W wielu sytuacjach związanych np. z procesami produkcyjnymi korzysta się z substancji łatwo zapalnych, takich jak: benzyna, alkohole, eter. Wiąże się to z możliwością przenikania ich oparów do otaczającej przestrzeni i tworzenia z powietrzem mieszanin wybuchowych. Podobne zagrożenie stwarza pył towarzyszący obróbce ciał stałych lub produkcji materiałów sypkich. Wykonywania prac w takich warunkach wymaga posługiwania się narzędziami o specjalnych cechach.
Tam, gdzie używane są niebezpieczne, łatwopalne i wybuchowe materiały, względy bezpieczeństwa zabraniają używania narzędzi stalowych, które mogą iskrzyć. Dlatego też opracowano narzędzia, które mogą je zastąpić. Trzeba tu jednak pogodzić dwa przeciwstawne wymagania – z jednej strony narzędzia nieiskrzące powinny być zbudowane z materiału o możliwie jak najniższej twardości w stosunku do twardości materiału obrabianego, ale takie miękkie narzędzie ma z natury dużo niższą trwałość, co szczególnie uwidacznia się w przypadku obróbki mechanicznej.
Obecnie dzięki zastosowaniu nowoczesnych stopów uzyskujemy dobre parametry użytkowe przy zachowaniu wymogów bezpieczeństwa. Narzędzia z nich wykonane mają podstawową cechę, czyli nieiskrzenie, i dodatkowo są antymagnetyczne. Również często są odporne na korozję w tym na działanie wody morskiej.
Narzędzia takie są wykonane z różnych stopów, z których najpopularniejsze to stopy miedzi. Pożądanymi cechami charakteryzują się stopy miedź-beryl, zwane brązami berylowymi. Jest to materiał niemagnetyczny o wytrzymałości 6 razy większej od czystej miedzi. Są też narzędzia ze stopów miedzi o bardzo dobrych parametrach, ale niezawierające berylu. Różnorodność narzędzi wykonanych z tego typu materiałów jest bardzo duża – od łopat do zbierania łatwopalnych cieczy przez klucze różnego typu i rodzaju, piłki, szczotki, tarcze druciane, nożyce, tarcze szlifierskie. Praktycznie każde narzędzie ręczne ma swój odpowiednik w wykonaniu nieiskrzącym.
Z berylem i bez
Obecnie narzędzia nieiskrzące ma w swojej ofercie wielu producentów. Wielu używa stopów brązu, ale część wykorzystuje do produkcji stopy miedzi zawierające beryl. Poprawia on znacznie użytkowe właściwości otrzymywanych stopów. Tlenek berylu odkrył już w 1798 r. francuski chemik Louis Nicolas Vauquelin, lecz dopiero w 1828 r. pierwiastek wyodrębnili chemicy: Niemiec Friedrich Wöhler i Francuz Antoine-Alexandre-Brutus Bussy. Zastosowanie dodatku berylu do stopów miedzi podnosi twardość i odporność narzędzi, co przekłada się na ich dłuższą żywotność i daje wymierne oszczędności użytkownikom, mimo ponoszenia wyższego kosztu zakupu narzędzi.
W przypadku narzędzi firmy Endres Tools stosowane są stopy brązu z dodatkiem aluminium, niklu, żelaza i manganu o wytrzymałości 750–850 N/mm2, granicy plastyczności 450–550 N/mm2 przy twardości 200–250 w skali Brinell. W zakresie stopów miedzi z dodatkiem berylu, niklu i kobaltu jest to wytrzymałość 1140–1310 N/mm2, granica plastyczności 840–860 N/mm2 przy twardości 310–360 w skali Brinell.
Belzer produkuje narzędzia nieiskrzące ze stopów zawierających beryl. Twardość stopu miedzi i berylu używanego do produkcji narzędzi przez tę firmę to wytrzymałość około 1150 N/mm2 twardość 340 Brinell i 36 wg skali Rockwella (HRC).
