6 Безпека систем, які працюють під тиском

 

У наш час в промисловості широко застосовуються апарати, ємності і комунікації, які працюють під тиском, тобто є  герметичними.

Під герметичністю мається на увазі непроникність рідинами і газами стінок і з’єднань, які обмежують внутрішні обсяги обладнання.

Аварії герметичних систем небажані не тільки з технічної точки зору, але вони небезпечні для обслуговуючого персоналу і виробництва в цілому:

1 Порушення герметичності може бути наслідком вибуху, або навпаки вибух  може бути  наслідком порушення герметичності.

 2 При розгерметизації створюються небезпечні і шкідливі виробничі чинники залежно від  фізико-хімічних  властивостей середовища в середині ємності, тобто може виникнути небезпека:

а - отримання опіків під дією високих або низьких температур (термічних опіків) і через агресивність середовища (хімічних);

б - небезпека травматизму( гумова кулька).

Так порушення герметичності балона із газом при тиску 20 МПа із утворенням отвору діаметром 15 мм приведе до появи початкової реактивної тяги близько 3,5 кН: при масі балона 70 кг він може набути прискорення 5 g і переміститися на значну відстань;

3 Небезпека отруєння пов'язана із застосуванням токсичних або інертних газів.

До систем, які працюють під тиском, відносять:

 1 Трубопроводи

 Вони діляться на групи залежно від середовища, яке транспортується та фарбуються у відповідний колір (вода - зелений , пара - червоний, газ - жовтий).

 2 Ємності, що працюють під тиском

 Їх  посвідчує власник (здійснюється  внутрішній огляд 1 раз на 4 роки і гідравлічні випробування - 1 раз на 8 років).

 3 Балони

  Вони посвідчуються 1 раз на 5 років тиском, який перевищує робочий в 1,5 разу тією організацією, яка здійснює їх наповнення. За результатами посвідчення здійснюється їх  відбраковування у випадку, коли вага зменшилася більше, ніж на 20%, а об'єм збільшився більше, ніж на 3%. Для балонів з корозійно активними газами посвідчення здійснюється кожні два роки.

Зараз діють обов'язкові для всіх "Правила улаштування і безпечної експлуатації ємностей, які працюють під тиском”.

Дані правила не поширюються на:

1  прилади водяного і парового опалювання;

2  ємності і балони місткістю до 25 л, у яких добуток ємності в літрах на робочий тиск в атмосферах складає не більше 200;

3 частини машин, які не є  самостійними ємностями (наприклад, циліндри двигунів, різних машин і компресорів, холодильники  компресорних установок і т.п.);

4  ємності із неметалічних матеріалів;

5 трубчасті печі, незалежно від діаметра труб;

6 ємності, які працюють під тиском неїдких, неотруйних і невибухонебезпечних середовищ при температурі стінки не вище 200оС у яких добуток ємності (V) в літрах на тиск (P)  в  кг*с/см 2 не перевищує 10000.

7 балони для транспортування і зберігання стислих, зріджених і розчинених газів місткістю до 100 л, а також бочки для перевезення зріджених газів і ін.

Ємності, на які поширюються "Правила" до початку експлуатації повинні бути зареєстровані в органах Держгірпромнагляду.

Для їх реєстрації необхідно подати:

1 паспорт ємності;

2  акт про монтаж і установку ємності відповідно до правил і про справний її стан;

3 схему включення ємності із зазначенням джерела тиску і параметрів робочого середовища.

          Причини аварій систем, що працюють під тиском

Всі причини ділять на 2 групи:

1  експлуатаційні;

2  технологічні.

1  До експлуатаційних причин розгерметизації відносять:

1) корозію - це руйнування металу під дією середовища, що омиває метал. Методи боротьби:

- зменшення агресивності середовища;

- застосування корозійно стійкого матеріалу;

- захист металу від середовища нанесенням спеціальних покриттів.

2) утворення накипу - утворюється в установках, які використовують воду в процесі нагрівання. Накип погіршує теплообмін і може привести до аварії. Методи боротьби:

- обмеження жорсткості води, яка використовується в установках. Якщо відсутня вода необхідної якості, системи охолоджування обладнуються водоочисниками.

3) утворення системи пальне-окислювач - при використанні в системах горючих рідин і газів.

Джерелом запалювання в цій системі може бути:

- відкритий вогонь;

- нагріті тверді тіла;

- електричні розряди.

Методи боротьби:

- запобігання утворення горючих систем

- запобігання ініціації горіння

- локалізація осередку горіння спеціальними пристроями.

4 )  розширення рідин в замкнутих об'ємах.

Ці причини характерні для кріогенних матеріалів.

Методи запобігання - дотримання правил наповнення балонів з точки зору відношення маси газу (в кг) до об'єму (л).  Наприклад, для пропану - 0,425, аміаку - 0,570.

Крім того, при низьких або високих температурах властивості матеріалів значно змінюються. Так, Al, Cu, Ni зберігають в'язкість до 77оК, а Fe при цій температурі стає дуже крихким.

Хромонікелеві сталі зберігають міцність, пластичність і в'язкість в широкому температурному діапазоні - 20-1170оК.

2 До технологічних причин аварій належать:

- недисциплінованість персоналу

- відсутність достатньої кількості контрольних приладів;

- дефекти виготовлення, зберігання, транспортування;

- дефекти зварювального процесу (тріщини, газові пори, шлакові включення і т.д.).

Тому до виготовлення, ремонту і монтажу апаратів і машин, які працюють під тиском, допускаються тільки спеціалізовані підприємства і організації, що мають дозвіл Держгірпромнагляду України.

Після монтажу обов'язкова реєстрація в органах Держгірпромнагляду України. Наказом по підприємству призначається  особа, відповідальна за експлуатацію ємностей. На кожну ємність складається паспорт, в якому зазначається її характеристика, результати посвідчень і дата наступного посвідчення. Табличка із датою наступного посвідчення  вивішується на видному місці на ємності. Крім того, зазначаються: найменування заводу, який виготовив ємність, заводський номер ємності, рік виготовлення, робочий тиск, пробний тиск, допустима температура стінок оС.

          Прилади, методи, якими проводиться дефектоскопія:

1 - рентген і ультразвукова дефектоскопія;

2 - обмір; 

3 - магнітна дефектоскопія.

Цілий ряд механічних випробувань як цілої ємності, так і її частин (стискання, динамічний вигин, розтягування).

Як запобіжні пристрої для ємностей, що працюють під тиском використовуються:

1 - запобіжні клапани;

2 - розривні мембрани.