www.osh.org.il אוגוסט 2010

סיבות לדליפות  מתוך מכלי צובר בינוניים (IBC) במפעלים כימיים: ניתוח אירועים

מאת: ליבי קוסקס *

מכלי צובר בינוניים [Intermediate Bulk Container-IBC] נמצאים בשימוש רחב בתעשייה לצורכי ניטול של חומרים מסוכנים ולא מסוכנים כאחד. ככל שהשימוש בכלי קיבול זה הולך וגובר כך עולה מספר התקלות [דליפות ודליקות] הקשורות ב-IBC. המאמר בוחן את הנסיבות לתקלות במפעל כימי גדול בבריטניה. הוא מבוסס על דיווחי  תאונות וכמעט  תאונות, על ראיונות עם העובדים וצוותי חירום במפעל. המאמר מגדיר את הסיבות לתאונות IBC ומתייחס לכל צורות השימוש בכלי קיבול זה: הובלה, אחסנה זמנית וקבועה, אחסנת פסולת ושימוש תהליכי.

המאמר מתייחס ל-IBC בקיבולת של 1000 ליטר במגוון צורות התכנון.

מבוא: השימוש במכל צובר בינוני בתעשייה

שימוש בכלי קיבול זה נפוץ מאוד בתעשייה, היות והוא מאפשר העברה יעילה של כמויות חומר קטנות יחסית בין הספקים, יצרנים, משתמשים ומסביב לאתרים. ה-IBC מיוצרים במגוון רחב של גדלים, צורות, חומרים ומאפיינים המאפשרים לתת מענה לצרכים הספציפיים של המשתמשים. ניתן לרכוש אותם כמוצר סטנדרטי או כמוצר שתוכנן לשימוש ייחודי. ה-IBC המתוכננים לשימושים ייחודיים הם יקרים יותר ולרוב מנוצלים להובלות קבועות וסדירות של החומרים בתוך או בין האתרים.

ה-IBC הסטנדרטיים מיועדים בדרך כלל להובלות בודדות ולא לשימוש כבד. לעתים קרובות משתמשים בהם להספקת החומרים למשתמשים. בדרך כלל, בזמן הספקת החומר למשתמש הספק אוסף את ה-IBC הריקים לשימוש חוזר לאחר ניקוי ובדיקה.

עקרונות תכנון ה-IBC

שלמות של ה-IBC תלויה בשלושה מרכיבים חיוניים:

1. משטח המאפשר להעביר את מכל ה-IBC באמצעות מלגזה. המשטח עשוי, בדרך כלל,  מעץ, מחומר פלסטי או מפלדה. המשטחים העשויים מעץ נתונים יותר לפגיעה מכנית. למשטחים העשויים מחומר פלסטי או מפלדה אורך חיים ארוך יותר אך התנגדות חיכוך מגע נמוכה, מה שעלול לגרום להחלקה בזמן ניטול ה-IBC ע"י המלגזה. כמו כן, המשטחים העשויים ממתכת עלולים ליצור ניצוצות בזמן מגע עם משטחים קשים, כגון בטון.
2. מכל המכיל חומר כימי.  לעתים קרובות, הוא עשוי מחומר פלסטי שקוף: קל, חזק ונוח לייצור. לעתים, משתמשים גם בחומר פלסטי צבעוני לשימושים ספציפיים, לדוגמה, להבדיל בין סוגים שונים של כימיקלים.  השימוש בחומר פלסטי שחור נועד להקטין פגיעה של קרני השמש בחומר הפלסטי. חומר פלסטי לבן נמצא בשימוש במדינות החמות כדי להקטין את חימום ה -IBC. בדרך כלל, בדופן העלינה של גוף המכל קיים פתח עם מכסה מוברג המיועד למילוי המכל. בבסיסו של המכל מותקן שסתום מווסת עם חיבור להנפקה של החומר מתוך המכל. מנגנון זה מושקע, בדרך כלל, בשקע מיוחד בתוך גוף המכל כדי למנוע נזק בזמן העברה. בנוסף, מותקן על השסתום מכסה מוברג לאטימה נוספת. לפעמים, מותקנים ב-IBC שסתומי לחץ פשוטים המחוברים למכל בנקודת המילוי. לרוב, ה-IBC מגיעים מהיצרן עם ציון של הנפח במכל אותו יש להשאיר פנוי לאדים לאחר מילוי החומר (Ullage). אם מחשבים את הנפח הפנוי נכון, שסתום פריקה לא יופעל במהלך הובלה שגרתית. השגיאות לגבי הנפח הפנוי הנדרש נובעות לעתים מחישוב מוטעה או כתוצאה מאי הכללתו של המשקל הסגולי של החומר בחישובי המקום הפנוי הנדרש במכל.   
3. הכלוב המתכתי המקיף את המכל שמחובר למשטח. את הכלוב מייצרים מצינורות מרותכים, מוטות רשת או דפנות העשויות ממתכת. ניתן לתכנן את הכלוב כדי להגן על ה-IBC גם מסיכוני חשמל סטטי.

