Warum Gasflaschen explodieren: Hauptursachen und Präventionsmaßnahmen

Geben Sie zu, die Nachrichten über eine Gasexplosion, die wir leider manchmal im Fernsehen oder von Bekannten hören, lassen einen über die eigene Sicherheit nachdenken. Und der Selbstberuhigung, dass uns das nicht passieren wird, ist in dieser Situation kein Platz.

Die Folgen, die eine solche Explosion und der dadurch verursachte Brand haben können, sind äußerst traurig, und das nicht nur für das Eigentum, sondern auch für die Gesundheit und das Leben der in der Nähe befindlichen Personen. Wir helfen Ihnen zu verstehen, warum Gasflaschen explodieren können und wie Sie, ohne auf den Komfort ihrer Nutzung zu verzichten, sich vor großen Unannehmlichkeiten schützen können.

Zu diesem Zweck haben wir eine Untersuchung der Besonderheiten bestehender Arten von Haushaltsgasbehältern durchgeführt, die Ursachen analysiert, die in einer Reihe von realen Fällen zu Explosionen geführt haben, und kompetente Meinungen erfahrener Benutzer dazu eingeholt. Der vorliegende Artikel kann als eine in verständlicher Form dargestellte Zusammenstellung von Regeln betrachtet werden, die es ermöglichen, Gas aus Flaschen in der Praxis korrekt und sicher zu verwenden.

Das Wichtigste über Gasflaschen

Die Unentbehrlichkeit von Gasflaschen im Haushalt bis heute kann sicherlich ein großer Teil der Bevölkerung Russlands bestätigen.

Für viele Menschen ist die Verwendung von Flaschen mit Flüssiggas nicht nur eine Möglichkeit, zusätzliche Annehmlichkeiten im Ferienhaus zu haben, sondern die einzig verfügbare Option zur Vergasung ihres Wohnhauses.

Auf staatlicher Ebene wurden von Rostekhnadzor (der technischen Aufsichtsbehörde) allgemeine Probleme bei der Verwendung von Gasbehältern aufgezeigt, über die man Bescheid wissen muss, da sie mit deren sicherer Verwendung zusammenhängen:

• Veralteter Bestand – etwa 90 % aller Flaschen sind nicht vor Überfüllung beim Befüllen geschützt;
• Fehlen einer klaren staatlichen Regulierung im Bereich des Flaschenhandels, wozu auch das Vorhandensein illegaler Abfüllstationen gehört;
• Notwendigkeit der Verbesserung und Anpassung der technischen Parameterstandards an internationale Normen.

Die Nichteinhaltung dieser Anforderungen und Empfehlungen der Europäischen Kommission erschwert die Gewährleistung der Sicherheit der in Russland verwendeten und importierten Gasflaschenprodukte.

Neben der Kenntnis allgemeiner Probleme ist es hilfreich, sich die Ursachen für Explosionen und die Bedingungen, die dazu beitragen können, besser vorstellen zu können. Daher ist es nützlich zu wissen, welche Arten von Flaschen es gibt, sich mit deren Aufbau vertraut zu machen und einige Nuancen der Physik von Explosion und Verbrennung des darin verwendeten Gemischs zu verstehen.

Arten von Gasbehältern

Je nach Anwendungsbereich, verwendetem Füllmaterial und Anschlussarten können Gasbehälter sich sowohl konstruktiv als auch im Material unterscheiden, aus dem der Behälterkörper gefertigt ist.

Für den Haushaltsbedarf werden in der Regel metallene (stählerne) Gasbehälter oder Flaschen aus Kompositmaterialien verwendet. Jeder hat seine Vor- und Nachteile.

Am beliebtesten sind Metallflaschen, sowohl neue als auch ältere Behälter. Der Hauptgrund für die erhöhte Nachfrage nach Behältern dieses Typs ist der relativ niedrige Preis und das große Angebot auf dem Markt, auch aufgrund von Behältern, die noch in der Sowjetzeit hergestellt wurden.

