není-li součástí kotle), uzávěry plynu, odvzdušňovací potrubí apod.

5. Moření kovů - oceli a hliníkových slitin

Nebezpečí výbuchu s následkem požáru představuje také moření oceli a hliníkových slitin v lázních, které jsou kyselé nebo zásadité. Kov totiž při styku s kyselinou nebo zásadou reaguje za vzniku vodíku, proto je třeba lázně velmi pečlivě a pravidelně odvětrávat. Například při použití glycerinu může na povrchu mořícího roztoku vzniknout pěna, která při procesu moření na sebe váže unikající vodík. Ten se může nahromadit v pěně, což může způsobit řetězovou reakci šíření výbuchu nebo plamene na povrchu pěny.

Pokud tedy ve strojírenském podniku probíhá moření kovů, implementujte tato rizika do DOPV.