הגורמים המשפיעים על מידת הסיכון הנובע מ-IBC

להלן רשימת הגורמים המשפיעים על סיכון של דליפה של חומר כימי מתוך ה-IBC:

• האופן שבו מטפלים העובדים בכלי קיבול זה.
• ה-IBC מעוברים בין האתרים השונים ונמצאים בטיפול של חברות שונות בשרשרת הספקה.
• ה-IBC מנוצלים לשימוש חוזר. יש צורך בבדיקות להבטיח כי המכלים נקיים ולא נגרם להם נזק.
• כמויות גדולות של IBC מטופלות באתרים כימיים, לעתים ע"י צוותים לא מאומנים מספיק.
• קיים רושם מוטעה כי הסיכון הנובע מ-IBC מוגבל לאור גודלם הקטן יחסית.
• לעתים קרובות, ה-IBC מאוחסנים בקבוצות באתרים מרוחקים ובלתי מאוישים. מחקר מראה כי מצב כזה מאפשר לדליקות להתפשט במהירות ובמשטחים נרחבים, תוך שחרור של חומרים דליקים/בעירים מתוך ה-IBC.

המסגרת לניתוח דרכי כשל של ה-IBC

ארבע נתיבי כשל הובחנו עבור IBC:

1. דליפת חומרים כימיים שלא באתר, אלא בזמן ההובלה בכלי רכב, בנמלים או על האניות. אירועי חירום אלה מוגבלים, לעתים, לשחרור של כמות קטנה של חומר כימי מ-IBC אחד או יותר. הדליפות מסוג זה נוטות להתרחש עקב תהליכי אריזה/ערום לקויים, תאונות בכביש או תגובות כימיות. הדליפות עלולות להוות מטרד רציני ולגרום לעיכובים בשילוח, היות והכימיקלים יכולים להתפזר בכמויות קטנות אמנם אבל על שטח נרחב. בעיות מיוחדות נוצרות כאשר מדובר בשפך של חומרים רעילים, דביקים, בעלי ריח בולט או חומרים מסוכנים לסביבה.
2. שפך של חומרים כימיים שאינם מתלקחים. דליפות מסוג זה מתרחשות באופן תדיר באתרים המטפלים בנפחים גדולים של IBC. התוצאות של הדליפות לעתים קרובות מוגבלות הודות לכמויות קטנות של חומר הנמצא ב-IBC/מספר קטן של IBC  המעורבים באירוע, ודרגת סיכון הנמוכה יחסית של החומרים המאוחסנים ב-.IBC

[הערה של ליבי: אסור להעביר ב-IBC חומרים מסוכנים במיוחד, לדוגמה: נוזלים מסוכנים השייכים לקבוצת האריזה I. להובלת המוצקים השייכים לקבוצת האריזה I קיימות מגבלות על נפח של ה-IBC העשויים מחומרים מסוימים, ראו הגדרת IBC בספר המלצות האו"מ בנושא שינוע חומ"ס, המדורה 16, עמוד 26].

