Глава 25. Защита зданий взрывоопасных производств

§ 25.1. Причины взрывов внутри зданий

Опыт эксплуатации производственных зданий и сооружений показывает, что в отдельных случаях происходят взрывы внутри зданий, которые сопровождаются разрушением строительных конструкций, технологи­ческого оборудования, а иногда и гибелью людей. Взрывы могут воз­никнуть там, где из производственной аппаратуры выделяются газы, пары или пыль, способные вместе с воздухом образовать взрывоопас­ные смеси.

К числу сооружений, опасных по взрыву газов, паров и пылей, отно­сят склады баллонов для горючих газов, склады легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, здания насосных и компрессорных станций по перекачке горючих газов и жидкостей, водородные станции, цехи фаб­рики искусственного волокна и синтетического каучука и др. При обра­ботке твердых веществ взрыв возможен в цехах с выделением органиче­ской пыли.

При эксплуатации взрывоопасных производств наибольшее число взрывов происходит в результате нарушения правил безопасной эксплуа­тации производства и некачественно выполненных ремонтов оборудо­вания, а также по причине несовершенства решений в проектной доку­ментации и дефектов в элементах оборудования. Кроме того, некачест­венно выполненный монтаж технологического оборудованиям неисправ­ность контрольно-измерительной аппаратуры могут быть также при­чиной аварий. Чаще всего причиной взрыва являются: открытый огонь, самовоспламенение, наличие нагретых поверхностей оборудования, неисправность электрооборудования, искровые разряды статического электричества, соударение и трение металла о металл.

Взрывоопасные производства имеются в различных отраслях про­мышленности. Исключительно важное значение обеспечение взрывозащиты имеет при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений предприятий химической, нефтеперерабатывающей, энергетической, га­зовой и ряда других ведущих отраслей промышленности, в технологи­ческих процессах которых используются горючие газы.

Для обеспечения взрывобезопасности производственных зданий v случае возникновения взрыва по тем или иным причинам предусматри­ваются специальные технические решения.

§ 25.2. Защитные средства в зданиях взрывоопасных производств

Меры по борьбе со взрывом горючих газов, паров и пылей направлены на повышение безопасности работ в производственных зданиях и заключаются как в предотвращении возникновения взрыва, так и в защите от воздействия взрывных нагрузок на строительные конструкции.

Современные способы защиты от взрывов внутри зданий требуют

проведения целого ряда мероприятий и в первую очередь по предотвра­щению образования горючих смесей в объеме производственных поме­щений. Эти мероприятия основываются на недопущении утечек горючих газов, паров и жидкостей, регулировании состава смеси в тех случаях, когда смещение компонентов, способных образовать взрывоопасную смесь, является частью технологического процесса.

В связи с этим при проектировании .предусматривается устройство специальных конструкций в ограждении зданий, которые при воздействии на них нагрузки в начальной стадии развития взрыва разрушаются и тем самым ограничивают рост давления внутри объема.

Для обеспечения сохранности материальных ценностей при взрыве строительными нормами предусматривается определять расчетом требуемую площадь легкосбрасываемых конструкций (ЛСК) или принимать в соответствии со СНиП П-90 — 81 не менее 0,3 м² на 1 м³ взрывоопасного производства категории Б и не менее 0,5 м² на 1 м³ — в зданиях с производствами категорий А и Е.

Легкосбрасываемые конструкции по характеру работы в процессе взрывного горения внутри помещения газов, паров или пылей подраз­деляют на две группы.

К первой группе относят легкосбрасываемые конструкции, имеющие сравнительно небольшую массу, разрушающиеся практически мгновенно. В связи с этим при определении величин давлений, возникающих при взрывном горении, можно считать, что с момента вскрытия легкосбрасываемых конструкций, истечение газа из объема будет происходить через полностью открытое сечение проема. При достаточно большой площади образующихся проемов можно обеспечить снижение давления до безопасных величин.

Ко второй группе относят ЛСК, при вскрытии которых нельзя пре­небречь силами инерции. Для них ха­рактерным является относительно медленное (не мгновенное) вскрытие проемов в ограждающих конструкциях. В результате этого в начальный момент после вскрытия проемов, независимо от их площади, нагрузка при взрывном горении будет возрастать. Процесс из­менения давления взрыва газо-, паро- или пылевоздушной смеси на ограж­дающие конструкции при взрыве внут­ри здания приведен на рис. 25.1.

Если прочность ограждающих кон­струкций достаточно высокая, чтобы выдержать полное давление взрыва, изменение давления во времени будет происходить по кривой 2. При наличии заранее открытого отверстия измене­ние давления будет происходить по кривой 1. При этом чем больше пло­щадь отверстия, тем будет меньше максимум давления за время взрыва и, следовательно, тем меньше будет нагрузка на основные конструкции. При наличии легкосбрасываемых конструкций давление будет вначале изменяться по кривой 2, т. е. как в замкнутом объеме. Когда давление достигнет значения р_р, при котором легкосбрасываемые кон­струкции разрушаются, в стенном ограждении образуются проемы, изменение давления будет происходить по кривой 3. Некоторый pocт давления после разрушения легкосбрасываемых ограждающих кон­струкций объясняется тем, что они обладают инерционностью и для того, чтобы они были отброшены от проема на такое расстояние, на ко­тором не будут мешать свободному истечению продуктов взрыва, требуется дополнительное время ∆ t. Чем больше будет масса легкосбра­сываемой конструкции, тем больше будет максимум давления взрыва. Если бы легкосбрасываемая конструкция была бы полностью безинерционной, то изменение давления на стенки объема после ее вскрытия происходило бы по кривой 4.