MUNKABIZTONSÁG 2.5
Robbanás elleni védelem az alumínium csiszolásakor Tárgyszavak: porrobbanás; alumínium; csiszolás; robbanásvédelem; rendelet.
Az alumínium anyagok feldolgozása során keletkező port össze kell gyűjteni, mivel az tűz- és robbanásveszélyes. Az autóipar példáján mutatják be a folytonos poreltávolító berendezéseket, amelyek segítségével a robbanásveszély elkerülhető. Jelenleg az alumíniumpor megengedett munkahelyi koncentrációja 6 mg/m3. Ez úgy érhető el, hogy a port elszívják közepes vákuummal, mielőtt a dolgozó légzőszerveibe jutna, vagy közvetlenül a csiszolóeszköznél nagy vákuummal. Az autóipar egyre növekvő mértékben alkalmaz alumíniumot, akár részegységként, akár egész karosszériaként. A darabokat sűrített levegős, excentrikus csiszológéppel munkálják meg. A keletkezett port nagy vákuummal működő technológiával, közvetlenül a csiszolószerszámnál távolítják el. A maradék port pedig a padlórostélyon keresztül szívják el. A rendszer előnye, hogy viszonylag kis levegőmennyiségeket kell elszívni (kb. 2000 m3/óra), szemben az oldalsó elszívással (4000 m3/óra)
Kockázatok az alumínium csiszolása során A csiszoláskor keletkező, 0,5 µm-nél kisebb szemcseméretű por a levegővel keveredve robbanó elegyet képez, de ezt a kockázatot gyakran nem veszik kellőképpen figyelembe. A robbanást a nem megfelelő vagy a hiányos porelszívás okozza. A lerakódott por megfelelő oxigén- és nagyenergiájú tűzforrás esetén berobbanhat.
Rendeletek és irányelvek A legfontosabb idevonatkozó (német) irányelv a ZH 1/32, amely a következő fő témákkal foglalkozik:
• • • • • • •
alumíniumpor-elszívó és -szűrő berendezések, az alumíniumpor gyűjtése és szállítása. a gyújtóforrások kezelése, a munkahely elrendezése, oltóberendezések, a megmunkáló berendezések működése, tisztítás, karbantartás és vizsgálat.
Megelőző robbanásvédelem Az alumíniumpor robbanásának megelőzését a DIN EN 1127-1 foglalja össze. A legfontosabb szempontok a por robbanásának elkerülésére: • a robbanó atmoszféra és a • hatékony gyújtóforrások elkerülése. A robbanó atmoszféra hatásos elszívással kerülhető el. Kézi csiszolónál az elszívás sebességének olyan nagynak kell lennie, hogy valamennyi port eltávolítsa. Más gyűjtőkészülékek esetén a por leülepedését kell meggátolni. A csőrendszerben az áramlási sebesség legalább 22 m/s legyen. Gyújtóforrások elkerülésére a robbanásveszélyes területeket övezetekre kell osztani (DIN EN 1127-1. 6. fejezet). – 20-as övezet A 20-as övezetben állandóan jelen van a por–levegő keverék (pl. elválasztók belső tere), itt kerülni kell a gyújtóforrásokat, és a villamos szigetelésre IP 65 fokozatú védelmet kell alkalmazni. – 21-es övezet A 21-es övezetben esetenként fordul elő por–levegő keverék, különösen a keletkezés helyén, és egyéb, műveletileg nyitott helyeken. A védelem IP 54 fokozatú. – 22-es övezet Normális működés közben itt nem várható robbanó atmoszféra kialakulása. Ha mégis előfordul, ezt a felkavart por okozhatja, de ez ritkán, és csak rövid időre várható. Gyújtóforrások A tűz- és robbanásveszélyes helyeken „Tűz, nyílt láng és dohányzás tilos” tiltó táblát kell elhelyezni. Az alumíniumpor esetén a leggyakoribb gyújtóforrások: – parázsló cigaretták, – acélhegesztés és -csiszolás okozta szikrák, – sztatikus elektromosság kisülése, – ütés- és súrlódás okozta szikrák, – forró felületek (izzó helyek kialakulása).
A könnyűfémek és a rozsdás acél között kialakuló, ütés okozta szikrák rendszerint gyúlékonyak. Az alumínium gyúlási hőmérséklete kb. 560 °C, izzási hőmérséklete kb. 430 °C. Ha szűrőberendezést alkalmaznak automatikus portalanítóval, akkor mindig van robbanásveszély, valamint elektrosztatikus kisülés vagy külső szikrák okozhatnak robbanást. Ebben az esetben a robbanásvédelmet szerkezeti megoldásokkal kell biztosítani.