3. שפך של חומרים כימיים מתלקחים. מחבר המאמר מציין כי מדובר באירועים נדירים יחסית, לפחות במפעל בו נאספו הנתונים. בין הסיבות לאירועים מסוג זה היא העובדה כי בהיותו כלי קיבול קטן יחסית ה-IBC  מצויד במנגנוני בטיחות מועטים בלבד. הטיפול ב-IBC מתקיים, לעתים, במקומות בהם קיימים מקורות הצתה; קורה שה-IBC מאוחסנים במקומות מרוחקים ללא מערכות התראה וכיבוי מספקות; כמו כן, הם מאוחסנים בקרבה לחומרים מתלקחים ובעירים , מה שעלול לגרום להתפשטות מהירה של האש.
4. מקורות אש הגורמים להתפשטות הדליקה במקומות אחרים באתר. לעתים קרובות, ה-IBC מאוחסנים בקבוצות גדולות באזורים כגון אתרי אחסנת פסולת ואתרי אחסנה זמניים. המחקר מראה כי במקומות אלה אש יכולה להתפשט במהירות כאשר היא ניזונה מחומרים מתלקחים ובעירים הנמצאים במכלים גדולים ובמאצרות.

מנגנוני הכשל

להלן מספר דרכים בהן מתרחש הכשל ב-IBC:

תאונות בהובלה

1. ה-IBC ממוקמים ומקובעים בצורה לקויה בתוך הרכב מה שגורם לתזוזה של המכלים במהלך ההובלה ולנזק, בסופו של דבר.

2. המשאיות מעורבות בתאונות דרכים. כתוצאה, ה-IBC נפגעים ופולטים את תוכנם לתוך המשאית, על הכביש ולמערכות ניקוז.

תאונות במחסן

3. אחסון לקוי לגובה גורם ל-IBC בשורה העליונה ליפול על ה-IBC אחרים או על הקרקע.

4. ה-IBC שלא הוכנסו כהלכה לתוך התאים או המדפים במחסן עלולים לבלוט החוצה מתוך התא לאזור בו נעות מלגזות. המלגזה, בהגיעה לאזור זה, נתקלת ב-IBC הבולט ומזיזה אותו ממקומו; מה שעלול לגרום ל-IBC ליפול על הרצפה או להיתקע במדפי המחסן ולגרום לכשל מבני של המדפים, במיוחד כאשר מדובר במדפים צרים וגבוהים.

תאונות הקשורות בניטול של ה-IBC מחוץ לאתר

5. ה-IBC נופלים ממלגזות עקב ניטול לא זהיר, כגון העמסה מרושלת, העברה לא זהירה או שהמלגזה פוגעת בחפץ כל שהוא או נכנסת לאזור שקוע ברצפה.

6. שיני המזלג של המלגזה מנקבות את דופן ה-IBC, וכתוצאה החומר דולף מתוך ה-IBC.

7. במהלך העברת ה-IBC המלגזה מתנגשת בחפץ נייח, כגון כלי רכב, מלגזות אחרות, ערמות של IBC, מדפי המחסן וקירות.

8. קריסת ערמות של IBC על מסוע הגורמת לעיוות של ה-IBC או לנפילתו על הקרקע.

תגובות כימיות

9. ה-IBC אינם מסומנים בסימון נכון מפני שהם מכילים פסולת, תוצרי לוואי או תוצרי ביניים. סימון לקוי או ערבוב של חומרים כימיים לא תואמים בתוך ה-IBC עלול להוביל לכך שה-IBC ממוקמים במקום לא מתאים או שמאוחסנים זמן רב המאפשר תגובה בלתי רצויה בתוך במכל.

