INCIDENTS ASSOCIATED WITH GAS OPERATION

摘要

This article shows incidents associated with the use of gas as an energy carrier. It presents selected incidents which have occurred in Poland and around the world in recent decades. Based on this, consequences of gas and air mixture explosions were analysed as well. The article presents the main causes of gas incidents which have taken place, as per instances which are similar worldwide. Incidents associated with the use of gas are not frequent, but at the same time very tragic as they often lead to illness or even death. In Poland, in the last twenty years, construction area disasters caused by gas explosions account for only 5% of all which have occurred, but the number of fatalities resulting from these cases is approximately 14%. The number of individuals injured reached 39% of all construction disaster victims. Considering all these facts, it is necessary to undertake wide preventive measures in order to increase safety in the use of gaseous fuels.%Gaz ziemny jest to paliwo pochodzenia naturalnego, które zaspokaja zapotrzebowanie na ok. 20% energii na świecie. Pokłady gazu ziemnego występują w skorupie ziemskiej samodzielnie lub towarzyszą złożom ropy naftowej lub węgla kamiennego. Gaz ziemny stanowi mieszankę węglowodorów gazowych (etan, metan, propan), węglowodorów ciekłych oraz pewnych ilości dwutlenku węgla, azotu, wodoru, siarkowodoru, gazów szlachetnych (argon, hel). Po wydobyciu i oczyszczeniu gaz transportowany jest na dalekie odległości gazociągami wysokociśnieniowymi. Gaz ziemny może być również transportowany w formie gazu skroplonego. Na świecie około 2/3 objętości gazu jest transportowana za pomocą instalacji rurowych. Biorąc to pod uwagę oraz fakt wzrostu konsumpcji gazu na świecie należy oczekiwać wzrostu długości instalacji gazowych na świecie, a co z tym jest ściśle związane - problemów eksploatacyjnych kończących się awariami gazociągów. W pracy przedstawiono skalę problemu eksploatacji instalacji gazowych, wskazując główne przyczyny ich awarii oraz pokazano wybrane zdarzenia spowodowane wybuchami gazu na świecie i w Polsce. Problem eksploatacji sieci gazowych wynika przede wszystkim ze znacznych długości rurociągów transportujących gaz ziemny co wiąże się ze wzrastającym zapotrzebowaniem na energię, wytwarzaną z wykorzystaniem gazu. Całkowita długość sieci gazowniczej cechuje się stałym wrostem. Tendencja ta jest podobna dla wszystkich analizowanych obszarów, tzn. w latach: od 1970 do 2000 wzrost długości był znacznie intensywniejszy niż obecnie. Ostatecznie w Polsce w roku 2013 długość sieci gazowych wynosiła 140 tys. km, w tym 20 tys. km sieci przesyłowej oraz 120 tys. km sieci rozdzielczej, a w Stanach Zjednoczonych 479 tys. km. Pokazano również strukturę sieci gazowych ze względu na średnice zewnętrzne rur stosowanych do budowy gazociągów, odpowienio: w Europie i USA. Około 20% stanowią rury o średnicy poniżej 4' w Europie i 5' w USA. Także ok. 20% całych zasobów stanowią rury o średnicach w zakresie od 4' do 10' w Europie oraz od 5' do 11' w USA. Przy czym w USA rury o średnicach z tego zakresu są najczęściej stosowane. W Europie najwięcej jest rur o średnicach od 10' do 20' czyli 28%. Procentowy udział rur o średnicy powyżej 28' dla Europy i 29' dla USA jest podobny, a jest to odpowiednio 26% i 28%. Przyczyny awarii sieci gazowych można podzielić na następujące grupy: oddziaływania zewnętrzne, korozja, wady materiałowe i wady konstrukcyjne, ruch gruntu i inne oddziaływania środowiskowe. Do oddziaływań zewnętrznych zalicza się uszkodzenia podczas wykopów oraz inne uszkodzenia mechaniczne, wynikające z oddziaływań zewnętrznych, niezwiązanych z obsługą rurociągów gazowych, na przykład wandalizm i pożary. Wystąpienie tego typu uszkodzenia zależy od średnicy rur, grubości ścianki, głębokości ułożenia rur oraz - ogólnie - lokalizacji rurociągu (pod ziemią, nad ziemią lub w wodzie). Korozję rur można podzielić na zewnętrzną i wewnętrzną. Korozja zewnętrzna zależy od środowiska, w jakim znajdują się rury, natomiast korozja wewnętrzna zależy od możliwości występowania lokalnych nadciśnień, a więc od geometrii i ewentualnych niedokładności wykonania rurociągu oraz od składu chemicznego samego gazu i jego agresywności. Korozja postępuje wraz z wiekiem gazociągu i zależy od rodzaju materiału, z którego są wykonane rury, oraz grubości ich ścianki. Oddziaływania zewnętrzne oraz korozja są głównymi przyczynami