化学実験や溶接作業で広く使用されるアセチレンガスは、非常に便利な一方で、極めて危険性の高い可燃性ガスです。取り扱いを誤ると、重大な事故につながる可能性があります。
アセチレンガスの最も重要な危険性は、爆発範囲が2.5～100 vol%と極めて広く、純粋なアセチレンだけでも爆発する可能性があることです。一般的な可燃性ガスは空気と混合した場合のみ爆発しますが、アセチレンは加圧や衝撃により単独でも分解爆発を起こすのです。
また、燃焼性も非常に高く、酸素と混合して燃焼させると約3,000℃以上の高温火炎が得られます。この性質が金属溶接・切断に利用される一方で、火災の危険性も極めて高いのです。
本記事では、アセチレンガスの爆発危険性、爆発範囲と条件、分解爆発の特殊性、燃焼の特性、安全な取り扱い方法、ボンベの構造と安全対策まで、徹底的に解説していきます。
アセチレンの爆発危険性
それではまず、アセチレンガスの爆発危険性について詳しく解説していきます。
爆発範囲の広さ
アセチレンの最も危険な特徴の一つが、極めて広い爆発範囲（燃焼範囲）です。
爆発上限界（UEL）：100 vol%
爆発範囲：2.5～100 vol%
爆発下限界2.5%は、空気100リットル中にアセチレンが2.5リットル以上存在すれば、点火源により爆発する可能性があることを意味します。わずかな濃度でも爆発の危険性があるのです。
さらに驚くべきは、爆発上限界が100%であることです。これは、純粋なアセチレンガス（酸素を含まない）でも、特定の条件下で爆発する可能性があることを示しています。
| ガスの種類 | 爆発下限界（vol%） | 爆発上限界（vol%） | 爆発範囲の幅 |
|---|---|---|---|
| アセチレン | 2.5 | 100 | 97.5 |
| 水素 | 4.0 | 75 | 71 |
| プロパン | 2.1 | 9.5 | 7.4 |
| メタン | 5.0 | 15 | 10 |
他の可燃性ガスと比較しても、アセチレンの爆発範囲は圧倒的に広いことがわかります。水素も爆発範囲が広いガスとして知られていますが、アセチレンはそれを上回るのです。
この広い爆発範囲により、わずかな漏洩でも爆発の危険性があり、また、純ガスの状態でも危険であるという、二重の危険性を持っています。
分解爆発の危険性
アセチレンの最も特殊で危険な性質が、分解爆発（decomposition explosion）です。
条件：高圧、衝撃、高温
反応：C2H2 → 2C + H2 + 熱（発熱反応）
一般的な可燃性ガスは、酸素と混合して初めて爆発します。しかし、アセチレンは純ガスの状態でも、分子が分解して炭素と水素に変わる際に、大量の熱を発生して爆発するのです。
・衝撃：機械的衝撃、急激な圧力変化
・温度：約500℃以上
・不純物：銅、銀などの金属接触
約1.5気圧以上の圧力下では、衝撃や温度上昇により分解爆発の危険性が高まります。このため、アセチレンボンベは特殊な構造を持ち、高圧で圧縮せずに、多孔質物質にアセトンを含浸させ、そこにアセチレンを溶解させて保管するのです。
分解爆発の連鎖反応は非常に速く進行し、一度開始すると制御が困難です。局所的な発熱が周囲のアセチレンの分解を誘発し、瞬時に爆発に至ります。
爆発の威力と被害
アセチレンの爆発は、非常に大きな破壊力を持ちます。
分解熱：約226 kJ/mol（純ガス分解）
爆発圧力：通常の数倍～十数倍
密閉空間でアセチレンが爆発すると、爆発圧力により容器や建物が破壊される危険性があります。破片の飛散や、二次的な火災が発生することもあるでしょう。
歴史的には、アセチレンボンベの爆発事故により、死傷者が出た事例が複数報告されています。ボンベ自体が破裂して飛散し、周囲に甚大な被害をもたらすのです。
