Pourquoi les bouteilles de gaz explosent : causes principales et mesures préventives

Admettez-le, les nouvelles selon lesquelles une bouteille de gaz a explosé quelque part, que nous entendons malheureusement parfois à la télévision ou de la part de connaissances, nous incitent à réfléchir à notre propre sécurité. Et il n'y a pas de place pour l'apaisement que cela ne nous arrivera pas dans cette situation.

Les conséquences d'une telle explosion et de l'incendie qu'elle provoque peuvent être très graves, non seulement pour les biens, mais aussi pour la santé et la vie des personnes se trouvant à proximité. Nous vous aiderons à comprendre pourquoi les bouteilles de gaz peuvent exploser et comment, sans renoncer à leur confort d'utilisation, vous protéger de graves ennuis.

Pour cela, nous avons mené une étude des caractéristiques des types existants de récipients à gaz domestiques, analysé les causes d'explosions dans plusieurs cas réels, et examiné les avis compétents d'utilisateurs expérimentés à ce sujet. L'article proposé peut être considéré comme une compilation, présentée de manière compréhensible, de règles permettant d'utiliser correctement et en toute sécurité le gaz en bouteille dans la pratique.

L'essentiel sur les bouteilles de gaz

Le caractère indispensable des bouteilles de gaz dans la vie quotidienne jusqu'à aujourd'hui peut être confirmé avec certitude par une grande partie de la population russe.

Pour de nombreuses personnes, l'utilisation de bouteilles de gaz liquéfié n'est pas seulement une possibilité d'avoir des commodités supplémentaires à la campagne, mais la seule option disponible pour gazéifier leur maison.

Au niveau de l'État, Rostechnadzor a identifié les problèmes généraux liés à l'utilisation des récipients à gaz, dont il faut avoir connaissance car ils sont liés à leur utilisation en toute sécurité :

• parc obsolète — environ 90 % de toutes les bouteilles ne sont pas protégées contre le remplissage excessif lors du remplissage ;
• absence de réglementation étatique claire dans le domaine de la circulation des bouteilles sur le marché, ce qui inclut l'existence de stations de remplissage illégales ;
• la nécessité d'améliorer et de mettre les normes techniques en conformité avec les normes internationales.

Le non-respect de ces exigences et recommandations de la commission européenne complique la sécurisation des produits de bouteilles de gaz utilisés en Russie et importés.

Outre la connaissance des problèmes généraux, pour mieux comprendre les causes d'explosion et les conditions qui peuvent y contribuer, il est utile de connaitre les types de bouteilles existants, de comprende leur fonctionnement et de saisir certaines subtilités de la physique de l'explosion et de la combustion du mélange qu'elles contiennent.

Types de récipients pour gaz

Selon le domaine d'application, le type de remplissage utilisé et les méthodes de raccordement, les récipients à gaz peuvent différer tant sur le plan structurel que par le matériau de leur enveloppe.

Pour les besoins domestiques, on utilise généralement des récipients à gaz métalliques (en acier) ou des bonbonnes en matériaux composites. Chacun d'eux a ses avantages et ses inconvénients.

Les bouteilles métalliques sont les plus populaires, qu'elles soient neuves ou issues du parc ancien. La principale raison de la forte demande pour ce type de réservoirs est leur prix relativement bas et le grand nombre d'offres sur le marché, y compris grâce aux récipients fabriqués encore à l'époque soviétique.

Mais ce sont justement les bouteilles en acier qui sont le plus exposées au risqué d'explosion et, suivant les principes de sécurité, elles nécessitent le respect d'un certains nombre de conditions lors de leur stockage et de leur utilisation. C'est pourquoi nous allons nous attarder plus en détail sur celles-ci.

Comment est conçue une bouteille ?

Par sa construction, un récipient à gaz ressemble à un briquet ordinaire, dont le réservoir est également rempli d'une substance existant dans deux états physiques. Une partie du réservoir est occupée par le gaz en phase liquide, l'espace libre restant est rempli par la même substance mais sous forme gazeuse (de travail). Via le dispositif de fermeture, le gaz parvient à l'éqipement correspondant pour l'allumage et l'utilisation.

