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/m 3. 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 m 3 /óra), szemben az oldalsó elszívással (4000 m 3 /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 ( p max ) és a termék maximális nyomásnövekedését az időben (K St ). 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 p max becsült értéke 10 bar. A robbanási nyomás csökkentése A por robbanási nyomását a VDI 3673 szerint megfelelő nyomáscsökkentő szelepekkel a túlnyomást redukált túlnyomásra (p red ) 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.