Наиболее опасны в эксплуатации аппараты и трубопроводы высокого давления ацетилена (0,15-2,5 МПа), так как при случайных перегревах может возникнуть взрыв, переходящий при большой длине трубопровода в детонацию. Максимальная скорость распространения пламени при горении ацетилено-воздушной смеси, содержащей ацетилена 9,4% (об), равна 1,69 м/с. Смесь ацетилена с хлором и другими окислителями может взрываться под действием источника света. Поэтому к зданиям, где используется ацетилен, запрещается делать пристройки для производства хлора, сжижения и разделения воздуха.

Часто при ручном вскрытии железных барабанов с карбидом кальция происходит искрообразование, что приводит к взрывам. К тому же надо всегда учитывать возможность присутствия в барабане влаги.

При взрыве ТВС образуется очаг поражения с ударной волной и световым излучением («огненный шар»). В очаге взрыва ТВС можно выделить три сферические зоны (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Зоны в очаге поражения при взрыве ТВС

R₁, R₂, R₃, - радиусы внешних границ соответствующих зон

Рис. 3.2. Зависимость радиуса внешней границы зоны действия избыточного давления от количества взрывоопасной газовоздушной смеси

Зона I - зона детонационной волны. Находится в пределах облака взрыва. Радиус зоны определяется формулой:

где R₁ - радиус зоны I, м; Q - масса сжиженного газа, т.

В пределах зоны I избыточное давление можно считать постоянным и равным 1700 кПа.

Зона II - зона действия продуктов взрыва, которая охватывает всю площадь разлета продуктов взрыва ТВС в результате ее детонации. Радиус зоны II в 1,7 раза больше радиуса зоны I, то есть R₂= 1,7R₁, а избыточное давление по мере удаления уменьшается до 300 кПа.

Зона III - зона действия УВВ. Здесь формируется фронт УВВ. Величина избыточного давления определяется по графику, рис. 3.2.

Ударная воздушная волна (УВВ) - наиболее мощный поражающий фактор при взрыве. Она образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в центре взрыва, что приводит к возникновению здесь огромной температуры и давления. Раскаленные продукты взрыва при стремительном расширении производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до значительного давления и плотности, нагревая до высокой температуры. Такое сжатие происходит во все стороны от центра взрыва, образуя фронт УВВ. Вблизи центра взрыва скорость распространения УВВ в несколько раз превышает скорость звука. Но по мере движения скорость ее распространения падает. Снижается и давление во фронте. В слое сжатого воздуха, называемого фазой сжатия УВВ (рис. 3.3), наблюдаются наибольшие разрушительные последствия. По мере движения давление во фронте УВВ падает и в какой-то момент достигает атмосферного, но будет продолжать уменьшаться из-за снижения температуры. При этом воздух начнет движение в обратном направлении, то есть к центру взрыва. Эта зона пониженного давления называется зоной разрежения.

Параметры УВВ

1. Избыточное давление (см. рис. 3.2). Определяется разностью между фактическим давлением воздуха в данной точке и атмосферным давлением (Р_изб = Р_ф – Р_атм,). Измеряется в кг/см² или Паскалях (1 кг/см² = 100 кПа). При проходе фронта УВВ избыточное давление воздействует на человека со всех сторон.

2. Скоростной напор воздуха (динамическая нагрузка). Обладает метательным действием. Измеряется в кг/см² или Паскалях. Совместное воздействие этих двух параметров УВВ приводят к разрушениям объектов и человеческим жертвам.

3. Время распространения УВВ (Т_р, с).

4. Продолжительность действия фазы сжатия на объект (Т_р, с). Избыточное давление во фронте УВВ (Р_изб, кПа) можно определить по формуле

где q - тротиловый эквивалент ВВ, кг; R- расстояние от центра взрыва, м.

Скоростной напор воздуха зависит от скорости и плотности воздуха за фронтом УВВ и равен:

где V - скорость частиц воздуха за фронтом УВВ, м/с; ρ - плотность воздуха за фронтом УВВ, кг/м³.

Рис. 3.3. Фазы и фронт УВВ

Воздействие УВВ на человека может быть косвенным или непосредственным. При косвенном поражении УВВ, разрушая постройки, вовлекает в движение огромное количество твердых частиц, осколков стекла и других предметов массой до 1,5 г при скорости до 35 м/с. Так, при величине избыточного давления порядка 60 кПа плотность таких опасных частиц достигает 4500 шт./м². Наибольшее количество пострадавших - жертвы косвенного воздействияУВВ.

