Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. Актуальные вопросы безопасности при формировании культуры безопасной жизни

академии ГПС МЧС России, г. Воронеж

1V.I. Glotov, 2N.S. Nikulina

INVESTIGATION OF INCIDENTS, ACCIDENTS AND FIRE CRIMES IN MODERN CONDITIONS IN THE ALTAI REGION

The article provides an analysis of the established practice of investigating accidents, accidents and crimes in fires in modern conditions in the Altai Territory. The problems of investigation of accidents, accidents and crimes that occur in fires are described. Ways of optimization and improvement of processes of investigation of accidents, accidents and crimes that occurred during fires are suggested

1TO ND and PR1 UND and PR of the EMERCOM of Russia for the Altai Territory 2Voronezh Institute - branch of FGBOU in the Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Measures of Russia, Voronezh

УДК699.812

С. О. Столяров, Г. К. Ивахнюк

АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ УГЛЕВОДОРОДНОГО

ПОЖАРА

Самыми опасными пожарами являются пожары, происходящие в резервуарах, которые входят в технологические схемы НГК. Углеводородный пожар − наиболее опасный вариант пожара. В целях профилактики и превентивных мер для обеспечения пожарной безопасности на нефтегазовом комплексе применяют огнезащитные вспучивающиеся краски, которые не способны выполнять свою функцию в условиях углеводородного пожара, из-за высокой температуры, высокого давления, и низкой адгезионной прочности, что характеризуется значительными человеческими жертвами и материальными потерями

Обзор пожаров, происшедших в период с 1970 г. по настоящее время на территории России и зарубежных стран позволил выявить ряд основных причин, способствующих возникновению пожаров в резервуарах и резервуарных парках.

Пожары подразделяются на:

• пожары на нормально работающих резервуарах (без нарушения технологических регламентов):

а) пожары от атмосферного электричества, которые подразделяются в свою очередь на пожары, возникающие от ударов молний в резервуары, и пожары, возникающие от вторичных проявлений атмосферного электричества (накопление в воздухе заряда статического электричества, с последующим возникновением искр);

191

б) пожары от самовозгорания пирофорных отложений. Самовозгорание пирофорных отложений (сульфидов железа) является характерным внутренним источником зажигания для резервуаров с высокосернистыми нефтями и бензиновыми фракциями. Случаи самовозгорания пирофоров в резервуарах происходили обычно днем, при солнечной погоде, при наличии сквозных отверстий от коррозии в крыше и стенах резервуара, при длительной эксплуатации резервуаров без очистки, а также после откачки продуктов из резервуара;

в) пожары, возникающие при отборе проб. При проверке уровня продукта в резервуаре наиболее вероятно образование искр при ударах замерных приспособлений о корпус резервуара, возможно возникновение искр от разряда статического электричества, накопленного на поверхности нефтепродукта при соприкосновении с пробоотборником персоналом в одежде из синтетических тканей. Как правило, начинаются с взрыва в газовом пространстве резервуара и нередко сопровождаются гибелью или травмированием людей, выполняющих работу на крыше резервуара;

г) пожары от создания локальных зон с взрывоопасной концентрацией на территории резервуарных парков. Повышенная загазованность воздуха парами горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, горючими газами на территории резервуарных парков может возникать в следующих случаях: при закачке в резервуары нефтепродуктов недостаточно сепарированных от газов, при заполнении резервуаров нефтью и нефтепродуктами, при перекачке из резервуаров нефтепродуктов, имеющих высокую упругость паров. Источниками зажигания при этом могут являться автомобили, двигающиеся по территории резервуарных парков, технологические огневые нагреватели, открытые технологические установки с повышенной температурой, факелы для сжигания сбросных газов, искры от электрооборудования, открытый огонь, курение.