Szerkezeti robbanásvédelem A DIN EN 1127-1 szerinti szerkezeti robbanásvédelem bizonyos mértékig korlátozza a robbanás hatását • robbanásbiztos építéssel, • a robbanási nyomás csökkentésével, • a robbanás elfojtásával. Ezen felül alapvetően szükséges a robbanástechntechnikai szétkapcsolás. Ez megelőzi pl. a robbanás átterjedését a szeparátortól a csővezetéken keresztül a munkaterületre. Robbanásbiztos építés A robbanásbiztos konstrukció kétféle lehet: robbanásinyomás-biztos, és robbanási nyomáshullám-biztos. Robbanásinyomás-biztos szűrők ellenállnak a várható robbanási túlnyomásnak, maradandó alakváltozás nélkül. A robbanási nyomáshullám-biztos szűrők is ellenállnak a várható túlnyomásnak, de maradandó deformálódás elképzelhető. A gyakorlatban az utóbbit alkalmazzák leggyakrabban. Az ilyen szűrőberendezéseket a VDI 2263 irányelvek szerint kell számítani és kialakítani. Ismerni kell a várható maximális túlnyomást ( pmax) és a termék maximális nyomásnövekedését az időben (KSt). A legtöbb por robbanási tulajdonságai függnek szemcseméretétől is. Az összefüggést a BIA (Bundesinstitut für Arbeitssicherheit) által publikált listák tartalmazzák. Az autóiparban keletkező alumíniumporok az St 1 és St 2 robbanási osztályba tartoznak. A várható maximális túlnyomás pmax becsült értéke 10 bar. A robbanási nyomás csökkentése A por robbanási nyomását a VDI 3673 szerint megfelelő nyomáscsökkentő szelepekkel a túlnyomást redukált túlnyomásra (pred) csökkentik. A szűrőház szilárdságát erre a redukált túlnyomásra tervezik. A helyi viszonyok alapján figyelembe kell venni a lángfrontokat és a nyomáslökéseket, valamint a taszítóerőket, amelyek a robbanási nyomás leeresztésekor lépnek fel – a VDI 3673 szerint.
A robbanás elfojtása A robbanás elfojtásánál a szűrőházban levő robbanást érzékelők ismerik fel. A keletkező lángokat oltóporral oltják el, és a szűrő belsejében várható maximális nyomás a redukált nyomásra csökken. Alumíniumpor esetén a maximális redukált robbanási túlnyomás 2 bar, robbanáselfojtásnál. Ekkor azonban gyorsan működő szétkapcsolóra is szükség van.
Robbanástechnikai szétkapcsolás A szerkezeti megoldások elegendő védelmet nyújtanak az alumínium porrobbanása esetén. Ugyanakkor nincs kizárva, hogy a robbanás a csöveken keresztül továbbterjed. Ennek elkerülésére szükséges a szétkapcsolás, amely kétféle lehet: részleges (vagy csak a nyomás, vagy csak a láng terjedésének megakadályozására) és teljes szétkapcsolás (mind a láng, mind a nyomás terjedésének megakadályozására). A nyomás szétkapcsolása nyomásleeresztő kürtővel oldható meg, ekkor a bejövő csövet egy nagyobb átmérőjű, kivezető csőbe illesztik, és az párhuzamosan felfelé halad a nyomásleeresztő készülék előtt közvetlenül. Hogy a robbanás a külső csőben terjedjen, azt el kell fordítani 180°-kal. Ezért a nyomásleeresztő kürtő csak korlátozott biztonságot nyújt a robbanás terjedése ellen olyan esetekben, amikor a robbanás lassan indul, és kicsi a láng terjedési sebessége. Ilyen esetekben oltóanyagra is szükség lehet, amelyet a csőben megfelelő távolságban helyeznek el. A beépített nyomásérzékelő kioldja az oltóanyagot, és pl. a szűrőberendezésbe vagy a csőbe juttatja, ahol az kioltja a lángot. A teljes szétkapcsolást gyors működésű berendezések végzik, rendszerint gyors tolattyúkat használnak a porszállító csövekben, és a zárást külső energiával oldják meg. A gyors tolattyúkat gyakran alkalmazzák a szűrőberendezés szétkapcsolására a porszállító csövektől, ha a szűrőt a maximális robbanási nyomásra tervezték. Alumínium csiszolópor esetén a szűrőberendezés és a gyors működésű berendezés közötti valamennyi komponensnek ellenállónak kell lennie a 10 bar nyomáshullámnak, ha a maximális robbanási nyomásra tervezték. A szűrő porgyűjtő tartályát is le kell kapcsolni, erre a célra forgó tolattyúk, kettős kioldású tolattyúk vagy kettős kioldású reteszek alkalmasak. Az alumínium–magnézium por leválasztására szolgáló szűrőt a biztonság kedvéért hidrogénelvezető szeleppel kell ellátni, mivel a készülék leállása esetén sem zárható ki a hidrogén keletkezése, a víz kondenzációja következtében.
Tűzvédelem inertizálással Elvileg a szűrőt fel kell szerelni tűzvédő rendszerrel. Inertnek akkor nevezhető a rendszer, ha az oxigént nem gyúlékony gázokkal helyettesítik, az alumíniumpornál rendszerint argont használnak. Az argont, amellyel elárasztják a szűrőházat hengerekben vagy tartályokban tárolják. Ez a rendszer előnyösen alkalmazható gyors védelemre, és kézi úton vagy automatikusan működtethető. (Szobor Albertné) Zurell, T.: Concept for the explosion-protected conservation of air quality – For risks caused by the grinding of aluminium materials. = Welding and Cutting, 55. k. 1. sz. 2003. p. 16–20. Faber, M.: Explosionschutzkonzepte bei der Oberflächenbearbeitung und -beschichtung von Automobilkarossen. = VDI-Berichte, 2001. 1601. sz. márc. p. 281–291. Faber, M.: Explosionschutzmassnahmen im Automobilbau. = Technische Überwachung, 43. k. 9. sz. 2002. p. 46–50.
