انفجار بخار سائل مغلي متمدد

انفجار البخار المتمدد للسائل المغلي (BLEVE؛ /ˈblɛvi / ) هو انفجار ناتج عن تمزق وعاء يحتوي على سائل مضغوط وصلت درجة حرارته إلى مستوى أعلى بكثير من درجة غليانه عند الضغط الجوي. ^{[ 1 ] [ 2 ]} ولأن درجة غليان السائل ترتفع مع الضغط ، يمكن أن يبقى محتوى الوعاء المضغوط سائلاً طالما بقي الوعاء سليماً. أما إذا تضررت سلامة الوعاء، فإن فقدان الضغط يؤدي إلى انخفاض درجة الغليان، مما قد يتسبب في غليان جزء من السائل وتكوين سحابة من البخار المتمدد بسرعة. تُعد انفجارات البخار المتمدد للسائل المغلي (BLEVE) من مظاهر الغليان الانفجاري .

إذا كان البخار قابلاً للاشتعال (كما هو الحال مع مركبات مثل الهيدروكربونات والكحولات ) وتلامس مع مصدر اشتعال، فقد يتسبب الانفجار وكرة اللهب الناتجين في مزيد من الضرر. مع ذلك، لا يشترط أن تتضمن انفجارات الغازات المتمددة السائلة (BLEVEs) نشوب حريق .

في 24 أبريل 1957، تعرض مفاعل معالجة في منشأة تابعة لشركة فاكتوري ميوتشوال (FM) لانفجار هائل نتيجة انخفاض سريع في الضغط. كان المفاعل يحتوي على الفورمالين ممزوجًا بالفينول . تسبب الانفجار في أضرار للمنشأة، إلا أنه لم يندلع حريق لأن الخليط غير قابل للاشتعال. في أعقاب الحادث، ابتكر الباحثون جيمس ب. سميث، وويليام س. مارش، وويلبر ل. وولس، الذين كانوا يعملون لدى شركة فاكتوري ميوتشوال، مصطلح "انفجار البخار المتمدد للسائل المغلي" واختصاره "BLEVE". ^{[ 3 ] [ 4 ]} لم يصبح هذان المصطلحان شائعي الاستخدام حتى أوائل سبعينيات القرن العشرين، عندما بدأت مجلتا "قيادة الحريق " و " مجلة الحريق" التابعتان للجمعية الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA) بنشر مقالات تستخدمهما. ^{[ 5 ]}

هناك ثلاثة عناصر أساسية في تكوين انفجار سائل متمدد ومكثف (BLEVE): ^{[ 6 ]}

1. مادة في حالة سائلة عند درجة حرارة أعلى بكثير من نقطة غليانها عند الضغط الجوي العادي .
2. وعاء احتواء يحافظ على الضغط الذي يبقي المادة في حالتها السائلة.
3. فقدان مفاجئ للاحتواء يؤدي إلى انخفاض سريع في الضغط.

عادةً، يبدأ انفجار السائل المغلي المتمدد (BLEVE) بوجود سائل في وعاء عند درجة حرارة أعلى من درجة غليانه عند الضغط الجوي. العديد من المواد التي تُخزن عادةً في صورة سوائل، مثل ثاني أكسيد الكربون والبروبان والغازات الصناعية الأخرى، تكون درجة غليانها أقل من درجة حرارة الغرفة عند الضغط الجوي. في حالة الماء ، قد يحدث انفجار السائل المغلي المتمدد إذا سُخّن وعاء الضغط إلى ما يزيد عن 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت) . يجب أن يكون هذا الوعاء، نظرًا لضغط الماء المغلي فيه، قادرًا على احتواء الماء السائل عند درجات حرارة عالية جدًا.  

إذا انفجر الوعاء المضغوط، يتلاشى الضغط الذي يمنع السائل من الغليان. وإذا كان الانفجار كارثيًا، أي إذا أصبح الوعاء فجأةً غير قادر على تحمل أي ضغط، فإن السائل سيرتفع إلى درجة حرارة أعلى بكثير من درجة غليانه. وهذا يؤدي إلى تبخر جزء من السائل بشكل فوري مع تمدد سريع للغاية. وبحسب درجات الحرارة والضغوط ونوع المادة، قد يكون التمدد سريعًا لدرجة تُصنف معه كانفجار ، قادر على إلحاق أضرار جسيمة بالمحيط.