L'équipement standard d'une bouteille de gaz comprend :

1. Le récipient lui-même pour le gaz ou la virole, de forme cyllindrique et avec une épaisseur minimale de paroi de 2 mm.
2. Le robinet de bouteille avec un élément de fermeture et un volant.
3. Un support annulaire (sabot) qui assure une position verticale stable du réservoir de gaz.
4. Un boîtier protégant le robinet contre les dommages et la saleté lors du transport, du stockage et de l'utilisation.

Sur une pièce filetée spéciale — l'anneau du col de la bouteille — est fixé un capuchon.

Un dispositif utile sur le plan technique et en matière de sécurité, dont peuvent être éqipées les bouteilles de gaz, est le régulateur de proane associé à un manomètre.

Son utilisation permet de réduire, stabiliser et maintenir la pression du mélange aux valeurs spécifiées pour un appareil à gaz particulier. Cet adaptateur se monte facilement sur tout type de bouteille.

Mélange gazeux pour bouteilles domestiques

Le remplissage des bouteilles se fait avec du gaz hydrocarbure — un mélange de propane et de butane, injecté dans le récipient sous une pression allant jusqu'à 15 MPa.

Le rapport de ces hydrocarbures détermine l'utilisation saisonnière du mélange ou la région spécifique. En effet, bien que leurs propriétés de base soient relativement similaires, le propane et le butane présentent une différence significative dans leurs températures d'évaporation : butane — 0,5 °C, propane — -43 °C.

En raison de l'inutilité de produire des marques distinctes de gaz en bouteille pour chaque région, le GOST prévoit un mélange unifié de propane et de butane avec un certain pourcentage de ces gaz.

Connaître le principe de mélange des hydrocarbures utilisés dans les réservoirs de gaz est important non seulement pour la possibilité de réduire le coût du carburant (le butane est moins cher que le propane), mais aussi pour réduire, en raison de l'évaporation moins intense du butane, le risque de formation d'une pression élevée lors d'une augmentation significative de la température ambiante. Une augmentation brutale de la pression dans le réservoir peut entraîner une dépressurisation et, par conséquent, une explosion ou un incendie.

Prémisses d'une explosion

Malgré les exigences croissantes en matière de manipulation sécuritaire des bouteilles et de leur qualité, en Russie, plus de 200 personnes meurent chaque année des suites d'explosions de gaz en bouteille, et le nombre de blessés est dix fois plus élevé.

En résumant les informations des fabricants de récipients à gaz, nous présentons les plages de pression auxquelles la destruction des bonbonnes est possible :

Lorsque la résistance des parois de la bonbonne diminue, la valeur critique de pression entraînant sa dépressurisation tombe à 5,3 MPa.

Explosion ou combustion du gaz

Il faut comprendre que l'explosion et l'inflammation d'une bouteille ne sont pas exactement la même chose. Par exemple, on ne peut pas répondre par un « oui » catégorique à la question de savoir si une bouteille de gaz domestique ayant subi un trou d'éclat ou de balle peut exploser.

Le gaz sortant d'un récipient endomagé sous pression brûlera simplement. Pour une explosion, un espace confiné est nécesaire. Il s'agit généralment de la bouteille elle-même, dans certines conditions, ou d'une pièce fortment gazée.

C'est le mélange propane-butane avec l'oxygène de l'air qui explose, soit à l'extérieu de la bouteille, soit aspiré à l'intérieu, une fois que la pression à l'intérieu de la bonbonne est devenue égale à la pression atmosphérique.

Pourquoi les bouteilles de gaz explosent-elles ou brûlent-elles ?

Bouteille dans une zone d'incendie

Le risque d'explosion d'un récipient se trouvant dans une zone de combustion, avec le mélange gazeux sous pression qu'il contient, est très élevé. Selon le GOST, la température maximale de sécurité pour une bouteille contenant des hydrocarbures est de 45 °C. Il est évident que, dans un foyer d'incendie, cette température dépasse largement la limite autorisée.

La physique du processus est la suivante. Lorsque la température de chauffage est élevée, le mélange dans le récipient bout et, par conséquent, la pression y augmente. De plus, un échauffement inégal de la surface de l'enveloppe affaiblit sa résistance initiale et conduit à la destruction des parois.

