Kansas ‘Barton Solvents’ Patlama ve Yangını

Yazar: veli denizTarih: Aralık 14, 20151 YorumOkunma: Bu Yazı 3.276 Kez Okundu

Bu patlama sonrasında; alevlenir sıvıları bulunduran, taşıyan ve / veya kullanan firmaların, normal topraklama ve eş potansiyel bağlamanın yanı sıra bir dizi ek önlem daha alması gerektiği anlaşılmıştır.

17 Temmuz 2007’de sabah saat 9.00 civarında ABD Kansas Valley Center Kasabası’nda Barton Solvents Firması’nın Wichita Tesisi’nde bir patlama ve sonrasında bir yangın meydana geldi. 11 çalışan ve 1 itfaiyeci yaralandı. Patlama sonrası, yaklaşık 6.000 nüfuslu Valley Center’in boşaltılması için alarm verildi. Barton Firması’na ait tank çiftliği tamamen tahrip oldu ve firmanın endüstriyel faaliyetleri bir süreliğine durdu. Amerikan Kimyasal Güvenlik Kurulu (CSB), kaza sonrası hemen inceleme başlatarak, patlamanın boya yapımında kullanılan naftanın depolandığı bir yerüstü tankında meydana geldiğini açıkladı. Boya yapımında kullanılan nafta, ABD Ulusal Yangın Önleme Birliği’nin (NFPA) sınıflandırmasına göre alevlenir bir sıvıdır (1B). Bu sınıftaki alevlenir sıvılar, düşük elektrik iletkenlikleri nedeniyle statik elektrik birikimine neden olurlar ve tank içinde bulunan yakıt buharı – hava karışımının patlama riski mevcuttur. Bu yazı, CSB’nin kaza sonrası benzeri kazaların olmaması için yayınlamış olduğu ‘Olay Analizi’ (Case Study) esas alınarak hazırlanmıştır [1].

Olayın meydana gelişi

İlk patlama, tank çiftliğinde çalışan nezaretçinin (süpervizör) bir tankeri boşaltması esnasında meydana geldi. Nezaretçi, tankerin son gözündeki naftayı 15.000 galonluk (56.754 litre) bir yerüstü tankına aktarımaktaydı ki patlama gerçekleşti (Şekil 1). Patlama olan tanktaki boru hattının, pompadan tanka kadar uzunluğu yaklaşık 66 metredir. Boru iç çapı 2,5 inch (6,3 cm), pompanın akış hızı 4,6 m/sn’dir. Pompa çıkışında ise 425 mikronluk bir filtre mevcuttur. Patlama ile tank kapakçığı havaya fırlayıp, yaklaşık 130 feet (40 metre) öteye düşüyor ve sıvı yanmaya başlıyor. Görgü tanıkları, patlamanın kilometrelerce uzaktan işitildiğini ve oluşan alev topunun görüldüğünü ifade ediyorlar. İlk patlamadan saniyeler sonra iki tank daha parçalanıyor ve içindeki sıvılar etrafa saçılıyor. Daha sonra çiftliğin çeşitli yerlerinde yangınlar başlıyor. Yangın sonrası çiftlikteki diğer tanklar ısınmaya başladığından tankların ve boru hatlarının basınçları artıyor ve bir çelik tankın daha kapağı fırlıyor. Tank civarındaki borulardaki vanalarda ve tesisi dışarı bağlayan boru hattının bağlantı yerlerinde yer yer yangınlar başlıyor. Bir tankın kapağı 100 metre uzaktaki bir barakanın üzerine, bir basınç / vakum vanası ise 120 metre uzaklıktaki komşu tesisin bahçesine düşüyor (Şekil 2-3).

Şekil 1: Nafta tankı şeması ve yüzen şamandıra fotoğrafı

Şekil 2-3: Tankın kapağı bir barakanın üzerine, vana ise komşu şirketin bahçesine düşüyor.

Statik elektrik, hareketli ve durağan fazların teması ve sürtünmesi ile oluşur. Boru hatlarından bir sıvının aktarılması esnasında borularda, vanalar ve filtrelerde statik elektrik oluşur.