على سبيل المثال، قد يتم ضغط خزان ماء سائل مضغوط عند درجة حرارة 350 درجة مئوية (662 درجة فهرنهايت) إلى 10 ميجا باسكال (1500 رطل لكل بوصة مربعة) فوق الضغط الجوي (أو الضغط المقاس). إذا انفجر الخزان، فسيوجد لفترة وجيزة حجم من الماء السائل عند:    

• الضغط الجوي
• درجة حرارة 350 درجة مئوية (662 درجة فهرنهايت) .  

عند الضغط الجوي، تبلغ درجة غليان الماء 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت) . لا يوجد الماء السائل عند درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت) . في تلك اللحظة، يغلي الماء ويتحول إلى بخار بشكل انفجاري، ويشغل الماء السائل المتحول إلى غاز عند درجة حرارة 350 درجة مئوية (662 درجة فهرنهايت) حجمًا أكبر بكثير (حوالي 1600 ضعف) مما كان عليه في حالته السائلة، مما يتسبب في انفجار بخاري. يمكن أن تحدث مثل هذه الانفجارات عندما يتسرب الماء شديد السخونة من غلاية عبر شق فيها، مما يؤدي إلى انفجارها .       

يحدث تبخر السائل الذي يؤدي إلى انفجار سائل متمدد ومكثف (BLEVE) عادةً في غضون 1  مللي ثانية بعد فقدان كارثي للاحتواء. ^{[ 7 ]}

نظرية حد التسخين الفائق

لكي يحدث انفجار سائل مغلي ومتمدد (BLEVE)، يجب أن يكون السائل المغلي شديد التسخين عند فقدانه من الحاوية. على سبيل المثال، عند ضغط يقارب 1 ميجا باسكال (150 رطل لكل بوصة مربعة) ، يغلي الماء عند 177 درجة مئوية (351 درجة فهرنهايت) . لن يُحدث الماء شديد التسخين المنطلق من وعاء مغلق في هذه الظروف انفجار BLEVE، حيث لا يمكن حدوث تكوّن متجانس لفقاعات البخار. ^{[ 8 ]} لا يوجد إجماع حول الحد الأدنى لدرجة الحرارة التي يحدث عندها انفجار BLEVE. الصيغة التي اقترحها روبرت ريد للتنبؤ به هي:    

${\displaystyle T_{\text{min,BLEVE}}=0.895\ T_{\text{C}}}$

حيث T_{_C} هي درجة الحرارة الحرجة للسائل (معبر عنها بالكلفن ). وتُعطى درجات حرارة الانفجار السائب المتمدد (BLEVE) الدنيا لبعض السوائل، بناءً على هذه الصيغة، كما يلي: ^{[ 9 ]}

مادة	T min,BLEF
	ك	درجة مئوية	درجة فهرنهايت
ماء	579	306	583
الأوكتان العادي	509	236	457
ن -هبتان	483	210	410
ن -هكسان	454	181	358
ن -بنتان	421	148	298
إيثيل إيثر	418	145	293
الفوسجين	407	134	273
البيوتان العادي	381	108	226
الكلور	375	102	216
الأمونيا	363	90	194
البروبان	331	58	136
البروبيلين	327	54	129
الإيثان	273	0	32
ثاني أكسيد الكربون	272	-1	30
الإيثيلين	253	-20	-4
الميثان	171	-102	-152