Aber gerade Stahlflaschen sind am stärksten explosionsgefährdet und erfordern aus Sicherheitsgründen die Einhaltung bestimmter Bedingungen bei Lagerung und Betrieb. Daher werden wir uns näher mit ihnen befassen.

Wie ist eine Gasflasche aufgebaut?

Vom Aufbau her ähnelt ein Gasbehälter einem gewöhnlichen Feuerzeug, dessen Behälter ebenfalls mit einem Stoff in zwei Aggregatzuständen gefüllt ist. Ein Teil des Behälters wird von Gas in flüssiger Phase eingenommen, der verbleibende freie Raum ist mit demselben Stoff, jedoch in gasförmigem (arbeitsfähigem) Zustand gefüllt. Über das Absperrventil gelangt das Gas zur entsprechenden Ausrüstung zum Zünden und zur bestimmungsgemäßen Verwendung.

Die Standardausstattung einer Gasflasche umfasst:

1. Den Gasbehälter selbst oder den Mantel in zylindrischer Form mit einer Mindestwandstärke von 2 mm.
2. Flaschenventil mit Verschlusselement und Handrad.
3. Ringförmige Stütze (Fuß), die eine stabile vertikale Position des Gasbehälters gewährleistet.
4. Schutzhülle, die das Ventil vor Beschädigungen und Verschmutzungen während Transport, Lagerung und Betrieb schützt.

An einem speziellen Gewindeteil – dem Halsring der Flasche – wird die Kappe befestigt.

Ein technisch und sicherheitstechnisch nützliches Gerät, mit dem Gasflaschen ausgestattet werden können, ist der Propandruckminderer inklusive Manometer.

Seine Anwendung ermöglicht es, den Druck des Gemischs auf die für einen bestimmten Gasverbraucher vorgegebenen Werte zu senken, zu stabilisieren und zu halten. Ein solcher Adapter lässt sich einfach an Flaschen jeder Art anbringen.

Gasgemisch für Haushaltsflaschen

Als Füllung für die Flaschen dient Kohlenwasserstoffgas – eine Mischung aus Propan und Butan, die unter Druck bis zu 15 MPa in den Behälter gepumpt wird.

Das Verhältnis dieser Kohlenwasserstoffe bestimmt die saisonale Nutzung der Mischung oder die jeweilige Region. Der Grund ist, dass Propan und Butan bei relativ ähnlichen Grundeigenschaften einen wesentlichen Unterschied in den Verdampfungstemperaturen aufweisen: Butan – 0,5 °C, Propan – 43 °C (minus).

Aufgrund der Unzweckmäßigkeit der Herstellung separater Sorten von Flaschengas für jede Region, sieht GOST eine einheitliche Propan-Butan-Mischung mit einem bestimmten prozentualen Verhältnis dieser Gase vor.

Die Kenntnis des Mischungsprinzips der in den Gastanks verwendeten Kohlenwasserstoffe ist nicht nur wichtig, um den Brennstoff zu verbilligen (Butan ist billiger als Propan), sondern auch um das Risiko eines Druckanstiegs bei einem deutlichen Anstieg der Umgebungstemperatur zu verringern, da Butan weniger intensiv verdampft. Ein plötzlicher Druckanstieg im Tank kann zu dessen Druckverlust und damit zu einer Explosion oder einem Brand führen.

Vorbedingungen für eine Explosion

Trotz der steigenden Anforderungen an den sicheren Umgang mit Gasflaschen und deren Qualität werden in Russland jährlich mehr als 200 Menschen durch Gasexplosionen getötet; die Zahl der Verletzten ist um eine Größenordnung höher.

Nach Zusammenfassung der Informationen der Hersteller von Gasbehältern geben wir die Druckbereiche an, bei denen ein Bruch der Behälter möglich ist:

Bei einer Verringerung der Festigkeit der Behälterwände sinkt der kritische Druckwert, der zu deren Druckverlust führt, auf 5,3 MPa.

