Problematika výkonu inspekce v souvislosti s progresivní technologií výroby kompozitních tlakových nádob na technické plyny

Jeden z okruhů vyhrazených technických zařízení, které jsou předmětem kontrolní činnosti ze strany oblastních inspektorátů práce, představují tlaková zařízení. Z pohledu dalšího členění této kategorie technických zařízení sem pak mimo jiné náleží i tlakové nádoby pro uskladnění a dopravu technických nebo medicinálních plynů.

Podle dlouhodobých statistik je ve světě v současnosti používána více než jedna miliarda těchto nádob, vyráběných ve většině jako kovové tlakové lahve. Je možno konstatovat, že v období od roku 1998 do roku 2006 došlo k nárůstu objemu prodeje plynů v tlakových nádobách o cca 10 %.

Tyto kovové tlakové lahve se však postupem času stávají do určité míry přežitkem a na světovém trhu se alternativně počínají objevovat tlakové nádoby z kompozitních materiálů, které se při vzájemném  porovnání s kovovými tlakovými lahvemi vyznačují řadou pozitivních parametrů.  Z hlediska nezbytné manipulace je to v prvé řadě jejich výrazně nižší hmotnost při stejném objemu. Dále pak lahve v tomto kompozitním provedení vykazují další specifické vlastnosti, které se z pohledu bezpečnosti práce při jejich používání jeví jako velmi významné.

Základem konstrukce tlakové nádoby může být tzv. liner, tj. kovová nebo nekovová nádoba, která zaručuje její těsnost a současně přispívá k mechanickým vlastnostem lahve. Vnější plášť je zhotoven navíjením speciálního materiálu obvodovým nebo spirálovým systémem a vytvrzen. Takto zhotovená základní nádoba je však vložena do zpravidla dvoudílného plastového ochranného obalu v různém barevném provedení dle požadavku zákazníka či vymezené lokality odběratele.  

Z pohledu aplikace technických a právních předpisů pro zkoušení lahví vyráběných touto progresivní technologií je možno pro kontrolu a zkoušení zmínit například ČSN EN 12245, ČSN EN 12257 – Lahve na přepravu plynů. Obecně pro vinuté laminátové tlakové nádoby v současné době platí ČSN EN 13923 z roku 2006, která specifikuje požadavky pro navrhování zahrnující výchozí materiály, výpočet, výrobu a zkoušení bezešvých sklolaminátových nádob s ochrannou vrstvou, využívající pouze vícesměrně vinutá vlákna a určené pro používání nad zemí a pro skladování a zpracování tekutin. Pro kontrolu a zkoušení kompozitních lahví platí ČSN EN ISO 11623 – Lahve na přepravu plynů – Periodická kontrola a zkoušení lahví na plyny z kompozitních materiálů.

Jako praktický příklad nového přístupu ke konstrukci tlakových nádob pro zkapalněné uhlovodíkové plyny může sloužit vývoj plně ovíjených tlakových kompozitních lahví pro zkapalněné uhlovodíkové plyny, kterým se zabývá výrobce v Plzeňském kraji. Tyto nádoby o objemu 5 až 20,8 litrů mají hmotnost jedné prázdné lahve od 2 do 6,5 kg. Návrh a konstrukce předmětných nádob vychází podle výrobce z experimentálně ověřených metod.  Podle údajů výrobce je každá tlaková lahev po výrobě kontrolována a zkoušena při tlaku 30 bar. Výrobce současně uvádí, že destrukční tlak jím vyvinuté kompozitní tlakové lahve je vyšší než 160 bar. Konečná přejímací zkouška laminátových nádob sestává z kontroly konstrukčních rozměrů, vizuální kontroly nádoby, kontroly hmotnosti nádoby, kontroly celistvosti termoplastické ochranné vrstvy a z hydraulické tlakové zkoušky.

Z vlastností nádob deklarovaných výrobcem je vhodné zmínit zejména následující:

•  lahve jsou téměř 2x lehčí než ocelové lahve na zkapalněné plyny,  jsou uzpůsobené pro skladování i manipulaci v několika vrstvách,
• mají možnost vizuální kontroly – přes průsvitný plášť je vidět hladina plynu
  v lahvi,
• nevybuchují ani při přímém působení otevřeného ohně, ani při mechanických nárazech,
• jsou odolné vůči korozi i vůči ultrafialovému záření a neovlivňují jakost media, např. korozními produkty.