Jednym z najbardziej znaczących producentów narzędzi nieiskrzących jest amerykański Ampco. Narzędzia tej firmy nie są wykonywane ze stopów zawierających beryl. Dane techniczne stopu narzędzi Ampco to: aluminium 10%, żelazo 2,5%, nikiel 5%, mangan 1,5%, inne 0,5% oraz miedź 80,5%. Twardość materiału wg skali Brinella (BHN) wynosi 210, twardość materiału wg Rockwella (HRC) wynosi 83 B, wytrzymałość na rozciąganie (UTS) wynosi 717 MPa, a granica plastyczności 0,5% wynosi 334 MPa. Taki stop ma zarówno dość znaczną twardość, jak też jest stosunkowo plastyczny. Oczywiście nie generuje występowania iskier w kontakcie mechanicznym, w tym również z materiałami twardszymi od siebie. Narzędzia nieiskrzące i niemagnetyczne zostały wprowadzone na rynek przez firmę Ampco Metal w 1922 roku.
Opracowane przez Ampco stopy są dobierane specjalnie pod kątem zastosowania w konkretnego rodzaju narzędziach. Obecnie Ampco Metal produkuje najszerszą z dostępnych gamę bezpiecznych narzędzi i jak mówi inżynier Jakub Pieróg, specjalista do spraw bezpieczeństwa pożarowego i dyrektor techniczny w firmie SUPOBER, na narzędzia nieiskrzące Ampco firma udziela dożywotniej gwarancji, co w przypadku tak cennych narzędzi daje komfort zakupu i użytkowania. Narzędzia nieiskrzące Ampco zostały przebadane i dopuszczone do stosowania między innymi przez Główny Instytut Górnictwa w Katowicach.
Zgodność z normami
Wraz z wejściem Polski do Unii Europejskiej zaczęły obowiązywać unijne normy dla urządzeń wprowadzanych i eksploatowanych w tzw. strefach zagrożenia wybuchem. Podstawową normą w tym zakresie jest dyrektywa 94/9/EC (ATEX Directive – strefa zagrożona wybuchem, ATEX – z francuskiego ATmosphere EXplosible) określa najbardziej podstawowe wymagania, jakie musi spełniać produkt przeznaczony do stosowania w strefach zagrożonych wybuchem. W Polsce wprowadziło ją rozporządzenie ministra gospodarki z 22 grudnia 2005 r. (implementacja dyrektywy ATEX 95). Zasadniczym celem dyrektywy ATEX jest całkowita eliminacja lub maksymalne zmniejszenie ryzyka, jakie wiąże się ze stosowaniem dowolnego produktu w obszarach, w których może występować atmosfera grożąca wybuchem, określana jako Ex. Od 1 lipca 2003 r. wszystkie produkty do sprzedaży na rynku Unii Europejskiej muszą być zgodne z dyrektywą 94/9/EC.
Stosowanie prostych narzędzi na stanowiskach pracy, na których może wystąpić atmosfera wybuchowa, też podlega ograniczeniom. W przestrzeniach zagrożonych wybuchem nie należy stosować narzędzi mogących wytwarzać iskry. Wśród narzędzi, które mogą być źródłem iskier, rozróżnia się narzędzia mogące wytwarzać w czasie stosowania jedynie pojedyncze iskry (śrubokręty, klucze), jak i narzędzia, które mogą wytwarzać w czasie stosowania snop iskier (szlifierki, piły). Na stanowiskach pracy, na których występują strefy 0 lub 20, nie są dopuszczone żadne narzędzia mogące wytwarzać iskry.
Obowiązuje też dyrektywa ATEX137, określająca wymogi bezpieczeństwa związane ze stanowiskami pracy w strefach zagrożonych wybuchem. To równocześnie powód wzrostu zainteresowania nieiskrzącymi narzędziami ręcznymi na rynku. Chodzi o to, by takie stanowiska pracy wyposażać w atestowane bezpieczne narzędzia. Powszechne używanie narzędzi nieiskrzących wszędzie tam, gdzie występuje zagrożenie wybuchem, powinno się przyczynić do podniesienia poziomu bezpieczeństwa w firmach produkcyjnych.