بحسب ريد، يحدث انفجار التمدد السائل المغلي المتمدد (BLEVE) بشكل عام عندما يتجاوز التمدد "منحنى حد التسخين الفائق". في نموذج ريد، يمثل هذا المنحنى منحنى الانفصال الطوري للسائل كما هو موضح في مخطط الضغط-درجة الحرارة، وبداية انفجار التمدد السائل المغلي المتمدد هي مظهر من مظاهر الغليان الانفجاري ، حيث يتم تجاوز منحنى الانفصال الطوري "من الأعلى"، أي عن طريق انخفاض مفاجئ في الضغط. ومع ذلك، لم يتم إثبات وجود علاقة مباشرة بين حد التسخين الفائق ومنحنى الانفصال الطوري تجريبياً. في حالات انفجار التمدد السائل المغلي المتمدد العملية، قد يؤثر عطل وعاء الضغط بشكل حاسم على كيفية حدوث التمدد، مما قد يتسبب في حدوث موجات ضغط وعدم تجانس. بالإضافة إلى ذلك، قد يحدث تدرج في السائل نتيجة لاختلافات درجة الحرارة المحلية. لهذا السبب، من الممكن أن يحدث انفجار التمدد السائل المغلي المتمدد عند درجات حرارة أقل من تلك المتوقعة باستخدام معادلة ريد. ^{[ 10 ]}

غالبًا ما تحدث انفجارات السوائل المغليّة والمنفوخة (BLEVEs) نتيجة حريق خارجي بالقرب من خزان التخزين، مما يؤدي إلى تسخين محتوياته وتراكم الضغط. ورغم أن الخزانات مصممة عادةً لتحمّل ضغطًا عاليًا، إلا أن التسخين المستمر قد يُضعف المعدن ويؤدي في النهاية إلى انهياره. إذا سُخّن الخزان في منطقة خالية من السائل (مثل قرب قمته)، فقد ينفجر بسرعة أكبر لأن السائل المغلي لا يُبرّد تلك المنطقة. عادةً ما تُجهّز أوعية الضغط بصمامات أمان لتصريف الضغط الزائد، ولكن قد ينهار الخزان إذا لم يُفرّغ الضغط بسرعة كافية. ^{[ 1 ]} يُصمّم وعاء الضغط لتحمّل الضغط المُحدّد لصمامات الأمان، ولكن فقط إذا لم تضعف سلامته الميكانيكية كما قد يحدث في حالة الحريق المُحيط. ^{[ 12 ]} في حالة الحريق المُحيط، تشتعل الأبخرة القابلة للاشتعال المنبعثة في انفجار السوائل المغليّة والمنفوخة عند إطلاقها، مُشكّلةً كرة نارية. قد يكون سبب الحريق المُحيط هو تسرب سائل قابل للاشتعال من الخزان نفسه، أو من مصدر خارجي، بما في ذلك التسربات من الخزانات والمعدات المجاورة. فعلى سبيل المثال، انفجرت عربات صهريجية للسكك الحديدية تحت تأثير لهب نفاث من صمام التنفيس المفتوح لعربة صهريجية أخرى خرجت عن مسارها . ^{[ 13 ]}

تتمثل الآثار المدمرة الرئيسية لانفجار السائل المتمدد في ثلاثة أمور: الموجة الانفجارية الناتجة عن الانفجار؛ وقذف الشظايا أو المقذوفات من وعاء الضغط؛ والإشعاع الحراري الناتج عن كرة اللهب، إن وجدت. ^{[ 12 ]}

تميل الدبابات الأسطوانية الأفقية ("الرصاصة") إلى الانفجار طوليًا. يتسبب هذا في اندفاع الدبابة المنفجرة وشظاياها كالصواريخ لمسافات طويلة. ^{[ 14 ]} في فيزين ، بلغ وزن ثلاث من الشظايا المندفعة أكثر من 100  طن، وقُذفت لمسافة تتراوح بين 150 و350 مترًا (490-1150 قدمًا) من مصدر الانفجار. وقطعت إحدى دبابات الرصاصة في سان خوانيكو مسافة 1200 متر (0.75 ميل) في الهواء قبل أن تهبط، وربما تكون هذه أبعد مسافة قطعتها قذيفة BLEVE على الإطلاق. ^{[ 15 ]} يمكن أن تصطدم الشظايا بدبابات أو معدات أخرى، مما قد يؤدي إلى انتشار متسلسل للحادث. ^{[ 7 ]}  

