3 Обеспечение надежности и безопасной эксплуатации автоклавов в производствах строительных материалов
|
Скачать 0.76 Mb.
|
| #G03. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТОВ КОТЛОНАДЗОРА 3.1. Обеспечение надежности и безопасной эксплуатации автоклавов в производствах строительных материалов 3.1.1. Устройство и условия работы автоклавов Автоклавы представляют собой горизонтальный сосуд (рис. 3.1) диаметром 2000, 2600, 3600 мм и длиной до 40000 мм, снабженный одной или двумя быстросъемными крышками. Обрабатываемые материалы загружают в автоклав на вагонетках, для чего автоклав снабжен рельсовым путем. У автоклавов (тупиковых), имеющих быстросъемную крышку, загрузку и выгрузку материалов производят с одной стороны. В автоклавах (проходных) с двумя быстросъемными крышками загрузку осуществляют с одной стороны, а выгрузку - с противоположной. Работа автоклавов осуществляется циклично; продолжительность цикла определяется видом обрабатываемых материалов и параметрами используемого пара. Известно, что повышение давления насыщенного пара влечет сокращение времени автоклавной обработки материалов, в связи с чем уменьшается продолжительность цикла и увеличивается производительность труда. Циклический характер работы автоклавов связан с периодически изменяющейся нагрузкой на металл корпуса и крышек. При этом нагрузка определяется воздействием внутреннего давления, весом обрабатываемых материалов и температурными напряжениями, обусловленными неравномерным температурным полем по поперечному сечению корпуса. Напряжения в стенках автоклава действуют при температуре до 170-200 °С (в зависимости от рабочего давления), которая также изменяется циклически. Величина суммарных напряжений возрастает в местах их концентрации (по контуру приварки опорного уголка, в зоне перехода от цилиндрической обечайки к фланцу, в местах неплавных переходов от корпуса к усилению сварного шва, глубоких непроваров, подрезов). Она существенно возрастает при защемлении опор, в случае прогиба корпуса из-за просадки фундаментных опор, а также из-за увеличения разницы температур более 45 °С между верхней и нижней образующими корпуса автоклава.   Рис. 3.1. Устройство горизонтального тупикового (а) и проходного (б) автоклава: 1 - корпус автоклава; 2 - крышка; 3 - гидропривод открывания - закрывания крышки; 4 - гидропривод поворота байонетного кольца; 5 - байонетное кольцо Таким образом, оболочка автоклава может работать в области напряжений, значительно превосходящих расчетные и при стечении обстоятельств, даже превосходящих предел текучести в отдельных точках. Последнее подтверждается данными тензометрирования и анализом причин появления пластических деформаций и нарушения прочности оболочек. Исследованиями установлено, что напряжения в стенках автоклава от веса обрабатываемых материалов соизмеримы с напряжениями от внутреннего давления. Напряжения от неравномерности температурного поля определяются разностью температуры по толщине стенки автоклава, определяемой скоростью прогрева (охлаждения) при пуске его в работу (или при останове), а также разностью и законом распределения температур между отдельными его частями. Определяющее значение здесь имеет перепад температур между верхней и нижней образующими корпуса, хотя не следует упускать из вида и возможную разность температур между другими элементами, например между рельсами и корпусом. Выполнение рельсового пути приваренным к подрельсовым опорам в ряде случаев явилось причиной образования трещин в сварных соединениях опор с корпусом автоклава вследствие повышенных напряжений, обусловленных разностью температур между ним и рельсами. Возникновение напряжений вследствие разности температур объясняется следующим. Под действием температуры при отсутствии жесткой связи между отдельными элементами длина их изменяется в соответствии с законом линейного расширения. В случае разницы температур между наружной и внутренней поверхностями стенки или между верхней и нижней образующими корпуса наиболее нагретые слои стремятся удлиниться на большую величину, чему препятствуют менее нагретые слои. В результате получается, что элементы, имеющие температуру выше соседних, испытывают напряжения сжатия, а в более холодных элементах возникают напряжения растяжения. Величина этих напряжений зависит от разности температур в детали и в упругой области может быть определена по формуле:  где  - коэффициент линейного расширения; Е - модуль упругости;  - градиент температуры;  - коэффициент Пуассона.