Alevlenir sıvılar ve statik elektrik

Yanabilir bir buhar – hava karışımının varlığında statik elektrik gibi bir tutuşturucu, patlama ve / veya yangın başlatabilir. Normal elleçleme (handling) sıcaklıklarında alevlenir ve kolay alevlenir sıvıların depolama tanklarının (örneğin, benzin tankları) içindeki buhar – hava karışımı statik elektrikten etkilenmeyebilir. Çünkü bu karışımlar yakıt buharı bakımından oldukça zengindir ve genellikle bileşimi üst patlama sınırının (UEL) üzerindedir. Bununla birlikte boya sanayi naftası (ve birçok 1B sınıfı sıvı) normal elleçleme koşullarında, tank içinde statik elektriklenme ile tutuşabilen bir buhar – hava karışımı oluşturur.

Statik elektrik, hareketli ve durağan fazların teması ve sürtünmesi ile oluşur. Boru hatlarından bir sıvının aktarılması esnasında borularda, vanalar ve filtrelerde statik elektrik oluşur (Şekil 4). Bundan başka, sürüklenmekte olan su ve hava, sıçratma veya tank dibinde biriken çökeltilerin karıştırılması esnasında da statik elektriklenme olabilir. Bir borudan akan sıvının neden olduğu statik elektrik, kabaca akış hızının karesi ile doğru orantılı olarak artar. İletkenliği 100 piko siemens / metre (pS/m)’den az olan sıvılar, iletken olmayan sıvılar olarak kabul edilir. Barton patlamasına sebep olan boya sanayi naftasının iletkenliği 3 pS/m’dir. Endüstride kullanılan birçok sıvının statik elektrik özellikleri, yani iletkenlikleri, dielektrik sabitleri ve durulma süresi sabitleri NFPA 77 (Annex B, Tablo B.2)’de verilmiştir [2].

Şekil 4: Endüstride tipik statik elektrik kaynakları

Boya sanayi naftası veya diğer iletken olmayan sıvılar söz konusu olduğunda biriken statik elektriğin boşalımı çok yavaştır ve birikim tehlikeli durumlar yaratabilir. Tank içinde kıvılcım oluşumu olasılığı artar. Boya sanayi naftasına benzer özellikler taşıyan ve tank içinde statik elektrik birikimine neden olabilecek alevlenir sıvılara örnek olarak; siklohekzan, n-heptan, benzen, toluen, ksilen, etil benzen ve stiren verilebilir. Dikkat edilirse bu sıvıların ortak özelliği polar olmayan (apolar) hidrokarbon bileşikler olmasıdır.

Olay incelemesi ve kilit bulgular

CSB yetkilileri yaptıkları incelemelerde ilk patlamaya neden olabilecek önemli kilit bulgulara ulaştılar. Bu bulguların başlıcaları aşağıda verilmiştir:

Patlayan tankın içinde patlama sınırı içinde, yani patlayabilir bir buhar – hava karışımı mevcuttu.
Doldurma esnasındaki pompa kesikli çalıştırılmış (durdurup yeniden çalıştırma), böylece boru hattına hava girmiştir. Tankın içinde ise bir miktar su ve çökeltinin olması tank içinde statik elektrik birikimini hızlandırmıştır.
Tankın yüzer tip (şamandıra) seviye göstergesi, gevşek olması nedeniyle doldurma esnasında büyük olasılıkla yerinden çıkmış ve kıvılcım oluşturmuştur.
Boya sanayi naftasının malzeme güvenlik bilgi formunda (MGBF / MSDS) bu olaydaki patlama tehlikesi hakkında yeterli bilgi verilmemiştir.

Bu kaza sonrası, bu tür sıvılar için normal bağlama ve topraklamanın ötesinde bir dizi ek önlemlerin alınması gerektiği anlaşılmıştır. Alevlenebilen sıvıları bulunduran, taşıyan ve kullanan firmaların, bu sıvıların üreticileri ile temasa geçerek bu sıvıların tehlikeli düzeyde statik elektrik birikimi ve tank içinde patlayıcı buhar – hava karışımı oluşturup oluşturmadığını öğrenmeleri gerekmektedir.

CSB uzmanları patlamaya neden olan naftadan örnek alarak özelliklerini incelemiş ve patlama esnasında tankın içinde patlayabilir buhar – hava karışımı olduğu sonucuna ulaşmıştır.