また、爆発による衝撃波は、人体に直接的な損傷を与えます。鼓膜の破裂、内臓損傷、骨折などの重傷を負う可能性があります。
爆発後の火災も深刻です。アセチレンは高温で燃焼するため、周囲の可燃物に容易に引火し、大規模な火災に発展する危険性があるでしょう。
アセチレンの燃焼性
続いては、アセチレンガスの燃焼特性について確認していきます。
燃焼反応と発熱量
アセチレンは、酸素と反応して激しく燃焼します。
2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O + 熱
（アセチレン + 酸素 → 二酸化炭素 + 水）
不完全燃焼：
2C2H2 + 3O2 → 4CO + 2H2O + 熱
（一酸化炭素が生成）
完全燃焼すれば、二酸化炭素と水が生成されます。しかし、酸素が不足する不完全燃焼では、有毒な一酸化炭素（CO）や炭素（煤）が発生するのです。
アセチレンの燃焼熱は非常に大きく、約1,300 kJ/mol（または約50 MJ/kg）です。これは、一般的な炭化水素と比較しても高い値となっています。
| 燃料 | 燃焼熱（MJ/kg） | 火炎温度（空気中、℃） |
|---|---|---|
| アセチレン | 約50 | 約2,300 |
| 水素 | 約142 | 約2,045 |
| プロパン | 約50 | 約1,980 |
| メタン | 約56 | 約1,950 |
重量あたりの燃焼熱では水素が最も高いですが、火炎温度ではアセチレンが非常に高い値を示します。
酸素アセチレン炎の特性
アセチレンの最も重要な用途の一つが、酸素と混合した高温火炎の利用です。
最高温度部：内炎と外炎の境界
用途：金属の溶接・切断
混合比：酸素/アセチレン = 約1～1.5
純酸素とアセチレンを適切な比率で混合して燃焼させると、約3,000℃以上の極めて高温の火炎が得られます。この温度は、ほとんどの金属の融点を超えるため、溶接や切断に利用できるのです。
| 金属 | 融点（℃） | 酸素アセチレン炎での加工 |
|---|---|---|
| 鉄 | 1,538 | 容易 |
| 銅 | 1,085 | 容易 |
| アルミニウム | 660 | 可能 |
| タングステン | 3,422 | 困難 |
酸素アセチレン溶接は、電気溶接が普及する以前は金属加工の主流でした。現代でも、切断作業や現場での補修作業などで広く使用されています。
火炎の構造は、内炎（還元炎）、中炎、外炎（酸化炎）の3層に分かれます。それぞれの部分で温度や雰囲気が異なり、用途に応じて適切な部分を使用するのです。
引火性と着火エネルギー
アセチレンは、非常に低いエネルギーで着火します。
（ミリジュール = 0.001ジュール）
発火点：約305℃
引火点：ガス（概念的に-40℃以下）
最小着火エネルギー0.02 mJは、極めて小さい値です。静電気の火花や、金属同士の摩擦による火花でも、容易に着火する可能性があるのです。
| ガスの種類 | 最小着火エネルギー（mJ） | 着火しやすさ |
|---|---|---|
| アセチレン | 0.02 | 極めて高い |
| 水素 | 0.02 | 極めて高い |
| プロパン | 0.25 | 高い |
| メタン | 0.28 | 中程度 |
水素と同程度の着火しやすさであり、わずかなエネルギー源でも点火する危険性があります。
発火点305℃は、点火源がなくても自然に発火する温度です。高温の表面や、摩擦熱によって、この温度に達する可能性があるでしょう。
これらの特性により、アセチレンの取り扱いには、すべての点火源を徹底的に排除する必要があるのです。