Explosion oder Gasverbrennung

Man muss verstehen, dass die Explosion und die Entzündung einer Gasflasche nicht genau dasselbe sind. Zum Beispiel kann man die Frage, ob eine Haushaltsgasflasche, die ein Splitter- oder Einschussloch aufweist, explodieren kann, nicht eindeutig mit 'Ja' beantworten.

Gas, das unter Druck aus einem beschädigten Behälter austritt, wird einfach brennen. Für eine Explosion ist ein geschlossener Raum erforderlich. Dies ist in der Regel die Flasche selbst, unter bestimmten Bedingungen, oder ein stark mit Gas gefüllter Raum.

Zur Explosion kommt es, wenn sich das Propan-Butan-Gemisch mit Sauerstoff in der Luft außerhalb der Flasche oder, nachdem der Druck im Behälter dem Atmosphärendruck angeglichen ist, in das Innere gesaugt wird.

Wodurch explodieren oder brennen Gasflaschen?

Gasflasche in der Brandzone

Die Explosionsgefahr eines Behälters, der in einen Brandbereich gerät und in dem sich ein Gasgemisch unter Druck befindet, ist sehr groß. Laut GOST beträgt die maximal sichere Temperatur für einen Behälter mit Kohlenwasserstoff 45 °C. Es ist klar, dass diese im Brandherd deutlich überschritten wird.

Die Physik des Prozesses ist wie folgt: Bei starker Erhitzung siedet das Gemisch im Behälter und der Druck darin steigt entsprechend. Darüber hinaus schwächt die ungleichmäßige Erwärmung der Mantelfläche dessen ursprüngliche Festigkeit und führt zur Zerstörung der Wände.

In der Regel kommt es aufgrund einer hohen bleibenden plastischen Verformung des Gasbehälters und einseitiger Erwärmung zu einer lokalen Ausbauchung der Wand (Ausbauchung). Ein Riss tritt meist entlang der Schweißnaht auf.

Der aus der Flasche ausgestoßene Kohlenwasserstoff in flüssigem und dampfförmigem Zustand verdampft und entzündet sich schnell und übt eine zusätzliche thermische Wirkung im Feuerbereich auf die gesamte Umgebung aus.

Nachdem Sie verstanden haben, warum Gasflaschen bei Bränden in Häusern explodieren, sollten Sie auch wissen, wie sie sich beim Erhitzen verhalten können.

Es gibt zwei Varianten des Berstens der Flasche:

1. Nach der ‚hydraulischen‘ Mechanik.
2. Starke Verdrehung und Bildung eines großen Risses am Boden und am Mantel.

Im ersten Fall füllt die flüssige Phase bei Temperaturerhöhung auf 60 °C das Behältervolumen bis zur Norm von 85 % bei einem Druck von 1,5 – 2,5 MPa. Der Bruch des Mantels erfolgt bei weiterer Erhöhung der Raumtemperatur auf 70 – 75 °C.

Die zweite Variante tritt ein, wenn keine flüssige Phase im Behälter vorhanden ist, z. B. wenn die verdampfte Mischung aufgrund einer Undichtigkeit des Verschlusses bei erhöhten Temperaturen unter Brandbedingungen entstanden ist.

Bei jedem Szenario können die Bruchstücke der zerbrochenen Gasflasche mit hoher Geschwindigkeit in verschiedene Richtungen fliegen und eine Gefahr für Personen und Sachschäden darstellen.

Übermäßige Befüllung der Flasche mit Gas

Beim Befüllen von Behältern mit Flüssiggas werden diese oft überfüllt. Dies geschieht aus Fahrlässigkeit oder bewusst, um am Nutzungsfaktor des Behälters zu sparen.

Es ist zu beachten, dass eine Überschreitung des zulässigen Drucks des Flüssiggases in der Flasche beim Befüllen zu einer Beeinträchtigung ihrer Festigkeit führen kann.