يمكن أن ترتفع الكرات النارية إلى ارتفاعات شاهقة فوق سطح الأرض. ^{[ 14 ]} وهي كروية الشكل عند تشكلها، وترتفع من الأرض على هيئة فطر . ^{[ 7 ]} قُدِّر قطر الكرات النارية في سان خوانيكو بما يتراوح بين 200 و300 متر (660-980 قدمًا) ، واستمرت لمدة 20 ثانية تقريبًا. يمكن لمثل هذه الحرائق الهائلة أن تُصيب الناس على مسافات تصل إلى مئات الأمتار (على سبيل المثال، 300 متر (980 قدمًا) في فيزين و 400 متر (1300 قدم) في سان خوانيكو). ^{[ 14 ]}  

من المخاطر الإضافية الناجمة عن انفجار كرة اللهب المصاحب لانفجار الغاز المتمدد المغلي (BLEVE) تكوّن حرائق ثانوية، نتيجة التعرض المباشر للإشعاع الحراري لكرة اللهب، أو حرائق البرك الناتجة عن الوقود غير المحترق داخل كرة اللهب، أو تناثر شظايا الخزانات المشتعلة. ^{[ 15 ] [ 7 ]} ومن الآثار الثانوية الهامة الأخرى انتشار سحابة من الغازات السامة، إذا كانت الأبخرة المتسربة سامة ولا تشتعل عند انطلاقها. ^{[ 7 ]} يُعد الكلور والأمونيا والفوسجين أمثلة على الغازات السامة التي تعرضت لانفجار BLEVE في حوادث سابقة ، مما أدى إلى تكوين سحب سامة. ^{[ 7 ]}

• صيانة خزانات الضغط لتجنب التلف أو التآكل ^{[ 16 ]}
• تخفيف الضغط الطارئ ^{[ 6 ]}
• صمامات تخفيف الضغط ^{[ 17 ]}
• الحماية السلبية من الحرائق ^{[ 17 ] [ 16 ]}
• التبريد برذاذ الماء ^{[ 17 ] [ 16 ]}

تشمل حوادث انفجار الغازات المسيلة للدموع البارزة ما يلي:

• 13 ديسمبر 1926، سان أوبان ، فرنسا - تسبب انفجار غاز الكلور المتمدد (BLEVE) الذي يزن 25 طنًا في مقتل 19 شخصًا، في أول حادثة تُعرف باسم انفجار بخار سائل مغلي متمدد. ^{[ 18 ] [ 19 ]}
• في 24 ديسمبر 1939، زارنيشتي ، رومانيا - انفجرت عربة صهريج قطار تحتوي على خليط من البيوتادين (80%) والبيوتين (20%)، مما أدى إلى انفجار كرة نارية. أسفر الانفجار عن مقتل 60 شخصًا. ^{[ 18 ] [ 20 ]}
• 29 يوليو 1943، لودفيغسهافن ، ألمانيا - انفجرت عربة صهريج الكلور في مصنع BASF ، مما أسفر عن مقتل 57 شخصًا. ^{[ 18 ] [ 21 ]}
• 28 يوليو 1948، لودفيغسهافن، ألمانيا - انفجرت عربة صهريج أخرى في نفس المصنع، هذه المرة تحتوي على ثنائي إيثيل الإيثر ، مما أسفر عن مقتل 209 شخصًا. ^{[ 18 ] [ 22 ] [ 23 ]}
• في 7 يوليو 1951، نيوارك  ، نيو جيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية - انفجرت سبعون خزاناً من غاز البترول المسال، بإجمالي 2600 طن، في ميناء نيوارك . ولم يسفر الحادث عن أي وفيات. ^{[ 18 ] [ 24 ]}
• 8 يناير 1957، مونتريال ، كيبيك، كندا - في مصفاة تابعة لشركة شل  ، انفجرت 5100 طن من غاز البترول المسال المخزنة في عدة خزانات، مما أسفر عن وفاة شخص واحد. ^{[ 7 ] [ 25 ] [ 26 ]}
• 28 مارس 1960، غلاسكو ، اسكتلندا، المملكة المتحدة - حريق مستودع ويسكي شارع تشيبسايد : اندلع حريق في مستودع يخزن 3900  طن من الويسكي ، حيث تعرضت عدة براميل لانفجارات غازية متمددة. وبلغ عدد الضحايا 19 قتيلاً. ^{[ 27 ]}
• 4 يناير 1966، فيزين ، فرنسا - كارثة فيزين  : انفجر 1000 طن من غاز البترول المسال في مصفاة تابعة لشركة إلف ، مما أسفر عن 18 حالة وفاة. ^{[ 18 ]}
• في 21 يونيو 1970، في مدينة كريسينت سيتي بولاية إلينوي، انحرف قطار شحن تابع لشركة توليدو، بيوريا، وويسترن للسكك الحديدية، كان متجهاً شرقاً ، عن مساره. كان القطار يتألف من 109 عربات، عشر منها تحمل غاز البروبان السائل، الذي اشتعل بسرعة وأدى إلى انفجارات عديدة. دُمّر جزء كبير من وسط المدينة، ولكن لحسن الحظ، لم تقع أي وفيات.
• 30 مارس 1972، ريو دي جانيرو ، البرازيل - انفجار ريدوك عام 1972 : انفجرت 1000  طن من غاز البترول المسال في مصفاة، مما أسفر عن مقتل 28 شخصًا. ^{[ 18 ] [ 28 ]}
• 5 يوليو 1973، كينغمان ، أريزونا، الولايات المتحدة الأمريكية - انفجار كينغمان : انفجرت عربة صهريج محملة بغاز البترول المسال، مما أسفر عن 13 حالة وفاة. ^{[ 18 ] [ 29 ]}
• 8 ديسمبر 1977، كارتاخينا ، كولومبيا - انفجر مفاعل معالجة في انفجار غاز الأمونيا المتمدد والمغلي مما أسفر عن مقتل 30 شخصًا. ^{[ 18 ] [ 30 ]}
• 23 فبراير 1978، ويفرلي ، تينيسي، الولايات المتحدة الأمريكية - انفجار عربة صهريج ويفرلي : انفجرت عربة صهريج غاز البترول المسال، مما أسفر عن مقتل 16 شخصًا.
• 11 يوليو 1978، ألكانار ، إسبانيا - كارثة لوس ألفاكيس : في أسوأ حادثة انفجار صهريج غاز سائل متمدد (BLEVE) على الإطلاق، وحادث سير متعلق بمواد خطرة، تعرضت شاحنة محملة بـ 25  طنًا من البروبيلين لعطل ميكانيكي بجوار موقع تخييم مكتظ. أسفر الانفجار عن مقتل 216 شخصًا.
• 30 مايو 1978، مدينة تكساس ، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية - انفجرت عدة خزانات تخزين تحتوي على 1500  طن من غاز البترول المسال، مما أسفر عن مقتل سبعة أشخاص. ^{[ 18 ] [ 31 ]}
• في 30 أغسطس 1972، في غود هوب ، لويزيانا، الولايات المتحدة الأمريكية، حدث انفجار غاز متمدد سائل (BLEVE) إثر تصادم سفينة الشحن " إنكا توباك يوبانكي" مع بارجة محملة بالبيوتان تُدعى " باناما سيتي" . وبلغ عدد الضحايا 12 شخصًا. ^{[ 18 ] [ 32 ]}  
• 1 أغسطس 1981، سيريتوس ، سان لويس بوتوسي، المكسيك - انفجرت عربة صهريج قطار تحمل الكلور، مما أسفر عن 29 حالة وفاة. ^{[ 18 ] [ 33 ]}
• 23 يوليو 1984، روميوفيل ، إلينوي، الولايات المتحدة الأمريكية - أسفرت كارثة مصفاة النفط في روميوفيل عن مقتل 15 شخصًا. ^{[ 7 ]}
• 19 نوفمبر 1984، سان خوان إكسهواتيبك ، المكسيك - كارثة سان خوانيكو : في أسوأ حادثة انفجار غاز البترول المسال على الإطلاق، وواحدة من أكثر الكوارث الصناعية فتكًا، لقي أكثر من 500 شخص حتفهم عندما ضربت سلسلة من انفجارات غاز البترول المسال محطة تخزين تابعة لشركة بيمكس . ^{[ 18 ] [ 34 ]}
• 28 يناير 1986، فوق جزيرة ميريت ، فلوريدا، الولايات المتحدة الأمريكية - كارثة مكوك الفضاء تشالنجر : نتج تفكك المركبة الفضائية عن انفجار غاز الهيدروجين والأكسجين السائل في حجرات الخزانات الخارجية . ^{[ 18 ] [ 35 ]}
• 23 ديسمبر 1988، ممفيس ، تينيسي، الولايات المتحدة الأمريكية - أسفرت كارثة شاحنة نقل غاز البترول المسال في ممفيس عن مقتل تسعة أشخاص. ^{[ 36 ]}
• 19 أبريل 1993، واكو ، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية - كان أحد العوامل المساهمة في تداعيات حصار واكو هو انفجار أسطوانة غاز البترول المسال الناتج عن تدخل مكتب التحقيقات الفيدرالي . ^{[ 37 ]}
• 4 مارس 1994، ويواويغا ، ويسكونسن، الولايات المتحدة الأمريكية - حادث خروج القطار عن مساره في ويواويغا ، بدون وفيات.
• 22 يونيو 2002، تيفيسا ، إسبانيا - في أول حادثة انفجار غاز طبيعي مسال (LNG) من نوع BLEVE تم الإبلاغ عنها على الإطلاق، انفجرت شاحنة صهريج. ولم يمت سوى السائق. ^{[ 38 ]}
• 10 أغسطس 2008، تورنتو ، أونتاريو، كندا - أسفر انفجار غاز البروبان في تورنتو، في مصنع صن رايز للغازات الصناعية، عن مقتل شخصين. ^{[ 39 ]}
• 27 أغسطس 2012، تشالا ، الهند - كارثة شاحنة صهريج غاز البترول المسال في تشالا : تسبب حادث سير لشاحنة صهريج غاز البترول المسال في ولاية كيرالا في مقتل 20 شخصًا من المارة.
• 13 يونيو 2013، غايسمار ، لويزيانا، الولايات المتحدة الأمريكية - أسفر انفجار مصنع ويليامز أوليفينز عن مقتل اثنين من عمال المصنع عندما انفجر مبادل حراري يعمل بالبروبان. ^{[ 40 ]}
• 21 يوليو 2014، ليسي ، تركيا - تسبب انفجار شاحنة صهريج غاز البترول المسال في مقتل 34 شخصًا. ^{[ 41 ]}
• 6 أغسطس 2018، بولونيا ، إيطاليا - لقي شخصان مصرعهما في انفجار بورغو بانيغالي ، وهو انفجار شاحنة صهريج غاز البترول المسال ناجم عن حادث سير. ^{[ 42 ]}