安全な取り扱い方法
続いては、アセチレンガスを安全に取り扱うための方法を確認していきます。
取り扱い時の基本原則
アセチレンを扱う際には、厳格な安全対策が必要です。
・換気の徹底（屋外または換気の良い場所）
・圧力管理（1.5気圧以下を厳守）
・衝撃の回避（ボンベの転倒・落下防止）
・静電気対策（接地、帯電防止）
・銅製品の使用禁止（銅アセチリドの生成防止）
火気厳禁は絶対の原則です。炎、火花、高温表面、電気火花など、あらゆる点火源を完全に除去する必要があります。
換気は常に行います。密閉空間でアセチレンを使用すると、漏洩時に爆発範囲に達する危険性が高まります。屋外や換気設備のある場所での作業が必須です。
圧力管理も重要です。使用時の圧力は1.5気圧を超えないようにします。減圧弁（レギュレーター）を適切に調整し、過剰な圧力がかからないよう注意するのです。
ボンベは必ず立てた状態で固定します。転倒や落下による衝撃は、分解爆発の引き金となる可能性があるでしょう。
銅との反応に関する注意
アセチレンと銅の接触は、特別な危険性があります。
（銅アセチリドの生成）
銅アセチリド：爆発性の固体
危険性：衝撃、摩擦、加熱で爆発
銅や銅合金（真鍮など）の表面にアセチレンが接触すると、銅アセチリド（アセチリド銅）という化合物が生成されます。この物質は衝撃感度が極めて高く、わずかな衝撃で爆発するのです。
そのため、アセチレン用の配管や継手には、銅含有量が低い材料を使用する必要があります。
○ ステンレス鋼
○ 銅含有量70%未満の真鍮（条件付き）
× 純銅（使用禁止）
× 高銅合金（使用禁止）
銅含有量が70%を超える真鍮は、アセチレン系統での使用が禁止されています。やむを得ず使用する場合は、特別な処理や管理が必要となるでしょう。
配管内で銅アセチリドが生成・蓄積すると、定期的な清掃や点検が行われない限り、いつ爆発してもおかしくない状態となります。
漏洩時の対応
アセチレンの漏洩が発生した場合、迅速かつ適切な対応が必要です。
2. ガス供給源を遮断する（バルブを閉じる）
3. 換気を行う（窓を開ける、換気扇）
4. 人を避難させる（漏洩区域から）
5. 専門業者に連絡する
6. 電気機器の操作を避ける（火花の危険）
最優先は火気の除去です。煙草の火、ストーブ、ガスコンロなど、あらゆる火気を即座に消す必要があります。
ガス供給源のバルブを閉じることで、さらなる漏洩を防ぎます。ただし、火災が発生している場合は、無理に近づかず、消防に任せることが安全です。
換気は自然換気が望ましいです。換気扇などの電気機器は、スイッチ操作時に火花が発生する可能性があるため、すでに運転中でない限り、新たに起動しないほうが安全でしょう。
漏洩区域からは速やかに避難し、風上の安全な場所に移動します。アセチレンは空気よりわずかに軽いため、上方に拡散する傾向がありますが、密閉空間では滞留する可能性もあるのです。
アセチレンボンベの構造と安全対策
最後に、アセチレンボンベ特有の構造と、それに関連する安全対策を確認していきます。
特殊な多孔質充填構造
アセチレンボンベは、他の高圧ガスボンベとは全く異なる構造を持ちます。
2. 多孔質物質（珪藻土、炭酸カルシウムなど）
3. 溶剤（アセトン、DMF など）
4. 溶解アセチレンガス
充填圧力：約15気圧（15℃）
ボンベ内部には、多孔質物質が充填されています。この多孔質物質にアセトン（またはジメチルホルムアミド）などの溶剤を含浸させ、アセチレンを溶剤に溶解させた状態で保管するのです。
・安全な大量貯蔵
・均一なガス放出
・衝撃の緩和
アセトンは、アセチレンを大量に溶解できる性質があります。15℃、1気圧で、アセトン1リットルあたり約25リットルのアセチレンが溶解します。