• пожары на резервуарах при их очистке (подготовке) к ремонтным рабо-

там:

Значительная часть пожаров и взрывов на резервуарах происходит при их подготовке к проведению ремонтных работ, здесь проявляются следующие факторы повышенной пожарной опасности: оборудование выводят из нормального режима работы, оборудование вскрывается, создаются условия для свободного проникновения окислителя и его контакта с горючим, что способствует образованию горючей паровоздушной среды как внутри так и снаружи резервуаров. Существенные трудности создает удаление «мертвого» остатка со дна резервуара. Обычно его удаляют с помощью передвижных насосных агрегатов через вскрытые люки-лазы. Источниками зажигания при проведении таких работ могут быть фрикционные искры от ударов ремонтного инструмента о корпус резервуара, искры от электрооборудования, расположенного близко к резервуару, нагретые поверхности соседних технологических установок, выхлопные газы от используемой для откачки техники.

• пожары при проведении ремонтных и огневых работ:

192

Примерно 35 % зарегистрированных пожаров происходит при подготовке и проведении ремонтных работ. В процессе ремонта появляются дополнительные технологические источники зажигания, связанные с проведением резательных, сварочных, огневых, взрывных и других работ, связанных с применением открытого пламени; наличие капель расплавленного металла или мощных беспламенных источников тепла, возникающих при работе механического инструмента:

а) на предварительно очищенных резервуарах; б) без предварительной очистки (подготовки) резервуаров. Все пожары

этой группы формально являются следствием нарушения норм и правил, запрещающих проведение ремонтных работ на резервуарах без их предварительной подготовки.

Одним из главных условий снижения необратимых последствий пожара на нефтеперерабатывающих производствах является сохранение несущей способности металлоконструкций технологических сооружений и коммуникаций, изготовляемых, как правило, из углеродистой стали различных марок, которая отличается высокой теплопроводностью. Незащищенные металлические конструкции в условиях пожара быстро прогреваются до температур, превышающих 400–500 °С. Под воздействием этих температур и нормативной нагрузки, интенсивно развиваются температурные деформации, что ведет к быстрому разрушению сооружения (в пределах всего 0,12–0,25 ч) [2].

Таким образом, для объектов вопрос обеспечения пассивной огнезащиты наружных коммуникаций технологических установок по переработке и транспортировке природного газа, нефти и нефтепродуктов, несущих элементов каркаса зданий и сооружений, резервуаров, элементов эстакад особенно важен и актуален.

Основным техническим решением, направленным на защиту различных металлоконструкций от возгорания, является огнезащита, которая достигается целым комплексом мер, в том числе применением специальных огнезащитных составов. Огнезащитная эффективность данных составов – это способность противостоять воздействию огня в течение определенного времени. Все составы проходят сертификационные испытания, при этом им присваиваются различные группы огнезащитной эффективности, которые отражены в сертификате пожарной безопасности. При испытаниях определяется время от начала теплового воздействия на образец до достижения предельного состояния. За предельное состояние принимается достижение металлом опытного образца критической температуры, равной 500 °С. При этом, чем дольше состав противостоит температурному воздействию, тем выше его огнезащитная эффективность [3].

Изучение отечественной и зарубежной литературы, а также нормативных документов, показало, что за рубежом углеводородный температурный режим изучен достаточно давно, тогда как в России данное понятие в нормативные ак-

193

ты введено сравнительно недавно, в частности это ГОСТ Р ЕН 1363-2–2014 «Конструкции строительные. Испытания на огнестойкость».

