Pytanie to wielokrotnie powraca w kontekście bezpieczeństwa wybuchowego podczas obróbki strumieniowo-ściernej metali. Niniejszy artykuł zachęca do udziału praktyków oraz specjalistów ds. oceny i zarządzania ryzykiem, w tym z firm ubezpieczeniowych, aby wzbogacić analizę o ich wiedzę i doświadczenie.
Na wstępie warto doprecyzować, czym jest obróbka strumieniowo-ścierna metali. Jest to proces technologiczny polegający na oczyszczaniu powierzchni elementów metalowych przy użyciu strumienia sprężonego powietrza oraz odpowiednio dobranego materiału ściernego, takiego jak szkło, korund, wodorowęglan sodu, śrut, żużel lub piasek.
Podczas obróbki strumieniowo-ściernej, szczególnie prowadzonej w zamkniętych komorach, generowane są różne pyły. Zawierają one cząstki pochodzące z obrabianego materiału (np. tlenki metali) oraz zanieczyszczenia wtórne powstające w wyniku usuwania powłok, degradacji powierzchni oraz osadów chemicznych. Mogą one zawierać składniki palne, takie jak rozpuszczalniki, pigmenty metaliczne, związki organiczne, oleje, smary, inhibitory korozji, środki spawalnicze, silikony, woski i inne substancje węglowodorowe.
Analizowany przypadek dotyczy procesu obróbki strumieniowo-ściernej z użyciem ścierniwa takiego jak śrut staliwny, kulki szklane lub korund. W tego typu instalacjach materiał ścierny jest poddawany recyrkulacji i separowany, np. w cyklonach, które oddzielają pył powstały podczas obróbki w komorze roboczej od pełnowartościowego ścierniwa. Pył ten jest następnie transportowany do jednostki odpylającej, a pełnowartościowe ścierniwo kierowane z powrotem do procesu.
Liczne przypadki pożarów, a także wybuchów w cyklonach i filtrach workowych z udziałem pyłów metali, również w procesach śrutowania, wskazują, że zagrożenie to nie powinno być lekceważone. Dlatego kluczowe znaczenie ma zidentyfikowanie procesów, operacji technologicznych oraz krytycznych obszarów w obrębie instalacji, a następnie przeprowadzenie odpowiedniej oceny ryzyka. W trakcie analizy należy określić, w jakim stopniu zanieczyszczenia takie jak farby, oleje i inne składniki organiczne oraz tlenki metali obecne w odpylanych pyłach wpływają na wzrost zagrożenia pożarowego i wybuchowego.
W niektórych przypadkach powstały pył nie będzie posiadał właściwości wybuchowych w warunkach badania oraz nie będzie wykazywał podatności na zapłon ani propagację spalania wzdłuż zalegających warstw pyłu (klasa palności zgodnie z wytycznymi VDI 2263: BZ1 – brak zapłonu i brak propagacji spalania). Z kolei w innych przypadkach pył będzie wykazywał właściwości palne i będzie mógł tworzyć z powietrzem mieszaninę wybuchową, a zalegające warstwy pyłu oznaczono jako bardzo podatne na rozprzestrzenianie się ognia (wskaźnik palności BZ4 w skali 6-stopniowej – pył łatwo ulega zapłonowi, a spalanie szybko rozprzestrzenia się wzdłuż powierzchni warstwy). W zależności od rozpatrywanego przypadku, wyznaczane mogą być również stosunkowo niskie wartości minimalnej energii zapłonu, co jest niezwykle istotne dla określenia wyższego poziomu ryzyka.
Szczególnie niebezpieczna sytuacja występuje w procesach śrutowania, w których jednostki odpylające są zlokalizowane obok komory roboczej wewnątrz hali i nie są przystosowane do usuwania pyłów palnych. Ze względu na niepalny charakter ścierniwa często nie wdraża się środków prewencyjnych ani zabezpieczeń przeciwwybuchowych. Zagrożenie to jest szczególnie istotne w systemach odpylania, w których frakcje drobne powstające w procesie wykazują zmienione właściwości fizykochemiczne w porównaniu z czystym ścierniwem.
Ryzyko poważnych skutków wzrasta również w przypadku nagromadzenia zanieczyszczeń wtórnych w jednostkach odpylających, kanałach odprowadzających zapylone powietrze oraz na innych powierzchniach. Przykładem może być automatyczna regeneracja wkładów filtracyjnych za pomocą sprężonego powietrza, która podczas normalnej pracy filtra, w momencie jej zadziałania, powoduje, że nagromadzony pył może zostać wzbudzony. Uniesiony w ten sposób pył może wraz z powietrzem tworzyć atmosferę wybuchową, która w obecności źródła zapłonu może prowadzić do wybuchu. Dlatego, pomimo niskiej koncentracji pyłu w strumieniu procesowym, nagromadzone warstwy pyłu wewnątrz filtra i na wkładach filtracyjnych stanowią stały potencjał do powstania chmury pyłu o stężeniu mieszczącym się w granicach wybuchowości. Należy również zaznaczyć, że układ filtracji pyłu w naturalny sposób prowadzi do separacji i akumulacji drobnych frakcji. Drobne, palne cząstki pochodzące z pozostałości powłok malarskich i innych materiałów organicznych usuwanych w procesie obróbki pozostają dłużej w zawieszeniu i mają tendencję do osadzania się na powierzchniach ścian filtra oraz wkładów filtracyjnych. Z kolei grubsza frakcja, pochodząca z zazwyczaj niepalnego materiału ściernego, jest szybciej oddzielana od frakcji drobnej na skutek różnic w prędkości opadania. Tym samym, w filtrze dochodzi do wzrostu udziału drobnej frakcji, która jest bardziej podatna na zapłon i reakcję spalania w stosunku do materiału wejściowego.