При непосредственном поражении УВВ наносит людям крайне тяжелые, тяжелые, средние или легкие травмы.

q Крайне тяжелые травмы (обычно несовместимые с жизнью) возникают при воздействии избыточного давления величиной свыше 100 кПа.

q Тяжелые травмы (сильная контузия организма, поражение внутренних органов, потеря конечностей, сильное кровотечение из носа и ушей) возникают при избыточном давлении 100...60 кПа.

q Средние травмы (контузии, повреждения органов слуха, кровотечение из носа и ушей, вывихи) имеют место при избыточном давлении 60...40 кПа.

q Легкие травмы (ушибы, вывихи, временная потеря слуха, общая контузия) наблюдаются при избыточном давлении 40...20 кПа.

Эти же параметры УВВ приводят к разрушениям, характер которых зависит от нагрузки, создаваемой УВВ, и реакции предмета на действия этой нагрузки. Поражения объектов, вызванные УВВ, можно характеризовать степенью их разрушений.

Зона полных разрушений. Восстановить разрушенные объекты невозможно. Массовая гибель всего живого. Занимает до 13% всей площади очага поражения. Здесь полностью разрушены строения, до 50% противорадиационных укрытий (ПРУ), до 5% убежищ и подземных коммуникаций. На улицах образуются сплошные завалы. Сплошных пожаров не возникает из-за сильных разрушений, срыва пламени ударной волной, разлета воспламенившихся обломков и засыпки их грунтом. Эта зона характеризуется величиной избыточного давления свыше 50 кПа.

Зона сильных разрушений занимает площадь до 10% очага поражения. Строения сильно повреждены, убежища и коммунальные сети сохраняются, 75% укрытий сохраняют свои защитные свойства. Есть местные завалы, зоны сплошных пожаров. Зона характеризуется избыточным давлением 0,3...0,5 кг/см² (30...50 кПа).

Зона средних разрушений наблюдается при избыточном давлении 0,2...0,3 кг/см² (20...30 кПа) и занимает площадь до 15% очага поражения. Строения получают средние разрушения, а защитные сооружения и коммунальные сети сохраняются. Могут быть местные завалы, участки сплошных пожаров, массовые санитарные потери среди незащищенного населения.

Зона слабых разрушений характеризуется избыточным давлением 0,1...0,2 кг/см² (10...20 кПа) и занимает до 62% площади очага поражения. Строения получают слабые повреждения (разрушения перегородок, дверей, окон), могут быть отдельные завалы, очаги пожаров, а у людей - травмы.

За пределами зоны слабых разрушений возможны нарушения остекления и несущественные разрушения. Население способно оказывать самопомощь. Рельеф местности влияет на распространение УВВ: на склонах холмов, обращенных в сторону взрыва, давление выше, чем на равнинной местности (при крутизне склона 30° давление на нем на 50% выше), а на обратных склонах - ниже (при крутизне склона 30° - в 1,2 раза ниже). В лесных массивах избыточное давление может оказаться на 15% выше, чем на открытой местности, но по мере углубления в лес скоростной напор уменьшается. Метеоусловия оказывают влияние только на слабую УВВ, то есть с избыточным давлением менее 10 кПа. Летом наблюдается ослабление УВВ по всем направлениям, а зимой - ее усиление, особенно в направлении ветра. Дождь и туман оказывают влияние на УВВ при избыточном давлении до 300 кПа (при 30 кПа и среднем дожде УВВ ослабляется на 15%, а при ливне - на 30%). Снегопад не снижает давления в УВВ.

1. Какие ОЭ относятся к пожаро- и взрывоопасным объектам?

2. К каким последствиям приводят аварии на пожаро- и взрывоопасных объектах?

3. Какова классификация строительных материалов по возгораемости?

4. Что такое огнестойкость сооружений?

5. Как можно охарактеризовать процессы горения?

6. Каково воздействие пожаров на объекты и биологическую ткань?

7. В чем причины взрывов; особенности взрывов топливо-, газо- и пылевоздушных смесей?

Примеры решения задач

Задача 3.1. Какие разрушения получит промышленное сооружение с тяжелым металлическим каркасом при наземном ядерном взрыве мощностью 500 кт на расстоянии 3,2 км от центра взрыва?

Решение

1. По табл. 3.2 в строке «500 кт» для наземного ядерного взрыва (знаменатель) находим радиус «3,2 км» и определяем, что на этом расстоянии от центра взрыва избыточное давление составит 50 кПа.

2. Согласно табл. 2.11 при избыточном давлении 50 кПа (0,5 кг/см²) указанное сооружение получит сильные разрушения.

Таблица 3.2