Généralement, en raison d'une déformation plastique résiduelle élevée du récipient de gaz et de son chauffage d'un seul côté, un gonflement local de la paroi (renflement) se produit. La rupture se produit le plus souvent au niveau de la soudure.

En s'évaporant et en s'enflammant rapidement, l'hydrocarbure éjecté de la bouteille à l'état liquide et vapeur exerce un effet thermique supplémentaire dans la zone d'incendie sur tout ce qui l'entoure.

Après avoir compris pourquoi les bouteilles de gaz explosent dans les maisons lors d'un incendie, il faut également savoir comment elles peuvent se comporter sous l'effet de la chaleur.

Il peut y avoir deux scénarios de rupture de l'enveloppe :

1. Par mécanique « hydraulique ».
2. Fort vrillage et formation d'une large fissure sur le fond et l'enveloppe.

Dans le premier cas, avec l'augmentation de la température jusqu'à 60 °C, la phase liquide remplira le volume du récipient jusqu'à la norme de 85 % à une pression de 1,5 – 2,5 MPa. La destruction de l'enveloppe se produira lorsque la température ambiante augmentera encore jusqu'à 70 – 75 °C.

Le deuxième scénario se produit en l'absence de phase liquide dans le récipient, si, par exemple, l'évaporation du mélange liquéfié s'est produite en raison d'une dépressurisation du dispositif de fermeture, à des températures élevées dans des conditions d'incendie.

Dans tous les scénarios, les fragments de la bouteille brisée peuvent se disperser à grande vitesse dans toutes les directions, présentant un risque de blessure pour les personnes et de dommages aux biens.

Remplissage excessif de la bouteille en gaz

Souvent, lors du remplissage des récipients de gaz liquéfié, ils sont trop remplis. Cela se produit par négligence ou délibérément, dans le but d'économiser sur le coefficient d'utilisation du réservoir.

Il faut comprendre que le dépassement de la pression du gaz liquéfié dans l'enveloppe lors du remplissage au-delà de la limite autorisée peut compromettre sa résistance

Dans le récipient, une partie du volume libre doit rester — un coussin, pour la phase vapeur des hydrocarbures. Le volume sûr d'un tel coussin est d'au moins 15 % du volume total du réservoir. En son absence, la pression dans l'enveloppe augmente de 0,7 MPa pour chaque degré d'augmentation de la température du mélange, ce qui est inacceptable selon les normes de sécurité et peut entraîner une surtension de l'enveloppe et sa rupture.

La quantité de gaz injectée dans le récipient est strictement réglementée en termes de pression et de masse, et ne doit pas dépasser 0,425 kg par litre de volume du récipient.

Même à la température prévue par la norme GOST de +45 °C, une enveloppe trop remplie présente un grand risque de rupture longitudinale le long de la soudure.

Nous vous recommandons également de lire notre autre article, dans lequel nous avons détaillé les règles de remplissage des bouteilles de gaz.

Chauffage ou refroidissement des parois du récipient

Le mélange propane-butane, ayant un grand coefficient de dilatation, augmente fortement de volume même avec une légère augmentation de sa température.

L'augmentation de la pression dans la bouteille jusqu'à une valeur critique est possible si le récipient est chauffé longtemps au soleil, sous les rayons directs.

Le danger d'augmentation de la pression du mélange sur les parois de la bouteille existe également dans une bouteille placée près d'une source de chaleur.

Outre le chauffage, un certain nombre de dangers sont également liés aux effets négatifs des températures négatives. Le premier est l'augmentation de la fragilité du métal. Et le second : il faut se rappeler pour toujours qu'en aucun cas un récipient qui a été longtemps au froid ne doit être transporté dans une pièce chaude. Une augmentation brutale de la température du mélange d'hydrocarbures est dangereuse.

Chocs et chutes des bouteilles

Des contraintes mécaniques brutales sur les parois du récipient peuvent provoquer des dommages et une inflammation du récipient à gaz, en particulier lorsque le réservoir se trouve dans des conditions de basses températures ou, au contraire, de températures excessivement élevées.

Lors de l'utilisation d'une bouteille dans des conditions anormalement froides, les propriétés mécaniques du métal changent : la résistance aux chocs de l'acier diminue.