Jeśli narzędzie ma być użytkowane w strefach zagrożonych wybuchem lub pożarem, musi spełniać wymogi dyrektywy ATEX. Producenci muszą przedstawić odpowiednie atesty dotyczące ich produktów. Najlepiej, jeśli informacje, w jakiej strefie bezpieczeństwa dane narzędzie może być używane, są umieszczone bezpośrednio na narzędziu. Tak robi firma CS Unitec Norwalk przez grawerowanie oznaczeń laserem na samych narzędziach zgodnie z przeznaczeniem, na przykład dla stref Ex 0, 1 i 2 (palny gaz, pary palnych substancji, mgły), strefy 20, 21 i 22 (pył zapalny) czy strefy M1 i M2 w górnictwie. To umożliwia łatwą kontrolę, czy dane narzędzie znajduje się w miejscu, w którym powinno być używane.
Po wejściu Polski do Unii Europejskiej i zmianie przepisów na naszym rynku pojawiły się narzędzia nieiskrzące, które wcześniej nie spełniały polskich norm. Jak mówi Robert Depa-Kwartnik z firmy P.H.U.
RoYale, niestety niekiedy narzędzia te – czy to rodzimych producentów, czy importowane – były „mniej lub bardziej” nieiskrzące, bo nikt już tego nie kontrolował. Dlatego też firma RoYale przyjęła zasadę, że klientom poleca np. wyroby firmy Endres Tools, której narzędzia w przeszłości zostały przebadane w Kopalni Doświadczalnej Barbara i spełniały polskie normy. Daje to klientom pewność co do ich właściwości i jakości.
W USA funkcjonuje również wiele przepisów dotyczących bezpieczeństwa w miejscach zagrożonych wybuchem. Producenci dostosowują się do wymogów USFA/FEMA (U.S. Fire Administration / Federal Emergency Management Agency), OSHA (Occupational Safety & Health Administration), GSA i związanych z wojskiem.
Warto wiedzieć
Jeśli w powietrzu stężenie czynnika palnego jest powyżej dolnej granicy wybuchowości, powstaje mieszanina wybuchowa. Może ona być zapalona lub pobudzona do wybuchu, przez różne czynniki zewnętrzne, takie jak: iskry w obwodach elektrycznych, wyładowania elektryczności statycznej czy iskry pochodzenia mechanicznego. Choć każda niesie z sobą energię, największą zdolność zapalenia mieszanin wybuchowych mają iskry elektryczne. Jest to wynikiem towarzyszenia ich powstawaniu wielu zjawisk ułatwiających zapalenie mieszaniny, takich jak jonizacja. Dlatego też wiele substancji chemicznych zmieszanych z powietrzem łatwo ulega zapaleniu przez iskry elektryczne, co nie ma miejsca przy ekspozycji na iskry mechaniczne.
Należy pamiętać, że narzędzia wykonane ze stopów dobrego przewodnika, jakim jest miedź, wcale nie muszą być zaklasyfikowane jako antystatyczne, nawet jeśli są wykonane ze stopów zawierających duży jej procent. Dlatego nie należy ich używać tam, gdzie mogą mieć bezpośredni kontakt z acetylenem ze względu na możliwość tworzenia się wybuchowego acetylenku miedzi.
Pomimo wysokiej jakości stopów wykorzystywanych do produkcji narzędzi nieiskrzących są one bardziej miękkie i równocześnie dużo droższe od standardowych. Dlatego powinny być użytkowane z zachowaniem ostrożności. Oczywiście korzystanie z narzędzi nieiskrzących nie może być uważane za jedyne zabezpieczenie przed możliwością eksplozji.