większości awarii w Europie i Stanach Zjednoczonych. Kolejna grupa pod względem powodowania awarii sieci gazowych, to wady materiałowe i wady konstrukcyjne, w tym połączeń spawanych. Zagrożenia powstania awarii z powodu wymienionych przyczyn wzrastają wraz z wiekiem gazociągu, ale zależą również od geometrii rurociągu i jakości wykonania. Z różnych powodów, np. pęknięcia rury, w instalacji może powstać chmura mieszanki gazu wybuchowego, która przemieszcza się w instalacji. Jeżeli napotka przeszkodę, to w rurach powstaje wysokie ciśnienie, które może doprowadzić do awarii instalacji zewnętrznej lub w przypadku instalacji wewnętrznej uszkodzenia budynku. Statystyki pokazują, że sieci gazowe zjednej strony przynoszą bardzo duże korzyści ekonomiczne, co powoduje rozwój tej branży gospodarki. Z drugiej strony, eksploatacja zewnętrznych i wewnętrznych sieci gazowych wiąże się z licznymi awariami z ofiarami w ludziach. Według statystyk prowadzonych od roku 1995 w Głównym Urzędzie Nadzoru Budowlanego w Polsce odnotowano 332 katastrofy budowlane spowodowane wybuchem gazu, 387 poszkodowanych, w tym 57 osób, które w ich wyniku poniosły śmierć oraz 330 rannych. Statystyki prowadzone przez Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA) w Departamencie Transportu USA zarejestrowały w okresie ostatnich 20 lat 5664 zdarzenia, w których śmierć poniosło 347 osób, a 1348 osób zostało rannych. W Europie w grupie EG1G w okresie od 1970 do 2013 roku doszło do 1 309 awarii sieci gazociągowej. Warto porównać liczbę awarii przypadających na 1000 km w wymienionych obszarach. Takie porównanie dla ostatnich dziesięciu lat w analizowanych obszarach pokazuje stagnację liczby wypadków. Mimo wielu regulacji prawnych ze względu na wiek instalacji nie da się uniknąć ich awarii. Z drugiej strony warto zauważyć, że liczba awarii w Polsce jest porównywalna z całą Europą, natomiast liczba wypadków w Stanach Zjednoczonych jest niemal trzykrotnie większa niż w Europie. To także może mieć związek z wiekiem instalacji, która, jest znacznie starsza niż w Europie. Z awariami sieci gazowych wiążą się ofiary w ludziach. Skutkami wycieków są niemal zawsze wybuchy, pożary i zawalenia budynków, które niemal zawsze dla ludzi kończą się tragicznie. Jak wynika z danych GUNB w Polsce liczba osób, które poniosły śmierć w latach 1995-2013 w wyniku katastrof budowlanych spowodowanych wybuchem gazu stanowi 14% wszystkich zmarłych w wyniku katastrof budowlanych, a liczba rannych, którzy ucierpieli w katastrofach budowlanych stanowi aż 39%. Katastrofy spowodowane wybuchem gazu stanowią jedynie 5% wszystkich katastrof, ale dowodem na ich niszczycielską siłę i tragiczne skutki jest wskazany niewspółmiernie wysoki odsetek rannych (39%) i zabitych (14%). Statystyki, które dotyczą Polski, mają nierównomierny rozkład. Liczba ofiar w stosunku do liczby wypadków jest duża, co powoduje, że przy mniejszej liczbie wypadków, każde wydarzenie o wielu ofiarach zaburza możliwość porównywania danych z poszczególnych lat. Mimo to można zauważyć, że w Polsce liczba ofiar wzrasta. W USA liczba ofiar ma tendencje do zmniejszania się, ale zdarzają się incydenty z dużą liczbą ofiar, tak jak w latach 2010 i 2014. W USA też jest procentowo znacznie większy udział ofiar śmiertelnych wśród wszystkich poszkodowanych niż w Polsce. Oczywiście można też zauważyć, że całkowita liczba ofiar śmiertelnych w USA jest większa niż w Polsce. Jednak, gdy odniesiemy to do długości sieci, to niestety sytuacja w Polsce wygląda niekorzystnie. Podobnie jest w przypadku liczby rannych, przy czym tutaj liczba osób rannych przypadających na 100 tys. km w Polsce jest znacznie większa niż w USA. Występującą większą liczbę ofiar na 100 tys. km długości sieci gazowych w Polsce niż USA, przy jednocześnie znacznie większej liczbie awarii na 1000 km sieci można tłumaczyć zagęszczeniem ludności. Jak podaje GUS zagęszczenie ludności w Polsce w 2014 roku wynosiło 38,5 osób na km~2, a w Ameryce Północnej dwukrotnie mniej, bo 19,0/km~2. Inaczej mówiąc, długość linii przesyłowych jest związana z dużymi odległościami pomiędzy skupiskami ludzi i przez to wartości średnie liczby ofiar są mniejsze niż w Polsce. Wzrastająca długość sieci, wzrost zapotrzebowania na energię oraz 'starzejące' się zasoby sieci gazowych mogą doprowadzić do wzrostu liczby awarii, którym można zapobiec jedynie poprzez ich właściwą eksploatację i regulacje prawne a przede wszystkim ciągły monitoring.