Pour cette raison, un choc violent sur la bouteille ou sa chute brutale peuvent endommager l'étanchéité du récipient et favoriser la libération de gaz qui, mélangé à l'oxygène et au contact d'une étincelle, conduira à la détonation du mélange gaz-air.

Dans le second cas, l'augmentation de la température et le chauffage du gaz contenu dans la bouteille, comme indiqué, augmentent fortement sa pression, ce qui, sous l'effet de chocs supplémentaires sur le récipient, peut le faire éclater.

Impuretés étrangères dans le gaz

Le risque d'explosion existe lorsque de l'eau et du sulfure d'hydrogène pénètrent dans un récipient contenant du gaz liquide. Leur forte teneur dans le réservoir favorise l'apparition de délaminations et de soufflures sur la surface métallique intérieure de la virole.

Ces défauts des récipients apparaissent lorsque le propane contient du sulfure d'hydrogène à partir de 0,3 % ou plus, et peuvent être observés après deux ans d'utilisation de la bouteille.

Défaut de soudure

Plus rarement, on rencontre des problèmes liés à la dépressurisation des récipients à gaz dans la zone proche de la soudure.

En cas de défaut de soudure, il peut y avoir un affaiblissement de sa section utile, une concentration de contraintes et, par conséquent, une ouverture de la soudure longitudinale ou circonférentielle.

L'intégrité générale de la virole peut être préservée en cas de rupture d'une soudure défectueuse.

Scénarios de conséquences d'une explosion de bouteille

Les causes ci-dessus d'explosion ou d'inflammation des récipients à gaz peuvent, dans diverses variantes, provoquer les scénarios dangereux suivants.

Rupture de la bouteille et projection de flammes

L'explosion d'une bouteille et l'inflammation du propane-butane sont dangereuses par l'action des facteurs suivants :

• colonne de forte flamme, augmentant rapidement la surface de l'incendie ;
• température élevée du feu au foyer de l'explosion ;
• de la toxicité des produits de combustion.

Des lésions peuvent également survenir par asphyxie, en raison d'une diminution significative de l'oxygène lors d'une forte concentration de gaz nocifs.

Les études menées ont montré que l'étanchéité d'un récipient de gaz de 50 litres contenant du gaz liquéfié, se trouvant dans un foyer d'incendie, est compromise en moins de 5 minutes. En conséquence, un incendie-éclair avec projection d'une « boule de feu » atteignant 10 m de diamètre se produit.

Généralement, la rupture du récipient se produit sur sa partie latérale.

Effets secondaires dommageables de l'explosion

Les conséquences dommageables secondaires, mais non moins graves, d'une explosion de bouteille de gaz sont :

• l'arrachement de la vanne ;
• l'effet de l'onde de compression ou de l'onde de choc ;
• les dommages causés par les éclats d'éléments de la virole.

Les éclats de la bouteille et ses éléments arrachés peuvent se disperser très loin, causant des dommages dans un rayon allant jusqu'à 250 m, et s'élever jusqu'à une hauteur de trente mètres.

Danger de fuite de gaz

Le danger d'une fuite de propane d'un réservoir endommagé réside dans le fait qu'une concentration explosive du mélange d'hydrocarbure et d'oxygène se forme très rapidement et en grands volumes dans la pièce — bien plus rapidement que lors de fuites de substances combustibles liquides.

Une fuite importante de mélange provenant de la bouteille ou d'une robinetterie défectueuse peut être détectée par l'odeur ou à l'oreille — le son est similaire à celui que l'on entend lorsqu'on dégonfle rapidement un ballon.

En cas de suspicion de fuite de gaz ou pour vérifier son absence, il suffit d'appliquer une solution savonneuse sur la bouteille avec une éponge et de déterminer l'endroit de la fuite par les bulles qui se forment.

S'il y a une fuite de gaz, il faut recouvrir l'endroit de la fuite avec un chiffon humide, sortir prudemment le récipient à l'extérieur et appeler les techniciens du gaz.

Depuis 2016, les règles techniques prévoient l'installation obligatoire de détecteurs de gaz dans les nouvelles maisons. Pour les logements construits antérieurement, cette norme a un caractère recommandé, mais l'utilité de cet appareil, en particulier dans les maisons où l'on utilise du gaz en bouteille, est indéniable.