Приведенное выражение для стали 15К, из которой изготовляют автоклавы, в диапазоне температур 20-200 °С примет вид ( = 0,27, Е = 2,1 МПа при 20 °С, Е = 1,99МПа при 200° С, = 12,6 при 20-200 °С): МПа.Подставив значение градиента температуры (перепада температур), можно оценить влияние температурной неравномерности на общее напряженное состояние. При этом надо иметь в виду, что напряжения в металле от неравномерности температурного поля в расчете на прочность автоклава не учитываются. Снижение температурного перепада может быть достигнуто своевременной очисткой автоклава от загрязнений, обеспечением непрерывного отвода конденсата и поддержанием тепловой изоляции в исправном состоянии. Наличие температурного перепада между верхом и низом связано с неодинаковыми линейными удлинениями и определяемым ими изгибом корпуса в сторону поверхности с большей температурой. Циклически повторяясь, изгибные деформации ведут к возникновению в корпусе усталостных трещин. Это можно проиллюстрировать следующим примером. На заводе ЖБИ проходные автоклавы были установлены на открытом воздухе с размещением в помещении только загрузки. Тепловая изоляция находилась в неудовлетворительном состоянии, автоклавы наполовину были завалены отходами строительных материалов, подвижные опоры их защемлены. При загрузке и выгрузке автоклавов не уделялось внимания исключению в них сквозняков, приводящих к повышенной температурной неравномерности, особенно в зимнее время. После непродолжительной эксплуатации в таких условиях при очередном техническом освидетельствовании инспектором котлонадзора в стенках шести автоклавов были обнаружены трещины. Принятыми мерами удалось предотвратить возможные аварии с тяжелыми последствиями. Особенностью эксплуатации автоклавов является также и то, что подаваемый для пропарки материалов пар при конденсации растворяет соли, содержащиеся в сырце. Химический анализ автоклавного конденсата свидетельствует о его щелочном характере. Щелочность конденсата колеблется в широких пределах (  ). В конденсате отмечено наличие анионов ОН , Сl, SiO , NO , SO и др., что предопределяет протекание процессов электрохимической коррозии в слабом растворе щелочи при высокой температуре. Электрический ток возникает между анодными и катодными участками; анодом является стенка автоклава, а катодами - химически менее активные включения. Разность потенциалов возникает при контакте неоднородных металлов, а также между различными структурными составляющими одного и того же металла. Это говорит о том, что коррозионные повреждения металла автоклавов являются типичным эксплуатационным дефектом.Кроме того, щелочной характер конденсата вызывает растрескивание металла по границам зерен. При наличии в зоне скопления конденсата локальных дефектов (подрезы, чрезмерные усиления по высоте в сварных швах, царапины от троса и т. п.), являющихся концентраторами напряжений, а также повышенных напряжений в корпусе автоклава от действующих нагрузок, в щелочной среде возникает межкристаллитная коррозия (каустическая хрупкость). Наличие ее установлено исследованиями, выполненными Московским высшим техническим училищем им. Баумана (в настоящее время - МГТУ). При осмотрах автоклавов, в которых обрабатываются изделия на базе вяжущего и песка, содержащих стимуляторы коррозии (например, хлор или сульфат или их сочетание) даже в незначительных количествах, в металле обнаруживаются язвы и разъедания пятнами. Хлор-ионы и сульфаты в отличие от щелочей образуют видимые на поверхности (после удаления из углублений продуктов коррозии черного цвета) глубокие язвы или плоскодонные каверны, или то и другое. Растворы, содержащие хлор-ионы, сильно понижают усталостную прочность сталей и тем сильнее, чем выше концентрация хлор-иона. Хлориды вызывают питтинговую коррозию в виде отдельно расположенных глубоких язв, плотность расположения которых со временем увеличивается. Наличие в металле растягивающих напряжений неизменно ведет к постепенному перерождению округленного питтинга в коррозионную трещину. Коррозионный питтинг служит концентратором напряжения. Совершенно противоположное действие вызывают сульфат-ионы; они повышают устойчивость металла к коррозионному растрескиванию. Как стимуляторы коррозионного процесса сульфид- и сульфат-ионы практически полностью устраняют анодную поляризуемость стали. Оба они облегчают катодный процесс. Так, на автоклавах одного из заводов в присутствии сульфат-ионов поверхность металла в межрельсовой части была изрыта сплошными, без промежутков, плоскодонными кавернами глубиной до 5-7 мм. По своему внешнему виду это напоминало растворение стали в кислоте. Однако трещин в межрельсовой зоне, как показала техническая диагностика, не обнаружено. Если отдельно расположенные язвы, вызванные действием хлора, распространяются в основном в глубь металла, то поражения от действия сульфата распространяются по площади. Присутствие ионов сульфата подавляет действие хлора. Если соотношение ионов сульфата к хлору превышает 5, то трещин не образуется. 