10. מפעילי מלגזות משאירים את IBC במקום לא מתאים בתוך האתר. אם מיקום זה קרוב לאזור אחסנת כימיקלים  לא תואמים, זה עלול להוביל, בנסיבות מסוימות, לתגובה אלימה בין החומרים.

11. פסולת מוזרמת לתוך IBC ללא בקרה. הערבוב עם פסולת שכבר נמצאת בתוך המכלים  יוזם תגובה אלימה או יוצר תערובת בלתי יציבה.

12. כימיקלים ריאקטיביים, כגון מונומרים בתוך ה-IBC, עוברים תהליך פולימריזציה עקב העדר של חומר מעכב, מגע עם חומרים מזהמים, וכו'. היות ובדרך כלל ל-IBC אין שסתום פריקה, התגובה גורמת ל-IBC להתנפח או להתפרק.

מילוי ה-IBC

13. החומר מוזרם ל-IBC בדרך כלל תחת בקרה של המפעיל, בקצב גבוה יחסית. אם המפעיל איננו מרוכז מספיק או תשומת לבו מוסטת קיימת אפשרות למילוי יתר.

14. החומר מונפק מתוך ה-IBC כאשר המכסה העליון סגור היטב, דבר שעלול לגרום לעיוות מבני של המכל.

15. התוכן של IBC מעובר למכל או לכלי קיבול לא נכון, מה שעלול לגרום לתגובה אלימה במפעל המקבל את החומר.

כשל מכני

16. המשטח בבסיסו של ה-IBC נשבר, וכתוצאה המכל עלול לצנוח או להתמוטט. תקלות מסוג זה נפוצות יותר עם משטחים העשויים מעץ, ולעתים נדירות הן גורמות לדליפה של החומר.

17. נזילה במנגנון ההנפקה של החומר.

18. נזילה בחיבורים של שסתום ההנפקה, שבדרך כלל נגרמת  ע"י לחץ מכני על החלק העליון של המנגנון שסתום. לחץ זה גורם לשסתום להתכופף תוך יצירת כשל במקום חיבורו לגוף ה-IBC. תקלה זו ניתן למנוע ע"י התקנת תמיכה נוספת מתחת לשסתום.

19. ניסיון יזום לפתוח על השסתום במהלך העברה. 

20. שסתום הנפקת החומר נשאר פתוח בשוגג, והחומר דולף החוצה.

נזק למערכות בטיחות

21. נזק נגרם למערכת כיבוי אש במחסן אם ה-IBC אינם מאוחסנים כראוי, אם מערכת כיבוי האש אינה מתוכננת נכון או כאשר מנסים להכניס IBC למדפים בגודל לא מתאים.

22. המלגזה פוגעת בברז הסנקה במהלך תמרונים באתר.

טבלה 1 מסכמת דוגמאות של סיבות לכשל ה-IBC או המערכת באתר אחד בתקופה של 33 חודשים.

טבלה 2 מסכמת סוג הפעולות במהלכן התרחש הכשל.

טבלה 3 מסכמת ניתוח תדירות של דליפת ה-IBC.

טבלה 4 מסכמת אירועי חירום בהם היו מעורבים ה-IBC בתקופה בין השנים 1990-2003 בהתבסס על  דיווחים  וראיונות עם הצוותים.