На рисунке схематически представлены стадии углеводородного температурного режима:

Рис. Стадии углеводородного температурного режима: X - Jet Fire – «струя огня» – воздействие реактивного пламени (факельное горение); Y - Diffuse Hydrocarbon Fire – диффузионное горение; Z - Radiated Heat – «излучаемое тепло» – лучистое воздействие на смежные конструкции [3].Mass Flow Rate (kg/s) – массовый расход (кг/с). Duration – продолжительность

Как видно из схемы, наибольший массовый расход присущ стадии воздействия реактивного пламени. Это связано с тем, что на объектах нефтегазовой отрасли большая часть оборудования находится под давлением. Разрушение таких конструкций и выход горючих веществ наружу, в особенности газа, сопровождается возникновением свищей, реактивных струй и факельного воспламенения. В связи с этим, необходимо разрабатывать пассивные меры защиты, для увеличения огнестойкости конструкций нефтегазовой отрасли, с целью обеспечения пожарной безопасности при углеводородном пожаре.

Углеводородное горение считается наиболее опасным и разрушительным видом горения по своей природе. Основным фактором пожара, который разрушает и повреждает строительные конструкции, элементы и здания в целом, является быстрый рост температуры в очаге пожара. После 5 минут горения углеводородов температура огня достигает около 1100ºС. К стремительному росту температуры и значительному выделению тепла накладывается турбулентное пламя. Возникает вероятность взрыва. Кроме того, горение сжатых углеводородов несет в себе потенциальную опасность разрушения несущих конструкций за счет возникновения реактивной струи пламени. При подобном температурном режиме металлоконструкции моментально теряют свою несущую способность. Углеводородные пожары моделирует температурный режим, соответствующий горению нефти, нефтепродуктов или природного газа. Можно отметить, что в случае углеводородного пожара происходит стремительный рост

194

температуры, который также сопровождается тепловым ударом пламени по верхним ограждающим конструкциями.

Особенностью пожаров технологических установок объектов НГК является то, что они обычно связаны с факельным горением, которое характеризуется сильными высокотемпературными газовыми потоками, истекающими из отверстий, трещин, разрывов разгерметизированного оборудования и сопровождается тепловым ударом пламени по верхним ограждающим конструкциям. Температура таких газовых потоков может достигать более 1000°С, а скорость истечения может быть близка к местной скорости звука (до 340 м/с). Высокотемпературные газовые потоки оказывают дистанционное аэродинамическое и температурное воздействие на окружающие объекты и оборудование, вызывая деформацию и обрушение металлических конструкций [1].

Наиболее опасными считается наземное хранение углеводородов. На наземных резервуарах типа РВС в России за 20 лет произошло 93,3% пожаров и аварий. По виду хранимых продуктов пожары распределяются следующим образом: 53,8% − на резервуарах с бензином, 32,4% резервуары с сырой нефтью и 13,8% − на резервуарах с другими нефтепродуктами. Чаще всего пожары на резервуарах происходили на распределительных нефтебазах – 48,3%, резервуары на НПЗ – 27,7%, на нефтепромыслах – 14%, на резервуарах нефтепроводов –

10%.

В России средняя частота пожаров с серьезными последствиями по отраслям нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности составила 12 пожаров в год. Пожары на объектах нефтегазового комплекса характеризуются причинением значительного экологического ущерба связанного с попаданием в окружающую среду большого количества токсичных продуктов горения, огнетушащих средств, мощным тепловым излучением. При горении нефть и нефтепродукты образуют углекислый газ, окись углерода, сернистый газ, азот, полиароматические углеводороды, альдегиды, сажу и другие соединения. Их содержание в продуктах горения тем выше, чем выше плотность нефтепродукта.

Литература

1.А.А. Цой «Влияние условий факельного углеводородного горения на огнезащитные покрытия стальных конструкций» издание по итогам Международной научно-практической конференции «Новая наука: теоретический и практический взгляд» 2016г.

2.А.А. Цой; Ф.В. Демехин, доктор технических наук. СанктПетербургский университет ГПС МЧС России «испытание огнезащитных материалов в условиях углеводородного температурного режима». Пожарная тактика физико-химические основы процессов горения и тушения.

3.П.Г. Круковский, Е.В. Качкар, А.И. Ковалёв «Эффективность вспучивания огнезащитных покрытий железобетонных конструкций при различных режимах пожара».

195