3.1.2. Меры по обеспечению безопасной эксплуатации автоклавов В соответствии с "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением" [1], автоклавы оснащают манометрами, предохранительными клапанами и сигнально-блокировочными устройствами, исключающими возможность подачи в сосуд давления при неполном закрытии крышки и открывания ее при наличии в сосуде давления. В связи с имевшими место авариями при эксплуатации автоклавов на основании анализа их причин и с учетом рекомендаций научно-исследовательских институтов находящиеся в эксплуатации автоклавы (дополнительно к регламентированным указанными выше правилами) оснащают следующими приборами и устройствами: замками с ключом-маркой; приборами для контроля температурного режима, в том числе приборами для контроля перепада температур между верхней и нижней образующими корпуса; реперами для контроля за тепловыми перемещениями и противоугонными устройствами роликов подвижных опор; устройствами непрерывного отвода конденсата; катодной защитой (только для автоклавов, применяемых в производстве строительных материалов). Перечисленные устройства должны быть выполнены в соответствии с техническими решениями завода-изготовителя или по согласованным с ним проектным решениям. Оснащению катодной защитой подлежат не все автоклавы. Критерием применения катодной защиты является коррозионность конденсата, обуславливаемая наличием в нем растворенных веществ, вымываемых из обрабатываемых материалов. Если удельное сопротивление автоклавного конденсата менее 100 Ом·м, автоклав подлежит оснащению катодной защитой. Результаты замеров удельного сопротивления конденсата в виде актов должны храниться вместе с паспортами автоклавов. В тех случаях, когда катодная защита не устанавливается, периодически должны производиться замеры удельного сопротивления конденсата. Периодичность замеров устанавливается главным инженером предприятия в зависимости от стабильности состава и качества обрабатываемых материалов, а также стабильности технологического процесса. При эксплуатации автоклавов предприятиям необходимо соблюдать следующие требования: ответственность за соблюдение системы ключ-марка в сменах возложить на инженерно-технических работников (начальника смены, мастера); проверки исправности блокировочных устройств, дистанционного управления, сигнализации, устройств непрерывного отвода конденсата, соблюдения обслуживающим персоналом положений системы ключ-марка, состояния подвижных опор, соблюдения рекомендаций завода-изготовителя по температурному режиму работы автоклавов, исправности катодной защиты проводить по специальным графикам инженерно-техническим работникам, ответственным за безопасную эксплуатацию автоклавов. Периодичность проверок устанавливает главный инженер предприятия, исходя из необходимости обеспечения надежной работы всего основного и вспомогательного оборудования, но не превышая десяти дней; в технологическом процессе обработки материалов в автоклавах предусматривать время, необходимое для своевременной очистки внутренних поверхностей от загрязнений; инструкцию по режиму работы и безопасному обслуживанию автоклавов разрабатывать с учетом специфики местных условий их работы на основе типовой конструкции [87]. В инструкции, в частности, должны быть отражены действия персонала по поддержанию безопасного температурного режима, обеспечению свободы тепловых перемещений при пусках и остановах автоклавов и контролю за отсутствием защемлений подвижных опор, осуществлению непрерывного отвода конденсата; аттестацию персонала, обслуживающего автоклавы, производить только в комиссиях при профессионально-технических училищах или в учебных организациях и пунктах предприятий. В работе комиссии обязательно участие инспектора котлонадзора; ежеквартально проводить детальное обследование условий безопасной эксплуатации автоклавов комиссиями предприятий с составлением соответствующего акта, утверждаемого руководством предприятия. Раз в год такое обследование должно проводиться с участием представителя вышестоящей организации. Копии акта и приказа по результатам обследований направлять в