טבלה 1. סיכום תאונות וכמעט תאונות בהן מעורבים IBC בין השנים 2005-2007

מלגזה	מספר אירועים	שגיאות בתהליך
משטח מתהפך במעבר	9	מאוחסן במדף גבוה מדי במחסן	8
התנגשות מלגזה במדף המחסן	5	תיווי לא מתאים וחסר	7
דופן ה-IBC מנוקבת ע"י המלגזה	5	מאוחסן במקום לא מתאים באתר	5
התנגשות בין המלגזה וה-IBC	4	סופק חומר כימי שלא הוזמן	3
התנגשות בין המלגזה וקיר	4	נעשה שימוש ב-IBC לא מתאים	1
התנגשות בין המלגזה וציוד	2
התנגשות בין מלגזות	2
ניסיון לערום IBC אחד על השני במחסן	2	שלמות
נזק הנגרם ע"י מלגזה למערכת כיבוי אש במחסן	1	דליפה מתוך ה-IBC	11
החלקת מכל ממדף המחסן	1	דליפה מתוך המשטח	2
כשל מכני במלגזה	1	אוטם לא מתאים	2
חוסר יציבות במלגזה	1	שסתום ניפוק החומר לא מהודק	1
תהליך		קריסת מדף במחסן	1
דליפה במהלך המילוי	6
פלמור של תוצר פסולת בתוך ה-IBC	3	מכונות אריזה אוטומטיות
דליפה תוך ריקון ה-IBC	2	נתפס במכונת אריזה אוטומטית	1
מילוי יתר	1	נפל ממכונת אריזה	1
הצינור המחבר ספג ניזוק כתוצאה מפגיעה ע"י המפעיל	1	מכונה הופעלה בכיוון לא נכון (אחורה במקום  קדימה)
דליפה בזמן החלפת ה-IBC
שרשרת הספקה
זיהום בתוך ה-IBC	3
מכסה ה-IBC לא סגור היטב	3
העמסה לא נכונה ברכב כבד	2
התנגשות בין רכב כבד למלגזה	2
במילוי ה-IBC החומר היה חם, לאחר הסגירה וקירור ה-IBC התעוות	1

סיכום:

מתוך כל האירועים בהם היו מעורבים IBC במהלך תקופת הבדיקה, תנועת המלגזות בתוך המחסנים, בתהליך ההחסנה או באתר תרמה כ - 20% של הכשלים,  13% - תהליכי מילוי ופריקה, 13% - שגיאות בתהליך ההספקה.

טבלה 2. תאונות וכמעט תאונות עם IBC

תהליך	מספר אירועים	%
קליטת סחורות	14	13
תנועת מלגזות במחסן	19	18
אחסנה באזור המחסן	20	18
מילוי/ניפוק	14	13
שימוש תהליכי	16	15
תהליך אריזה במחסן	2	2
סה"כ	107	100

טבלה 3. ניתוח תדירות של דליפת ה-IBC

סיבות לדליפה	מספר אירועים	%	תדירות/לשנה
נזילה מתוך מכל IBC	11	35	4.0
נזילה בזמן מילוי	6	20	2.2
ניקוב ע"י מלגזה	5	17	1.8
פלמור בלתי מבוקר	3	10	1.1
נזילה בזמן ריקון ה-IBC	2	6	0.7
מילוי יתר של מכל ה-IBC	1	3	0.4
שסתום הנפקה משוחרר	1	3	0.4
שפך בזמן החלפת ה-IBC	1	3	0.4
פגיעה בצינור ע"י המפעיל	1	3	0.4
סה"כ	28	100	11.3

