Взрывоопасная среда по ТР ТС 012/2011 — виды, подгруппы, требования

Взрывоопасная среда — смесь с воздухом горючих веществ в виде газа, пара, тумана, пыли, волокон или летучих частиц, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени. Это определение закреплено в ТР ТС 012/2011 и является нормативным для целей технического регулирования на территории ЕАЭС. Среда становится взрывоопасной не при любой концентрации горючего вещества, а только в диапазоне между нижним (НКПР) и верхним (ВКПР) концентрационными пределами распространения пламени.

На практике характеристики конкретной среды определяют не только факт её взрывоопасности, но и то, какое именно оборудование допустимо применять. Подгруппа среды — IIA, IIB или IIC для газов, IIIA, IIIB или IIIC для пылей — напрямую задаёт требования к подгруппе оборудования. Ошибка в определении подгруппы на этапе проектирования означает либо завышенные расходы, либо несоответствие оборудования при проверке надзорных органов. СертРБ помогает с идентификацией среды и подбором оборудования с нужными параметрами взрывозащиты.

Газовые и пылевые взрывоопасные среды

По природе горючего компонента взрывоопасные среды разделяются на газовые и пылевые. Это разделение принципиально: для каждого типа установлена своя система классификации зон, свои подгруппы оборудования и свои виды взрывозащиты — газовое и пылевое оборудование взаимозаменяемыми не являются.

Газовые взрывоопасные среды — смеси с воздухом горючих веществ в виде газа, пара или тумана. Характерные источники: природный газ и продукты его переработки, пары нефтепродуктов и растворителей, водород, аммиак, оксид углерода. Газовые среды классифицируются по подгруппам в зависимости от минимального воспламеняющего тока и безопасного экспериментального максимального зазора оболочки:

• Подгруппа IIA — наименее опасная. Типичный представитель — пропан. Оборудование IIA подходит только для сред подгруппы IIA.
• Подгруппа IIB — средняя опасность. Типичный представитель — этилен. Оборудование IIB подходит для сред IIA и IIB.
• Подгруппа IIC — наиболее опасная. Типичные представители — водород и ацетилен. Оборудование IIC подходит для любых газовых сред.

Пылевые взрывоопасные среды — смеси с воздухом горючей пыли, волокон или летучих частиц. Характерны для мукомольных и комбикормовых предприятий, деревообрабатывающих производств, переработки угля, сахара, крахмала, металлических порошков. Подгруппы:

• Подгруппа IIIA — горючие волокна и летучие частицы (например, древесная стружка).
• Подгруппа IIIB — непроводящие пыли (мучная, сахарная пыль).
• Подгруппа IIIC — проводящие пыли (алюминиевая, угольная пыль). Наиболее опасная, самые жёсткие требования к оборудованию.

Оборудование более высокой подгруппы применимо для сред более низкой подгруппы, но не наоборот. Если характеристики вашей среды нетипичны или вещество редкое — данные по подгруппе придётся искать в специализированных источниках или определять экспериментально.

Условия образования взрывоопасной среды

Взрывоопасная среда образуется при одновременном выполнении трёх условий: горючее вещество присутствует в диспергированном состоянии, есть окислитель — кислород воздуха при атмосферных условиях, — и концентрация горючего вещества находится между нижним (НКПР) и верхним (ВКПР) концентрационными пределами распространения пламени. Само по себе присутствие горючего вещества ещё не делает среду взрывоопасной: необходима реальная возможность образования взрывоопасной концентрации в рабочей зоне при нормальной эксплуатации или при предсказуемых нарушениях технологического режима.

На практике нередко возникают пограничные случаи: смеси нескольких горючих газов, переменный состав технологической среды в зависимости от стадии процесса, нестандартные температурные режимы. Каждый из этих факторов меняет фактические значения НКПР и ВКПР относительно справочных. Подробнее о значениях НКПР для распространённых веществ, влиянии температуры и давления, формуле Ле Шателье для смесей нескольких горючих газов — в статье Взрывоопасная концентрация — НКПР и ВКПР.

Температурный класс оборудования выбирается с учётом температуры самовоспламенения среды: максимальная температура поверхности оборудования не должна превышать температуру самовоспламенения рабочей среды. Для оборудования группы II установлены классы T1 (450°C) — T6 (85°C). Выбор температурного класса — типичная точка ошибок при подборе оборудования для высокотемпературных процессов и сред с низкой температурой самовоспламенения.