• انفجار غلاية
• انفجار بخاري
• انفجار
• غليان متفجر
• انتقال طور سريع

روبرتس، مايكل و. (2000). "تحليل حوادث انفجار البخار المتمدد للسائل المغلي (BLEVE) في مواقع وزارة الطاقة الأمريكية" (ملف PDF) . مجموعة مقاولي منشآت الطاقة (EFCOG) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 20 أكتوبر 2012.

• انفجار خزانات البروبان - وصف الظروف اللازمة لحدوث انفجار خزان البروبان.
• عرض BLEVE التجريبي على YouTube – عرض BLEVE التجريبي الذي يتم التحكم فيه
• انفجارات ضخمة على يوتيوب - فيديو لانفجارات غاز البروبان والأيزوبيوتان المتفجرة نتيجة خروج قطار عن مساره في ميردوك، إلينوي (3 سبتمبر 1983)
• حادث طريق موسكو الدائري على يوتيوب – انفجارات عشرات أسطوانات غاز البترول المسال بعد حادث سير في موسكو
• انفجار غاز البروبان على يوتيوب – انفجار غاز البروبان الناتج عن حريق مستودع البروبان في تورنتو
• فيديو تدريبي لموظفي الاستجابة للطوارئ (مؤرشف) من قبل وزارة النقل الكندية .