טבלה 4. סיכום תאונות בהן היו מעורבים IBC לשנים 1990-2003

שנה	סוג האירוע	סיבות	תוצאות
1993	מחסן - פיצוץ של IBC במהלך הקליטה	הפיצוץ ארע במהלך פריקת מכולה שהגיע לאתר ממדינה אחרת. ה-IBC היו אמורים להכיל חומר בעל דרגת סיכון נמוכה אך למעשה היה מזוהם עם מימן פראוקסיד שהתפרק מעצמו	ה-IBC התפוצץ ומתוכו השתחררו 200 ק"ג של המוצר. נמצאה עדות לעיוות ולחץ יתר בתוך יתר ה-IBC הנמצאים במכולה
1994	כשל של מלגזה	בורג החיזוק במלגזה נכשל בזמן הרמת IBC כשל הידראולי	IBC נפל על הרצפה. החומר לא נשפך.
1996	מחסן - כשל של מלגזה	כשל הידראולי	נזק למדפים במחסן עם נזק לחומר בעל דרגת סיכון נמוכה
1996	מחסן - התמוטטות של מדפים	המשטחים לא מורכזו במקום הנכון. משטח אחד נפל וגרר אחרים	16 IBC נפלו, 12 מהם מגובה רב. התוצאה: שפך קטן של חומר בעל דרגת סיכון נמוכה
1997	כשל של מלגזה	כשל במערכת הידראולית של מלגזה המיועדת לקומות גבוהות של המחסן	מזלג המלגזה ירד במהירות ונעצר. לא היו נפגעים
1998	מחסן-מלגזה התנגשה במדפים	טעות הנהג. התוצאה המלגזה התנגשה במדף	התמוטטות חלקית של המדף, נזק נגרם לחומר בעל דרגת סיכון נמוכה
1998	מחסן-התמוטטות של המדפים	משטח שלא ממוקם היטב בתוך מפרץ אחסנה	התמוטטות חלקית של המדף בזמן הזזתו של משטח
1998	תאונת דרכים בנמל	התהפכות של מכולה בגלל חוסר איזון בהעמסה של שתי מכולות - אחד מליאה והשנייה ריקה	המכולה הכילה 18 IBC. כתוצאה מהתהפכות חומ"ס בעל דרגת סיכון נמוכה נשפך בתוך המכולה.
1999	כשל מלגזה	שרשרת הרמה במלגזה כשלה	IBC נפל על הרצפה ללא איבוד חומר
1999	כשל מלגזה	שרשרת הרמה במלגזה כשלה בזמן העברה של IBC  ריק	ללא תוצאות
2000	תאונת דרכים בכביש ראשי	רכב כבד עבר קרוב מדי לטנדר עם נגרר מה שגרם לנגרר "להתקפל" ביחס לגורר (תופעת "ד" - jackknife)	חומר צמיג נשפך על הכביש. כביש ראשי נסגר לזמן ממושך.
2003	מחסן - מלגזה התנגשה במדף	המלגזה עברה במעבר צר  כאשר שיני המזלג בולטות בערך 300 מ"מ. המזלג פגע במבנה הראשי של המדף וגרם לנזק	התמוטטות מקומית של 4 שורות במחסן בהן אוחסן חומר מסוכן בעל דרגת סיכון נמוכה

סיכום

המידע והטבלאות המתארים תאונות וכמעט תאונות באתר תעשייתי גדול בהן היה מעורבים  IBC הובאו כאן בהנחה כי האירועים מסוג זה עלולים להתרחש בכל מחסן המטפל ב-IBC המכילים חומרים מסוכנים. לכן את התרחשויות מסוג זה ושכיחותן  יש לקחת בחשבון בזמן הכנת נוהל טיפול בחומרים מסוכנים במחסן לוגיסטי המטפל בחומ"ס בתוך IBC כדי למנוע אירועים דומים בכל אתר שבו מטפלים במכלי צובר בינוניים.

עם זאת, יש לזכור כי התנאים הקיימים באתרים שונים אינם זהים והנוהל בהכנה חייב לקחת בחשבון את התנאים הייחודיים הקיימים באתר ספציפי, אותם יש לאתר ולבחון במהלך ביצוע הערכת הסיכונים. כמובן, גם דרישות החקיקה הרלוונטית העוסקת בהיבטים שונים של פעילות באתר [לגבי IBC, רכב, מלגזות, נהגים, סימון, וכו'] חייבת למצוא התייחסות בנוהל.

* ליבי קוסקס, מרכז המידע, המוסד לבטיחות ולגיהות, עפ"י

The Causes of IBC (Intermediate Bulk Containers) Leaks at Chemical Plants - an Analysis of Operating Experience. Christopher J Beale (FIChemE), 2008 IChem E Symposium Series No.154.