W ofertach handlowych związanych z narzędziami nieiskrzącymi ich stosunkowo wysoką cenę rekompensują specjalne warunki gwarancyjne, w tym na przykład dożywotniej gwarancji. Producenci oferują też specjalne usługi związane z kontrolą jakości. W firmie Endres Tools to możliwość wykupienia dodatkowej kontroli materiału i wykonania narzędzia, takiej jak: prześwietlenie każdego produktu promieniami rentgena, by wykluczyć nierównomierność materiału, czy dokładne sprawdzenie powierzchni narzędzia w celu wykrycia na przykład ubytków.
Na co zwracać uwagę przy zakupie takich narzędzi? Oczywiście priorytetem przy zakupie tego typu narzędzi powinno być bezpieczeństwo zarówno ludzi, jak i mienia. Tu każdy musi stawiać zawsze wysokie wymagania. Jak mówi inż. Jakub Pieróg, warte polecenia są narzędzia certyfikowane przez odpowiednie jednostki, które są zgodne z regulacjami, takimi jak: dopuszczenie Factory Mutual Research dla rozdziału 7910, Narzędzia Nieiskrzące, dla wszystkich narzędzi produkowanych w USA. W przypadku narzędzi Ampco jest takie dopuszczenie dla wszystkich stopów stosowanych w różnych zakładach produkcyjnych Ampco. Mają one też pozytywną opinię i atest Instytutu Barbara z Katowic, Ostrava – Radvanice Coal S.R.I Zakład doświadczalny nr 214, Centro Studi e Controlli Monte Porzio Catone (Rzym) i spełniają normy NATO (tu na przykład też pod względem właściwości antymagnetycznych) ze specjalnymi dopuszczeniami dla Wielkiej Brytanii, Niemiec i Holandii. Na pewno warto skierować uwagę na firmy, które od wielu lat dostarczają takie narzędzia na rynek i specjalizują się w tego typu wyrobach. Ważną cechą braną pod uwagę przy zakupie powinna być też odporność na korozję i posiadanie dobrych właściwości antymagnetycznych.
Ze względu na specyfikę zastosowań narzędzia nieiskrzące muszą być stosunkowo bardziej miękkie niż zwykłe narzędzia, odporne na ścieranie, a jednocześnie powinny być wytrzymałe. Przy wyborze warto zwrócić uwagę i porównać materiał (skład stopu), z jakiego są wykonane, właściwości fizyczne i mechaniczne (producenci, którzy nie mają nic do ukrycia, udostępniają takie dane w swoich katalogach bądź na żądanie). Dla przykładu doskonałe właściwości mają narzędzia wykonane ze stopów brązu specjalnego i miedzio-berylu, a wprost przeciwnie zachowują się narzędzia z miedzi elektrolitycznej.
Trzeba się zgodzić z opinią, że na bezpieczeństwie się nie oszczędza. Dlatego koszty należy ograniczać w innych dziedzinach. Narzędzia nieiskrzące mają to do siebie, że oszczędzanie na nich może przynieść dużo większe straty niż oszczędzanie na zwykłych narzędziach, jak uważa Robert Depa-Kwartnik. Kupując tanie (tańsze) narzędzia nieznanych firm, zwiększymy ich zużycie ze względu na niską jakość oraz, co najważniejsze, możemy nieświadomie zwiększyć zagrożenie w miejscu ich stosowania przez niepewne lub niskie i niesprawdzone właściwości. Przy wyborze produktu powinniśmy zwrócić uwagę na cenę, jeśli jest ona zbyt niska w porównaniu z innymi producentami, to na pewno nie będą porównywalne jakościowo. Zawsze można zapytać dostawcę lub importera, czy narzędzia miały w przeszłości polski certyfikat. Wyznacznikiem przy wyborze dobrego produktu może być również wielkość asortymentu danego producenta – im więcej, tym lepiej. By zaoszczędzić na narzędziach nieiskrzących, raczej trzeba wybrać lepsze niż tańsze.
Autor: Bohdan Szafrański