Nafta

CSB uzmanları patlamaya neden olan naftadan örnek alarak özelliklerini incelemiş ve patlama esnasında tankın içinde patlayabilir buhar – hava karışımı olduğu sonucuna ulaşmıştır. Patlama esnasında ortam sıcaklığı yaklaşık 15 ˚C civarındadır. Oysa naftanın parlama noktası 14 ˚C ve hava içinde alevlenme aralığı yaklaşık % 0,9 – 6,7’dir. Bu karışımın, tutuşabilmesi için minimum 0,22 ± 0,02 mJ enerjiye gereksinim vardır [1].

Tank seviye ölçeri şamandıra tasarımı

Barton’daki tank seviye şamandırası tasarımı, şamandırayı gevşek bir bant ile göstergeye bağlayacak şekilde yapılmış olup, topraklamayı az miktarda engellemektedir. Bu durum kıvılcım oluşma potansiyelini artırmaktadır. Pompanın durup kalkması esnasında oluşan hava kabarcıkları ve türbülanslar statik elektrik birikimini hızlandırmış, şamandıra ile göstergeyi birleştiren bandın gevşemesi ile kıvılcım oluşmuştur. Daha sonra laboratuvarda yapılan elektrik deneyleri ile gevşek şamandıra bağlantılarının kıvılcım oluşturduğu kanıtlanmıştır [2].

Topraklama ve eş potansiyel bağlaması

Bağlama (bonding), her birinin elektrik potansiyellerini eşitlemek ve böylece kıvılcım oluşumunu önlemek amacıyla yakıt tankerleri gibi iletken nesneleri transfer pompalarına elektriksel olarak birleştirme işlemine denir (Şekil5). Bağlama işlemi, farklı iletken nesnelerin veya bir nesnenin potansiyellerini eşitlemek amacıyla uygulanır.

Topraklama (grounding / earthing) ise; üzerinde biriken statik elektrik, yıldırım düşmesi, elektrik kaçakları gibi nedenlerle iletken nesneler üzerindeki elektriğin toprağa aktarılması olarak bilinir. Böylece, cihazların arızalanması, elektriğe çarpılma veya alevlenir karışımların parlama riskleri azaltılmış olur.

Görgü tanıklarının ifadelerine göre Barton’da kaza anında tanker, boru hattı ve pompanın topraklama ve bağlaması yapılmıştı. Ancak, tanklarda temizlik ve bakım yapıldığına dair hiçbir kayıt bulunamadı.

Şekil 5: Topraklama ve eş potansiyel bağlama Şekil 6: Tank seviye göstergesi bağlantısı

OSHA’nın ‘Tehlike İletişimi Standardı’na göre çalışanlar, işlerini yaparlarken karşılaşacakları ve etkilenecekleri tehlikeleri ve maddeleri bilme gereksinimi ve hakkına sahiptirler.

Malzeme güvenlik bilgi formları (MGBF / MSDS)

ABD İş Sağlığı ve Güvenliği Yönetimi (OSHA)’nin ‘Tehlike İletişimi Standardı’na (Hazard Communication Standards, HCS) göre çalışanlar, işlerini yaparlarken karşılaşacakları ve etkilenecekleri tehlikeleri ve maddeleri bilme gereksinimi ve hakkına sahiptirler. Aynı yaklaşım bizim ulusal mevzuatımızda da mevcuttur. Bu standartların amacı, kimyasal madde üreticilerinin ve ithalatçılarının bu tehlikeleri değerlendirmesi ve alınması gerekli önlemlerle birlikte bu bilgilerin kullanıcılara iletilmesidir. Bu iletişimin birincil ve en etkin yollarından biri Malzeme Güvenlik Bilgi Formları (MGBF /MSDS)’dır.

Barton’daki naftanın üreticisinin gönderdiği MGBF’ye göre malzeme ‘malzemenin statik elektrik biriktirebileceği, deşarj ile kıvılcım oluşturabileceği’ belirtilmiştir. Ancak, malzemenin kritik fiziko-kimyasal özellikleri hakkında verilen bilgiler yetersiz olup, malzemenin depolama tankı içinde alevlenir buhar – hava karışımı oluşturabileceği hakkında hiçbir uyarı verilmemiştir. Ayrıca, normal bağlama ve topraklama dışında Barton’un bu patlamanın önlenmesi için faydalanabileceği hiçbir ek önlemden bahsedilmemiştir. CSB uzmanları yaptığı inceleme sonunda bu olayda patlamaya neden olan nafta benzeri maddelerin MGBF’lerinde aşağıdaki bilgilerin mutlaka yer alması gerektiği sonucuna ulaştı ve bu tavsiyeleri düzenleyici kurumlara iletti [1]:

Malzemenin statik elektrik biriktirdiği ve tank içinde alevlenir buhar – hava karışımı oluşturabileceği uyarısı
Normal bağlama ve topraklamanın yeterli olmayabileceği uyarısı
Alınabilecek ek spesifik önlemler ve statik elektrik boşalımı ile ilgili basılı kaynaklar
İletkenlik testi verileri. Böylece, kullanıcı referanslara baktığında hangi maddelerin statik elektrik biriktirebileceğini anlayabilir.