多孔質物質は、溶剤を均一に保持し、また、衝撃が伝播するのを防ぐ役割も果たします。これにより、局所的な圧力上昇や分解爆発のリスクが低減されるのです。
通常の高圧ガスボンベが150～200気圧で充填されるのに対し、アセチレンボンベは約15気圧という低圧で充填されます。これは、分解爆発を防ぐための重要な安全対策です。
ボンベの色と表示
アセチレンボンベは、一目で識別できるよう、特定の色で塗装されています。
文字の色：白色
表示内容：
・「アセチレン」または「C2H2」
・「可燃性ガス」
・「火気厳禁」
・充填圧力、容量など
日本の高圧ガス保安法では、ガスの種類ごとに容器の色が規定されています。アセチレンは褐色と定められており、他のガスボンベと明確に区別できるのです。
| ガスの種類 | 容器の色 | 用途 |
|---|---|---|
| 酸素 | 黒色 | 溶接、医療 |
| アセチレン | 褐色 | 溶接、切断 |
| 窒素 | 灰色 | 不活性ガス |
| 炭酸ガス | 緑色 | 溶接、飲料 |
ボンベには、警告ラベルや取扱説明も貼付されており、危険性と取り扱い方法が明示されています。使用前に必ず確認することが重要でしょう。
使用上の注意事項
アセチレンボンベを使用する際の具体的な注意事項をまとめます。
・転倒防止の固定（鎖やバンド）
・使用前の点検（漏れ、損傷）
・過度の放出禁止（連続大量使用を避ける）
・使用後はバルブを閉じる
・直射日光を避ける（40℃以下に保つ）
ボンベは必ず立てた状態で使用します。横倒しにすると、内部のアセトンが流出し、ガスと一緒に放出される可能性があります。アセトンが配管に入ると、機器の故障や火災の原因となるのです。
連続して大量のガスを放出すると、ボンベ内部が冷却され、アセトンからアセチレンが気化しにくくなります。また、アセトンも一緒に放出されやすくなるため、適度な間隔を置いて使用することが推奨されます。
温度管理も重要です。ボンベが高温になると内部圧力が上昇し、安全弁が作動したり、最悪の場合は破裂の危険性があります。直射日光を避け、涼しい場所で保管することが必要でしょう。
使用済み（空）ボンベであっても、内部にはガスが残っている可能性があるため、実ボンベと同様の注意が必要です。
まとめ
アセチレンガスは極めて危険性の高い可燃性ガスであり、爆発範囲が2.5～100 vol%と極めて広く、わずかな濃度でも爆発の可能性があります。最も特殊で危険な性質は、約1.5気圧以上の圧力下で衝撃や温度上昇により、純粋なアセチレンだけで分解爆発を起こすことであり、これが他の可燃性ガスにはない重大な危険性です。
燃焼性も非常に高く、酸素と混合して燃焼させると約3,000～3,300℃の高温火炎が得られるため、金属溶接・切断に利用されます。最小着火エネルギーは約0.02 mJと極めて小さく、静電気や微小な火花でも容易に着火し、発火点は約305℃であるため、高温表面との接触でも自然発火の危険性があるのです。
安全な取り扱いには、火気の完全な排除、十分な換気、1.5気圧以下の圧力管理、衝撃の回避、銅製品の使用禁止（爆発性の銅アセチリド生成防止）が必須です。アセチレンボンベは特殊な多孔質充填構造を持ち、内部にアセトンを含浸させた多孔質物質があり、アセチレンを溶解状態で約15気圧という低圧で保管することで、分解爆発のリスクを低減しています。
ボンベは褐色で塗装され、必ず立てた状態で使用し、転倒防止の固定と温度管理（40℃以下）が重要です。アセチレンは便利な一方で極めて危険な物質であるため、適切な知識と安全対策のもとで取り扱う必要がありますので、危険性を十分に理解し、安全規則を厳守してください。