Destrukce tlakových nádob na plyny jsou způsobeny podle statistik nejčastěji v důsledku naplnění nádoby plynem na více než 85 % kapacity, v důsledku nedovoleného ohřevu nádoby nebo poškození pláště nádoby působením vnějších sil, u kovových nádob zejména při korozním úbytku tloušťky stěny.

Riziko přeplnění nádoby je podle výrobce kompozitních lahví eliminováno tím, že v horní části lahve se nachází tzv. bezpečnostní okénko s registrační ryskou, podle které lze vizuálně kontrolovat, že láhev je naplněna jen do bezpečné, dovolené míry. Eliminace rizika následků nepřípustného ohřevu nádoby nebo poškození pláště nádoby působením vnějších sil je u těchto kompozitních lahví řešena konstrukčně tak, že lahve mají desetinásobnou rezervu pevnosti (pro ocelové lahve je  rezerva pouze 3–5násobná). Výrobce dále deklaruje na základě experimentálního ověření fakt, že vlivem kombinace vlastností kompozitního materiálu a konstrukce nádob je dosaženo takové bezpečnosti nádob, že nádoby neexplodují ani v otevřeném ohni. Vnitřní nekovový liner nádoby se totiž začíná po několika minutách tavit a plyn pak rovnoměrně prosakuje po celém povrchu lahve a shoří za postupného snižování tlaku, aniž by vznikaly velké proudy plamene a rázová destrukce.  Při takovém postupném vyprazdňování lahve se výbuch stává fakticky nemožným.  Tímto je zcela eliminováno nebezpeční ohrožení úlomky lahve při výbuchu, které je u výbuchu ocelové lahve zcela běžné v poloměru větším jak 30 m, mezní vzdálenost je pak možno vymezit až do 250 m.  

Jak již bylo uvedeno, značnou výhodou kompozitních lahví pro zkapalněné uhlovodíkové plyny je jejich nízká hmotnost, což významně přispívá k bezpečné manipulaci s nimi. Tímto směrem je vytvořen předpoklad ve smyslu naplnění ustanovení § 102 zákona č. 262/2006 Sb., zákoníku práce, dle kterého má zaměstnavatel při přijímání opatření k prevenci rizik nahrazovat fyzicky namáhavé práce, a dále ve smyslu ustanovení § 8 nařízení vlády č. 178/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci. Používání kompozitních lahví pro zkapalněné uhlovodíkové plyny odpovídá požadavku, podle něhož musí být omezována ruční manipulace s břemeny jako rizikový faktor. Pozitivní dopad na bezpečnost má rovněž eliminace korozních účinků z pohledu eliminace poruchy ventilů vlivem vniknutí drobných nečistot vznikajících vnitřní korozí lahve atd. 

U znovuplnitelných kompozitních lahví pro LPG o objemu od 0,5 litru do 150 litrů se provádějí pravidelné revize, jejichž účelem je  možnost vracení lahví do oběhu na další stanovené období po provedených zkouškách podle ČSN EN 14767 – Zařízení a příslušenství na LPG – Znovuplnitelné kompozitní lahve na přepravu LPG – Pravidelná revize.

Vlastní kontrolní činnost prováděná podle zákona č. 251/2005 Sb., o inspekci práce, ve znění pozdějších předpisů, se pak zaměřuje na činnosti při plnění, manipulaci, skladování, vyprazdňování a při revizích kompozitních lahví pro zkapalněné uhlovodíkové plyny. Obecně se pak pro tyto progresivní „obaly“ plynů běžně aplikují normy vztahující se na příslušnou technickou oblast využívající technické plyny. Používání těchto nádob v průmyslových provozech či službách se tudíž dotýkají například ČSN 38 6462 – Zásobování plynem – LPG – Tlakové stanice, rozvod a použití, nebo ČSN 26 8805 –  Manipulační vozíky s vlastním pohonem – Provoz, údržba, opravy a technické kontroly a ČSN ISO 3691+Amd 1 – Motorové vozíky – Bezpečnostní předpisy.

Vzhledem k výše uvedeným technickým parametrům je další rozšíření aplikace těchto kompozitních tlakových nádob velmi žádoucím trendem z pohledu dosažení vyšší bezpečnosti práce z komplexního hlediska.