Im Behälter muss ein Teil des freien Volumens verbleiben – ein Kissen für die Dampfphase der Kohlenwasserstoffe. Das sichere Volumen eines solchen Kissens beträgt mindestens 15 % des gesamten Behältervolumens. Fehlt es, steigt der Druck in der Flasche um 0,7 MPa pro Grad Temperaturerhöhung der Mischung, was nach Sicherheitsnormen unzulässig ist und zu einer Überbeanspruchung der Hülle und deren Bersten führen kann.

Die in den Behälter eingefüllte Gasmenge ist streng nach Druck und Masse geregelt und darf 0,425 kg pro 1 Liter Behältervolumen nicht überschreiten.

Selbst bei der von der GOST vorgesehenen Temperatur von +45 °C stellt eine überfüllte Flasche eine große Gefahr der Wahrscheinlichkeit eines Längsrisses entlang der Schweißnaht dar.

Wir empfehlen Ihnen auch, unseren anderen Artikel zu lesen, in dem wir die Regeln für das Befüllen von Gasflaschen ausführlich erläutert haben.

Erwärmung oder Abkühlung der Behälterwände

Ein Propan-Butan-Gemisch dehnt sich aufgrund seines hohen Ausdehnungskoeffizienten selbst bei einem geringen Temperaturanstieg stark im Volumen aus.

Ein Druckanstieg in der Flasche auf einen kritischen Wert ist möglich, wenn der Behälter längere Zeit der direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist.

Die Gefahr eines Druckanstiegs des Gemischs auf die Behälterwände besteht auch bei einer Flasche, die in der Nähe einer Wärmequelle aufgestellt ist.

Neben der Erhitzung birgt auch die negative Einwirkung von Minustemperaturen Gefahren. Erstens: die Zunahme der Sprödigkeit des Metalls. Und zweitens: Man muss sich stets merken, dass ein Behälter, der längere Zeit Frost ausgesetzt war, auf keinen Fall in einen warmen Raum gebracht werden darf. Der plötzliche Temperaturanstieg des Kohlenwasserstoffgemischs ist gefährlich.

Stöße und Stürze von Flaschen

Starke mechanische Einwirkungen auf die Wände eines Gasbehälters können zu Beschädigung und Entzündung führen, insbesondere wenn sich der Behälter bei niedrigen oder umgekehrt extrem hohen Temperaturen befindet.

Bei der Verwendung der Flasche unter ungewöhnlich kalten Bedingungen verändern sich die mechanischen Eigenschaften des Metalls – die Kerbschlagzähigkeit des Stahls nimmt ab.

Aus diesem Grund können ein starker Schlag gegen die Flasche oder ein harter Sturz die Dichtheit des Behälters beschädigen und zum Austritt von Gas führen, das in Mischung mit Sauerstoff und bei Kontakt mit einem Funken zur Detonation des Gas-Luft-Gemischs führt.

Im zweiten Fall erhöht der Temperaturanstieg und die Erwärmung des in der Flasche enthaltenen Gases, wie erwähnt, dessen Druck stark, was bei zusätzlichen Stoßeinwirkungen auf den Behälter zu dessen Bersten führen kann.

Fremdstoffe im Gas

Eine Explosionsgefahr besteht, wenn Wasser und Schwefelwasserstoff in den Behälter mit Flüssiggas gelangen. Ihr hoher Gehalt im Behälter begünstigt die Bildung von Schichtablösungen und Ausbauchungen auf der inneren Metalloberfläche des Mantels.

Solche Behälterdefekte treten bei einem Schwefelwasserstoffgehalt im Propan von 0,3 % und mehr auf und können bereits nach zweijähriger Nutzungsdauer der Flasche beobachtet werden.

Schweißnahtfehler

Seltener, aber dennoch vorkommend, treten Probleme im Zusammenhang mit der Druckentweichung von Gasbehältern im schweißnahtnahen Bereich auf.

Bei einem Schweißnahtfehler kann es zu einer Schwächung des wirksamen Querschnitts, Spannungskonzentration und infolgedessen zum Aufreißen der Längs- oder Ringnähte kommen.