Użytkownicy często oceniają ryzyko na podstawie niewielkiej ilości pyłu odprowadzanej przez system odbioru do beczek lub zbiorników, co prowadzi do błędnego założenia o niskiej koncentracji materiału palnego w filtrze. Dodatkowo, materiał opuszczający układ filtracyjny często wygląda na utleniony, co może sugerować obniżoną reaktywność pyłu.
Nie musi to jednak odnosić się do filtra, co pokazują liczne incydenty analizowane przez ISMA.
Podsumowanie
Liczne badania (DGUV IFA, IChemE, DSS) wykazują, że pyły powstające podczas obróbki metali, w tym śrutowania, mogą wykazywać właściwości palne i wybuchowe, szczególnie w systemach zamkniętych, takich jak kolektory pyłów. Pyły te mogą mieć niską minimalną energię zapłonu (<10 mJ) oraz klasyfikację St1–St2, mogą prowadzić do szybkiej deflagracji o maksymalnym ciśnieniu wybuchu dochodzącym do 6–10 bar. W przypadku pyłu metalicznego, mogą wystąpić ciśnienia wybuchu na poziomie nawet St3 lub wyższe.
Wybuchy w procesach obróbki strumieniowo-ściernej cechują się zazwyczaj niską dynamiką (niską wartością maksymalnego ciśnienia wybuchu oraz niską maksymalną szybkością narastania ciśnienia). Niemniej, pomimo zazwyczaj niewielkiej dynamiki, są one dalej niebezpieczne dla otoczenia i ludzi przebywających w pobliżu instalacji, a lokalne pożary powstałe w ich następstwie stanowią dodatkowy czynnik, który powinien być uwzględniony w ocenie ryzyka.
Niestety nie istnieje obszerna baza danych udokumentowanych pożarów i wybuchów w procesach śrutowania, ponieważ zdarzenia te zwykle nie są raportowane. Nie ma również żadnej państwowej czy prywatnej instytucji systematycznie gromadzącej i analizującej dane w tym obszarze. Niemniej jednak, na podstawie doświadczeń firm prowadzących analizy powypadkowe (np. ISMA NV z Belgii), można stwierdzić, że zagrożenie to jest realne i wymaga wdrożenia odpowiednich środków prewencyjnych oraz nierzadko technicznych zabezpieczeń.
Osoby odpowiedzialne za bezpieczeństwo w zakładzie powinny w pierwszej kolejności zlecić badania parametrów wybuchowości i palności pyłów. Przy czym kluczowym wyzwaniem tutaj jest pobranie reprezentatywnej próbki. Pył na wylocie systemu odpylania często zawiera głównie niepalne frakcje ścierniwa, natomiast próbki pobrane z wkładów filtracyjnych mogą nie oddawać rzeczywistych warunków procesowych, szczególnie że skład pyłu zmienia się w czasie. Wiąże się to z ryzykiem niedoszacowania kluczowych parametrów, takich jak gwałtowność wybuchu (wartość Kst). Zmienność ta jest kluczowa przy ocenie, kiedy system przechodzi z warunków bezpiecznych do warunków umożliwiających powstanie atmosfery wybuchowej. Dlatego wyniki badań warto odnosić do skrajnych wartości podawanych w literaturze, aby ograniczyć ryzyko błędnej interpretacji parametrów wybuchowości.
Następnie, na podstawie uzyskanych wyników, operatorzy powinni zwrócić się do odpowiednich specjalistów, którzy pokierują dalszymi działaniami, np. do belgijskiej ISMA (rozpoznawalnej i bardzo doświadczonej firmy, mającej na koncie ponad 100 analiz powypadkowych dotyczących wybuchów pyłów i ponad 5000 przeprowadzonych ocen ryzyka wybuchowego).
W przypadku potwierdzenia właściwości palnych i wybuchowych pyłów bardziej rygorystyczne środki techniczne i organizacyjne należy wdrożyć w procesach obróbki strumieniowo-ściernej, szczególnie tam, gdzie występują pyły o wyższych klasach palności i wybuchowości.
Autorzy: Sebastian Słaboszewski oraz Michel Vandeweyer ISMA NV
Skonsultuj się z naszym specjalistą i poproś o dodatkowe materiały – Kontakt
Twoja opinia pomoże ulepszać bazę wiedzy.
Podobne artykuły
