Nebezpečí výbuchu ve strojírenství

Tento díl seriálu o rizicích a specifických problémech při tvorbě Dokumentace o ochraně před výbuchem pro jednotlivé typy provozů bude věnován Strojírenství. Na první pohled by se mohlo stát, že strojírenství je technologický obor z hlediska nebezpečí výbuchu relativně bezpečný a je pravdou, že výbuchy nebývají v těchto typech provozů časté, nicméně vyskytují se.

Podcenění kovových prachů

Nejčastěji se setkáváme s rizikem podcenění výbušnosti některých kovových prachů, zejména na pracovištích pro opracování hliníku a jeho slitin. Zatímco železo, ocel, měď, mosaz či bronz netvoří prach, který by byl výbušný ve směsi se vzduchem, hliník, zinek, titan a hořčík (a jejich slitiny s významnými zastoupeními těchto kovů) výbušné směsi tvoří. Výbušné kovové prachy mají řadu specifických vlastností, které je odlišují od jiných běžných výbušných prachů, jako je např. dřevo, mouka nebo cukr. Všechny prachy mění své výbuchové parametry v závislosti na zrnitosti (čím jemnější prach, tím razantnější výbuch). U kovových prachů se tento jev však projevuje v extrémní míře. Zatímco u dřevního prachu je rozdíl parametrů mezi hrubým a extrémně jemným prachem v rozmezí desítek procent, u hliníkového prachu je to v řádu stovek procent. Jinými slovy: hrubý hliníkový prach může být nevýbušný, ten samý prach jemněji namletý dosahuje parametrů srovnatelných např. s jemným dřevním prachem a ještě jemnější prach hliníku se používá jako součást pyrotechnických složí a při výrobě výbušnin.

Zejména při posuzování technologií jako je broušení a otryskávání hliníku a zinku je třeba vždy provést laboratorní rozbor konkrétního prachu z dané instalace a zjistit zejména dva klíčové parametry: konstantu KST (podle které se prachy dělí do skupin výbušnosti) a maximální výbuchový tlak. V případě, že prach má KST větší než 300 bar×m/s, je třeba přijmout speciální opatření, protože pro tyto parametry nejsou běžně certifikované ochranné systémy. Speciálními opatřeními mohou být zejména inertizace provozu, konstrukce odolná výbuchovému tlaku a speciální umístění v prostoru, kde ani destrukce zařízení nezpůsobí rozšíření výbuchu do dalších prostor a také nezpůsobí ohrožení obsluhy. Často se používají např. vodní odlučovače pro odsávání jemného hliníkového prachu.

Hořlavé kapaliny a plyny

Dalším specifikem ve strojírenském průmyslu je používání různých hořlavých kapalin a technických plynů. Hořlavé kapaliny mohou vytvářet páry o výbušné koncentraci pouze, pokud se teplota okolí přibližuje teplotě vzplanutí (tedy z pohledu výbuchu jsou rizikové zejména hořlavé kapaliny I. a II. třídy nebezpečnosti), technické plyny jsou nebezpečné vždy. Kromě nejčastěji používaných hořlavých plynů (propan-butan, acetylen, vodík) se mohou vyskytnout i méně časté plyny a jejich směsi, např. směs Hydrostar používaná při svařování a řezání plasmou s nezanedbatelným podílem vodíku.

Technologická zařízení je nutné posuzovat vždy individuálně. Zatímco za běžné situace oleje netvoří nad hladinou páry o výbušné koncentraci, v případě, že se olejové lázně používají na chlazení nebo kalení odlitků, může se snadno stát, že teplota oleje přesáhne bod vzplanutí (který může být i menší než 130 °C).

V podstatě v každém strojírenském podniku se vyskytují samostatné sklady hořlavých kapalin a technických plynů. Tyto sklady je nutné posuzovat vždy individuálně, protože i když pro jejich stavbu a vybavení platí již mnoho let platné technické normy, praxe bývá taková, že ne vždy jsou tato opatření realizována, popř. dodržována. Je proto vhodné si připomenout, že sklady hořlavých kapalin, zejména sklady s výskytem hořlavých kapalin I. a II. třídy nebezpečnosti, musí být trvale větrány, vybaveny záchytnými jímkami a nesmí být překračována jejich kapacita. To jsou tři nejčastější prohřešky, se kterými se v praxi lze setkat. Podmínek pro provozování skladů je samozřejmě víc, bližší informace lze dohledat v normě ČSN EN 65 0201.

Technické plyny

Sklady technických plynů mají samozřejmě také svoje pravidla a jejich provedení a provozování je řešeno v technické normě ČSN 07 8304. Zde je dobré zdůraznit, že kyslík sice není klasifikován jako výbušný plyn, nicméně je schopen prudké oxidační reakce ve styku s mastnotou. Bezpečnostní tabulky s jednoduchým textem „kyslík + mastnota = výbuch“ toto riziko vyjadřují více než výstižně. Je proto vhodné, aby toto riziko bylo v Dokumentaci o ochraně před výbuchem zmíněno a v podnicích, kde se kyslík vyskytuje (ať už v samostatných lahvích jako součást svářecí autogenní soupravy nebo v centrálním zásobníku s potrubním rozvodem), byli pracovníci, zejména z řad údržby, s tímto rizikem důkladně seznámeni.

Častým rizikem, zejména v minulosti, byla pracoviště odmašťování, kde se používaly hořlavé kapaliny I. třídy nebezpečnosti, například benzín. Od jejich používání se zejména z ekologických důvodů naštěstí ustupuje a moderní odmašťovací přípravky na bázi saponátů již nepředstavují riziko z hlediska nebezpečí požáru nebo výbuchu. Přesto je vhodné se přesvědčit, že hořlavé kapaliny skutečně nejsou pro odmašťování používány.

Zemní plyn

Ve strojírenském průmyslu se často používají zařízení pro ohřev zemním plynem. Jedná se o různé typy pecí, sušáren, ohřevů apod. Všechna tato zařízení jsou definována jako „zařízení na spalování plynných paliv“ a jsou tedy vyčleněna z působnosti DOPV. Bezpečnost těchto zařízení je zajištěna jiným způsobem, protože pro návrh, výrobu, instalaci i provoz těchto zařízení platí specifické normy a předpisy. Plynové kotelny, pece, ohřívače a další plynové spotřebiče (nejen na zemní plyn, ale např. i na koksárenský plyn a podobně) proto nejsou do DOPV zahrnuta. Co ovšem paradoxně vyjmuto z působnosti DOPV není, jsou zařízení na rozvodech zemního plynu před vlastními spotřebiči. Jedná se tedy zejména o regulační stanice (pokud nejsou součástí přímo kotle), hlavní uzávěry plynu a další podobná zařízení.

Moření kovů

Specifickou technologií pro strojírenský průmysl je moření ocelí a hliníkových slitin v kyselých nebo zásaditých lázních. Tyto kovy při styku s kyselinami nebo zásadami reagují za vzniku vodíku, lázně je třeba proto intenzivně odvětrávat. Jisté nebezpečí představuje pěna, která může vznikat na povrchu mořicího roztoku, zejména při použití glycerinu, která během moření váže unikající vodík. Tím může dojít k nahromadění většího množství vodíku vázaného v pěně a v případě iniciace dochází k řetězové reakci šíření výbuchu či plamene po povrchu pěny. Tím značně roste riziko vzniku požáru.

Obr. 1 – Filtrační jednotka pro výbušný prach zabezpečena systémem na potlačení výbuchu a zpětnou klapkou na zabránění přenosu výbuchu vstupním potrubím.