Die Gesamtintegrität des Mantels kann beim Reißen einer fehlerhaften Schweißnaht erhalten bleiben.

Szenarien der Explosionsfolgen einer Gasflasche

Die oben genannten Ursachen für Explosion oder Entzündung von Gasbehältern können in verschiedenen Varianten die folgenden gefährlichen Szenarien auslösen.

Bersten der Flasche und Flammenausbruch

Die Explosion der Flasche und die Entzündung von Propan-Butan sind gefährlich durch die Einwirkung folgender Faktoren:

• einer starken Flammensäule, die die Brandfläche schnell vergrößert;
• der hohen Temperatur des Feuers im Explosionsherd;
• Toxizität der Verbrennungsprodukte.

Eine Schädigung kann auch durch Erstickung infolge einer erheblichen Sauerstoffverringerung bei einer starken Konzentration schädlicher Gase eintreten.

Durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, dass die Abdichtung eines im Brandherd befindlichen 50-Liter-Gasbehälters mit Flüssiggas in weniger als 5 Minuten versagt. Die Folge ist ein Flash-Feuer mit einem Feuerball von bis zu 10 m Durchmesser.

In der Regel erfolgt der Bruch des Behälters an seiner Seite.

Sekundäre Schadwirkungen durch die Explosion

Zu den sekundären, aber nicht weniger schwerwiegenden Schadfolgen bei einer Flaschenexplosion gehören:

• Abriss des Ventils;
• Einwirkung der Druckwelle oder der Stoßwelle;
• Beschädigung durch Splitter von Mantelteilen.

Splitter der Flasche und ihrer abgerissenen Teile können sehr weit fliegen, Schäden in einem Umkreis von bis zu 250 m verursachen und bis zu 30 Meter hoch steigen.

Gefahr von Gaslecks

Die Gefahr eines Propangasaustritts aus einem beschädigten Behälter besteht darin, dass im Raum sehr schnell und in großen Mengen eine explosionsfähige Konzentration des Kohlenwasserstoff-Sauerstoff-Gemisches entsteht – deutlich schneller als bei Lecks flüssiger Brennstoffe.

Ein starkes Austreten des Gemisches aus der Flasche oder einem defekten Absperrventil kann man am Geruch oder am Gehör erkennen – das Geräusch ähnelt dem, das man beim schnellen Entleeren eines Luftballons hört.

Bei Verdacht auf ein Gasleck oder zur Kontrolle, ob keines vorhanden ist, genügt es, mit einem Schwamm Seifenlauge auf die Flasche aufzutragen und anhand der entstehenden Blasen die Stelle der Undichtigkeit zu bestimmen.

Wenn ein Gasleck vorhanden ist, muss die undichte Stelle mit einem nassen Lappen abgedeckt, der Behälter vorsichtig nach draußen gebracht und der Gasnotdienst gerufen werden.

Seit 2016 schreiben die technischen Vorschriften den obligatorischen Einbau von Gaswarnmeldern in Neubauten vor. Für ältere Wohngebäude hat diese Norm empfehlenden Charakter, aber der Nutzen dieses Geräts, insbesondere in Häusern mit Flaschengas, ist unbestreitbar.

Der Grund ist, dass die Dichte des Kohlenwasserstoffgemisches größer ist als die Dichte der Luft. Bei einer Undichtigkeit der Flasche, des Absperrventils oder des Verbindungsschlauchs sammelt sich das Gas unten an, und sein Geruch ist möglicherweise nicht sofort erkennbar. Deshalb explodiert das aus einer beschädigten Gasflasche austretende Propan-Luft-Gemisch in Häusern oft durch jeden Funken, ohne bemerkt zu werden.

Grundlagen des sicheren Umgangs mit Flaschen

Vor der Installation der Flasche und dem Anschluss an Gasgeräte müssen Sie als Erstes sicherstellen, dass keine Beschädigungen oder Rost am Gehäuse vorhanden sind und das Ventil funktionstüchtig ist.