Взрывоопасная среда vs пожароопасная

Взрывоопасная и пожароопасная среды — не одно и то же, хотя в практике их нередко смешивают. Взрывоопасная среда характеризуется возможностью самоподдерживающегося распространения пламени после воспламенения — то есть взрывом. Пожароопасная среда обеспечивает горение, но без взрывного характера. Горючая жидкость с высокой температурой вспышки при нормальной температуре окружающей среды создаёт пожароопасную среду, а не взрывоопасную.

Это различие принципиально с точки зрения выбора оборудования и нормативной базы. Для работы во взрывоопасной среде требуется взрывозащищённое оборудование по ТР ТС 012/2011. Для пожароопасной среды применяются требования пожарной безопасности по иным нормативным документам — взрывозащита в этом случае не нужна. Путаница усиливается тем, что в российской практике параллельно существуют разные системы классификации: классы взрывоопасных зон по ГОСТ 31610 и категории помещений по ФЗ-123 (А, Б, В1–В4) — это разные характеристики для разных целей, они не заменяют друг друга. Подробнее: Классификация взрывоопасных зон.

Требования к оборудованию для работы во взрывоопасных средах

Класс взрывоопасной зоны определяет минимальный уровень взрывозащиты, подгруппа среды — минимальную подгруппу оборудования, температура самовоспламенения — максимальный температурный класс. Все три параметра должны соответствовать одновременно. Оборудование более высокой подгруппы или температурного класса применять можно; оборудование с параметрами ниже требуемых — нельзя. Подробнее о системе классификации зон — в статье Классификация взрывоопасных зон.

Уровни взрывозащиты (EPL) ранжируют оборудование по допустимому риску воспламенения: Ga/Da — наивысший уровень для зон 0/20, Gb/Db — для зон 1/21, Gc/Dc — для зон 2/22. Виды взрывозащиты — «d» (взрывонепроницаемая оболочка), «e» (повышенная надёжность), «i» (искробезопасность), «n» (для зон 2), «c», «b», «k» для неэлектрического оборудования — определяют конструктивный способ, которым обеспечивается безопасность. Маркировка оборудования должна содержать все указанные параметры в установленном порядке, например: Ex db IIB T4 Gb.

Всё оборудование, предназначенное для работы во взрывоопасных средах, подлежит обязательной сертификации по ТР ТС 012/2011 вне зависимости от класса зоны и типа среды. Декларирование по этому регламенту не предусмотрено. На практике ошибки в цепочке «среда → зона → подгруппа → оборудование» — одна из наиболее частых причин замечаний при сертификации и проверках надзорных органов.

FAQ

Чем взрывоопасная среда отличается от пожароопасной?

Взрывоопасная среда — это смесь, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени (взрыв). Пожароопасная среда поддерживает горение, но не взрывное распространение пламени. Практическое следствие: для взрывоопасной среды нужно взрывозащищённое оборудование по ТР ТС 012/2011, для пожароопасной — оборудование в соответствии с требованиями пожарной безопасности по другим нормативным документам.

Всегда ли среда с горючим газом является взрывоопасной?

Нет. Среда становится взрывоопасной только при концентрации горючего газа между НКПР и ВКПР. При концентрации ниже НКПР смесь не воспламенится, при концентрации выше ВКПР — не поддержит взрывное распространение пламени. Поэтому оценка взрывоопасности всегда требует анализа реально возможных концентраций на конкретном объекте.

Может ли оборудование подгруппы IIB применяться в среде подгруппы IIC?

Нет. Оборудование подходящей подгруппы или более высокой — допустимо, более низкой — нет. Оборудование IIB предназначено для сред IIA и IIB. Для сред подгруппы IIC (водород, ацетилен) необходимо оборудование подгруппы IIC.

Кто определяет подгруппу взрывоопасной среды на объекте?

Подгруппа определяется по физико-химическим характеристикам горючего вещества — минимальному воспламеняющему току и безопасному экспериментальному максимальному зазору оболочки. Эти данные берутся из специализированных справочников или определяются экспериментально. Для нетипичных или смешанных сред данные в открытых источниках могут отсутствовать.

Является ли помещение категории А по ФЗ-123 взрывоопасной зоной по ГОСТ 31610?

Не обязательно. Категория помещения по ФЗ-123 и класс взрывоопасной зоны по ГОСТ 31610 — разные системы классификации для разных целей. Категория А/Б характеризует помещение в целом для противопожарного нормирования строительства. Класс зоны по ГОСТ 31610 устанавливается для выбора взрывозащищённого оборудования и определяется детально по источникам выделения горючего вещества.