En effet, la densité du mélange d'hydrocarbures est supérieure à celle de l'air. En cas de rupture de l'étanchéité de la bouteille, de l'équipement de fermeture ou du tuyau de raccordement, le gaz commence à s'accumuler en bas et son odeur peut ne pas être détectée immédiatement. C'est pourquoi le mélange de propane, libéré dans l'air par une bouteille de gaz endommagée, explose souvent dans les maisons à la moindre étincelle, sans avoir été remarqué.

Bases de la manipulation sécuritaire des bouteilles

Avant d'installer la bouteille et de la raccorder aux appareils à gaz, la première chose à faire est de vérifier l'absence de dommages, de rouille sur le corps et le bon fonctionnement du robinet.

Seuls les cylindres certifiés, fournis par des organismes spécialisés, munis d'un passeport papier à tous les cycles d'exploitation et d'un marquage approprié appliqué par poinçonnage, doivent être utilisés.

Les principales exigences techniques à respecter lors de l'utilisation des cylindres sont les suivantes :

1. Tous les cylindres, à l'exception d'un seul (celui de cinq litres pour le raccordement à une cuisinière à gaz), doivent être installés dans des annexes hors des bâtiments, à une distance d'au moins 5 mètres de l'entrée de ceux-ci.
2. Évitez de stocker les cylindres dans les pièces à vivre, les sous-sols et les greniers.
3. Ne placez pas les cylindres à moins de 1 mètre des appareils de chauffage et à moins de 5 mètres d'une flamme nue.

Parmi les mesures de sécurité évidentes mais souvent oubliées lors de l'utilisation de récipients à gaz, vous devez considérer et appliquer strictement les suivantes :

1. N'approchez pas une allumette allumée ou un briquet du cylindre pour vérifier une fuite de gaz.
2. Interdisez catégoriquement l'utilisation d'une flamme nue pour dégivrer le détendeur ou la vanne. Seule l'eau chaude est autorisée à cet effet.
3. Si vous détectez du gaz dans une pièce, n'allumez aucun appareil électrique, y compris la lumière, et ne les éteignez pas. La température d'une étincelle dans une prise ou un interrupteur peut atteindre mille degrés.
4. N'essayez pas de réparer vous-même la robinetterie ou d'autres éléments structurels du cylindre.

En outre, vous devez respecter strictement les délais d'utilisation prescrits par le fabricant. Les récipients fabriqués avant décembre 2014 peuvent être utilisés pendant 40 ans.

En l'absence d'informations sur la durée de vie autorisée des bouteilles de gaz fabriquées après cette date et sans documentation d'accompagnement, Rostechnadzor recommande de considérer une durée de vie de 20 ans.

Il est strictement interdit de transporter des bouteilles de gaz en utilisant la vanne comme dispositif de retenue. Cela pourrait entraîner une dépressurisation ou une défaillance du dispositif de fermeture.

Une alternative sûre aux bouteilles de gaz en acier sont les récipients en polymère composite plus modernes, les euro-bouteilles. Leurs enveloppes sont protégées par une gaine en plastique et n'accumulent pas l'électricité statique. La sécurité antidéflagrante des bouteilles composites est assurée par l'équipement de dispositifs de sécurité de nouvelle génération : un fusible thermique et un clapet de surpression.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Les causes d'explosion des bouteilles de gaz illustrées par des faits réels, et ce que vous pouvez faire et ce qui est catégoriquement interdit lors de leur utilisation :

Comment utiliser correctement les bouteilles de gaz dans la vie quotidienne et à quelles exigences elles doivent répondre :

Malgré tous les facteurs de risque liés à l'utilisation des équipements à gaz, il n'y a aucune raison de céder à la peur et de renoncer à la commodité de leur usage domestique.

Les connaissances théoriques des causes et des conditions accompagnant l'explosion des bouteilles de gaz domestiques sont destinées à aider à surmonter une telle peur. Et le respect de l'ensemble des normes de leur utilisation sûre constituera une assurance fiable contre les graves conséquences d'une explosion de gaz et d'un incendie.

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