Nur zertifizierte Flaschen, die von spezialisierten Organisationen geliefert werden, dürfen verwendet werden. Diese müssen einen Papierpass über alle Betriebszyklen sowie eine entsprechende, durch Schlagprägung angebrachte Kennzeichnung besitzen.

Zu den grundlegenden technischen Anforderungen, die beim Betrieb von Gasflaschen beachtet werden müssen, gehören:

1. Alle Gasflaschen, mit Ausnahme einer (der Fünf-Liter-Flasche für den Anschluss an einen Gasherd), müssen in Anbauten außerhalb von Gebäuden und in einer Entfernung von mindestens 5 m zum Eingang aufgestellt werden.
2. Vermeiden Sie die Aufbewahrung von Gasflaschen in Wohnräumen, Kellern und Dachböden.
3. Stellen Sie Gasflaschen nicht in einem Abstand von weniger als 1 m zu Heizgeräten und 5 m zu offenem Feuer auf.

Die folgenden offensichtlichen, aber oft vergessenen Sicherheitsmaßnahmen beim Umgang mit Gasbehältern sind zu beachten und strikt einzuhalten:

1. Halten Sie kein brennendes Streichholz oder Feuerzeug an die Gasflasche, um ein Gasleck zu prüfen.
2. Verwenden Sie keinesfalls offenes Feuer, um den Druckminderer oder das Ventil zu erwärmen. Für diesen Zweck ist nur die Verwendung von heißem Wasser zulässig.
3. Schalten Sie bei Gasgeruch im Raum keine elektrischen Geräte ein oder aus, einschließlich des Lichts. Die Temperatur eines Funkens in der Steckdose oder am Schalter kann bis zu tausend Grad betragen.
4. Versuchen Sie nicht, selbst Reparaturen an der Absperrarmatur oder anderen strukturellen Komponenten der Gasflasche durchzuführen.

Darüber hinaus sind die vom Hersteller vorgeschriebenen Nutzungszeiträume für die Gasflaschen strikt einzuhalten. Behälter, die vor Dezember 2014 hergestellt wurden, können 40 Jahre lang betrieben werden.

Wenn keine Informationen über die zulässige Nutzungsdauer von Gasflaschen vorliegen, die nach diesem Datum hergestellt wurden und über keine Begleitdokumentation verfügen, empfiehlt der Rostechnadsor, eine Nutzungsdauer von 20 Jahren anzunehmen.

Gasflaschen dürfen auf keinen Fall mit dem Ventil als Haltegriff getragen werden. Dies kann zu Druckverlust oder Beschädigung der Absperrvorrichtung führen.

Eine sichere Alternative zu Stahlgasflaschen sind die moderneren polymer-verbundstoff Behälter – Euroballons. Ihre Hüllen sind durch einen Kunststoffmantel geschützt und sammeln keine statische Elektrizität. Die Explosionssicherheit von Verbundstoffflaschen wird durch die Ausstattung mit Sicherheitsvorrichtungen der neuen Generation – einer Schmelzsicherung und einem Überdruckrückschlagventil – gewährleistet.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Ursachen von Gasflaschenexplosionen anhand realer Beispiele, und was bei ihrer Verwendung getan werden darf und was auf keinen Fall getan werden sollte:

Wie man Gasflaschen im Haushalt richtig verwendet und welche Anforderungen sie erfüllen müssen:

Trotz aller Risikofaktoren, die mit dem Betrieb von Gasflaschenanlagen verbunden sind, gibt es keinen Grund, Angst zu haben und auf den Komfort ihrer Verwendung im Haushalt zu verzichten.

Theoretische Kenntnisse über die Ursachen und Bedingungen, die mit der Explosion von Haushaltsgasflaschen einhergehen, sollen helfen, diese Angst zu überwinden. Die Einhaltung des aufgeführten Regelwerks für deren sichere Verwendung dient als zuverlässige Absicherung gegen schwere Folgen einer Gasexplosion und eines Brandes.

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