местный орган госгортехнадзора. В процессе эксплуатации автоклавы должны подвергаться техническому диагностированию для определения возможности их дальнейшей эксплуатации. Указанное диагностирование следует проводить в соответствии с "Положением о системе технического диагностирования автоклавов" [93]. Заводы - изготовители автоклавов дополнительно к требованиям правил безопасности должны выполнять: контроль всех стыковых сварных соединений, а также угловых соединений приварки штуцеров и патрубков с внутренним диаметром 100 мм и более - по всей длине просвечиванием проникающими излучениями или ультразвуковой дефектоскопией (это требование вошло в "Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением", утвержденных 27.11.87 г., и в последующие их редакции); поставку автоклавов комплектно с сигнально-блокировочными устройствами, приборами контроля температурного режима и перепада температур между верхней и нижней образующими автоклава, устройствами непрерывного отвода конденсата, реперами для контроля тепловых перемещений, замками с ключом-маркой и устройством катодной защиты (только для автоклавов промышленности строительных материалов при подтверждении необходимости катодной защиты в заказе); указывать в паспорте автоклава срок службы, а в инструкции по монтажу и эксплуатации автоклава - периодичность и объем контроля металла, который должен выполнять владелец автоклава в период срока службы, установленного заводом; указывать в инструкции по монтажу и безопасной эксплуатации автоклавов наряду с другими сведениями допустимые скорости прогрева и охлаждения стенок при пуске и останове, а также допустимый перепад температур между верхней и нижней образующими автоклава. |
Похожие:
 |
Классификация автоклавов Правила безопасной эксплуатации лабораторных автоклавов в учреждениях Академии наук СССР |
|
«проектирование предприятий по производству строительных материалов... Курс «Проектирование предприятий по производству строительных материалов и изделий» представляет собой неотъемлемую составную часть... |
 |
Поставка материалов для обеспечения надежности электроснабжения в... «Поставка материалов для обеспечения надежности электроснабжения в 4 кв. 2016 г.» |
|
Техническое задание на поставку строительных материалов Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша Российской... |
|
Приказ об утверждении Правил по охране труда при производстве строительных материалов Приложение Содержащиеся в Правилах требования устанавливают минимально допустимые уровни охраны и безопасности труда работников, участвующих... |
|
Приказ об утверждении Правил по охране труда при производстве строительных материалов Приложение Содержащиеся в Правилах требования устанавливают минимально допустимые уровни охраны и безопасности труда работников, участвующих... |
|
Правила устройства и безопасной эксплуатации строительных подъемников пб 10-518-02. Литература ... |
|
Перечень документов, регламентирующих порядок эксплуатации спортивных... Акт технического обследования спортивного сооружения в части эксплуатационной надежности и устойчивости строительных конструкций,... |
|
Пб 463 Подготовка и аттестация лиц, ответственных за безопасное производство... На какие подъемники распространяются Правила устройства и безопасной эксплуатации строительных подъемников? |
|
Техническое задание на поставку гидравлического инструмента Обеспечение комфортного проживания жителей, сохранности жилищного фонда, эффективной эксплуатации, надежности и безопасности жилого... |
|
Публичный отчет государственного бюджетного образовательного учреждения... Общая характеристика гбоу спо (ссуз) «Первомайский техникум промышленности строительных материалов», особенности его позиционирования... |
|
Федеральный горный и промышленный надзор россии постановление Направить Правила устройства и безопасной эксплуатации строительных подъемников на государственную регистрацию в Минюст России |
|
Профессиональный стандарт Обеспечение безопасной эксплуатации лифтов в соответствии с требованиями технического регламента |
|
Профессиональный стандарт Обеспечение безопасной эксплуатации лифтов в соответствии с требованиями технического регламента |
|
Электровозов переменного тока Окументации, действующих государственных стандартов, Правил технической эксплуатации железных дорог, действующих инструкций, материалов... |
|
Применение магнезиально-шунгитовых строительных материалов для обеспечения электромагнитной Показания к применению защитных экранирующих материалов в строительстве объектов и жилья |