Ek önlemler

Nafta, toluen, benzen ve heptan gibi iletken olmayan alevlenir sıvıları kullanan, depolayan ve transfer eden firmalar, Barton’daki patlamaya benzer bir olayı yaşamamak için normal topraklama ve bağlamanın dışında aşağıdaki ek önlemleri almalıdır [1]:

1	Üretici firmadan ek bilgiler talep edilmelidir.	Daha önce belirtildiği gibi MGBF’ler iletkenlik verileri ve alınacak ek önlemleri kapsamamaktadır. Bu nedenle, potansiyel bir patlama tehlikesini önlemek için kullanıcılar, söz konusu alevlenir sıvının; § iletken olmayan (statik elektrik biriktirebilen) ve § depolama tankı içinde alevlenir buhar – hava karışımı oluşturma özelliği olup olmadığını öğrenmek üzere üretici firmalara veya bir uzmana başvurmalıdır.
2	Tankın üst kısmını inert gaz (azot gibi) atmosferinde tutun.	Tankın üst kısmı inert gaz (azot gibi) atmosferinde tutularak, tankın üst kısmında kıvılcım oluşumu ve dolayısıyla patlama riski azaltılabilir. Ancak, bu kez tank içinde oksijensiz bir ortam oluşacağından rutin kontrol ve bakımlar için tank açılırken dikkatli olunmalıdır (Sınırlı ve kapalı alanda bakım ve çalışma kurallarına uyulmalıdır). Kullanılacak inert gazın seçimi için üretici firmalara seçilen inert gazın bu sıvı için uygunluğu danışılmalıdır.
3	Tank seviye şamandırasındaki gevşek bağlantıyı iyileştirin veya değiştirin.	İletken olmayan ve depolama tankı içinde alevlenir buhar – hava karışımı oluşturabilen sıvıları kullanan firmalar, eğer gevşek bağlantılı şamandıra tipi bir seviye göstergesi kullanıyorlarsa aşağıdaki ek önlemlerden birini veya birkaçını almalıdır; § tankın üst kısmını inert gaz atmosferinde tut. § şamandıranın kıvılcım oluşturup oluşturmadığını kontrol et ve gerekiyorsa değiştir. § şamandırayı uygun şekilde toprakla ve eş potansiyel bağlantısını gerçekleştir. Barton’daki sistemin üretici firmasının önerdiği değişiklik Şekil 6’da görülmektedir. Kullanıcılar, kendi kullandıkları şamandıraların üretici firmalarına danışmalıdır. § Pompa hızını düşür. NFPA 77 ve API 2003 normları statik elektrik riskinin yüksek olduğu durumlarda 1 m/sn’lik bir pompa akış hızını tavsiye etmektedir. Firmalar, tank içindeki kıvılcım tehlikesini giderinceye kadar 1 m/sn lik pompa akış hızında çalışmalıdırlar. § şamandırayı göstergeye bağlayan banttaki gevşemeyi gider.
4	Anti statik madde ekleyin	Anti statik maddeler, içine eklendikleri sıvıların iletkenliklerini artırarak statik elektrik birikimini azaltır. Rastgele anti statik maddeler kullanılmamalı, sıvıyı üreten firmaya seçilen anti statik maddenin söz konusu sıvı için uygun olup olmadığı danışılmalıdır.
5	Pompa akış hızını düşürün	Çeşitli kaynaklarda, depolama tankları içinde alevlenir buhar – hava karışımı oluşturan sıvıların transferinde düşük pompa hızının patlama riskini azalttığı belirtilmektedir. Birçok kaynakta farklı pompa hızı verilmesine rağmen tank içindeki kıvılcım tehlikesini giderinceye kadar firmaların 1 m/sn’lik pompa akış hızında çalışmaları tavsiye edilmektedir.