5. Безопасность эксплуатации сосудов и аппаратов,
работающих под давлением
На предприятиях многих отраслей промышленности широко применяются аппараты, сосуды и баллоны, работающие под давлением1. Основная опасность при эксплуатации таких сосудов - возможность их разрушения под действием давления рабочей среды (физический взрыв). При физическом взрыве энергия сжатой среды в течение малого промежутка времени реализуется в кинетическую энергию осколков разрушенного сосуда и воздушную ударную волну. При этом осколки могут разлетаться на несколько сотен метров и при соударении с технологическим оборудованием, емкостями вызвать их разрушение, приводя к возможности возникновения взрывов и пожаров и гибели людей. Мощность физических взрывов сосудов весьма велика. Например, мощность взрыва сосуда вместимостью 1м3, находящегося под давлением воздуха, равным 1 МПа, составляет 13 МВт.
Наиболее частыми причинами аварий и взрывов сосудов, работающих под давлением, являются несоответствие конструкции максимально допустимому давлению и температурному режиму, превышение давления сверх предельного, потеря механической прочности аппарата (коррозия, внутренние дефекты металла, местные перегревы), несоблюдение установленного режима работы, отсутствие необходимого технического надзора, ошибочные действия обслуживающего персонала.
Требования безопасности, предъявляемые к устройству, изготовлению и эксплуатации сосудов, работающих под давлением, определены "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением" /2/. К сосудам, на которые распространяются эти правила, относятся: сосуды, работающие под избыточным давлением свыше 0,07 МПа (0,7 кгс/см2); баллоны, предназначенные для перевозки и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа, сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115оС или другой жидкости с температурой, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа.
Правила не распространяются на приборы парового и водяного отопления; сосуды вместимостью не выше 0,025 м3, для которых произведение емкости (в м3 ) на рабочее давление (в Мпа) не превышает 0,02; части машин, не представляющие собой самостоятельные сосуды (промежуточные холодильники и масловлагоотделители компрессоров, воздушные колпаки насосов и т.д.), и некоторые другие виды сосудов.
Правила устанавливают специальные требования безопасности к конструкции и материалам сосудов, к изготовлению, монтажу и ремонту, к арматуре, контрольно-измерительным приборам и предохранительным устройствам, к установке, регистрации и техническому освидетельствованию сосудов, к содержанию и обслуживанию их.
Конструкция сосудов должна бать надежной, обеспечивать безопасность при эксплуатации и предусматривать возможность осмотра, очистки, промывки, продувки и ремонта сосудов. Так, сосуды с внутренним диаметром более 800 мм должны иметь люки, а с диаметром менее 800 мм - лючки в местах, доступных для обслуживания.
Сварные швы сосудов выполняются только стыковыми. Сварные швы должны быть доступны для контроля. Контроль качества сварных соединений должен производиться: а) внешним осмотром; б) неразрушающими методами дефектоскопии; в) механическими испытаниями; г) гидравлическим (пневматическим) испытанием и другими методами. Качество сварных соединений считается удовлетворительными, если при любом виде контроля не будут обнаружены внутренние или наружные дефекты, превышающие пределы норм, установленных Правилами /2/.
Материалы, предназначенные для изготовления или ремонта сосудов, должны иметь сертификаты, подтверждающие, что качество материала соответствует требованиям Госгортехнадзора, а также специальным техническим условиям.
Правилами устанавливаются требования к методам изготовления, допускам, сварке, термической обработке и контролю сварных соединений, гидрав-
лическому испытанию и др.
Для управления работой, обеспечения безопасных условий эксплуатации сосуды, работающие под давлением, снабжаются приборами для измерения давления и температуры среды, предохранительными устройствами (клапанами и мембранами), запорной арматурой, указателями уровня жидкости.
Сосуды, на которые распространяются правила Госгортехнадзора (Правила ГГТН) /2/, до начала эксплуатации должны быть зарегистрированы в его органах, в которые предприятие предъявляет письменное заявление, паспорт сосуда, акт о монтаже его в исправном состоянии, схему включения сосуда с указанием источника давления, параметров его рабочей среды, арматуры, паспорт предохранительного клапана с расчетом его пропускной способности.
Регистрации в органах ГГТН не подлежат:
а) сосуды, работающие под давлением неедких, неядовитых и невзрывоопасных сред (группа сосудов 2-я, 3-я и 4-я) при температуре стенки не выше 200 оС, у которых произведение емкости на давление не превышает 0,1 м3 МПа;
б) сосуды, работающие под давлением едких, ядовитых и взрывоопасных сред (группа сосудов 1-я) при температуре не выше 200 оС, у которых произведение объема на давление не превышает 0,05 м3 МПа;
в) сосуды холодильных установок;
г) баллоны, бочки емкостью до 0,1м3 (100л) и в некоторых других случаях, оговоренных в Правилах ГГТН.
Разрешение на пуск сосуда выдается инспектором ГГТН после регистрации и технического освидетельствования (внутреннего и наружного осмотра и
гидравлического испытания). Техническое освидетельствование проводят до пуска в работу и периодически в процессе эксплуатации в следующие сроки:
- внутренний и наружный осмотр с целью выявления состояния внутренних и наружных поверхностей и влияния среды на стенки сосудов - не реже одного раза в четыре года;
- гидравлическое испытание с предварительным внутренним осмотром -не реже одного раза в восемь лет.
Перед внутренним осмотром и гидравлическим испытанием сосуд должен быть остановлен, освобожден от заполняющей его рабочей среды и отключен заглушками от трубопроводов, соединяющих его с источником давления или с другими аппаратами. Перед гидравлическим испытанием дополнительно необходимо тщательно очистить всю арматуру, проверить состояние предохранительных устройств и проверить плотность закрепления крышек и люков, промыть водой, продуть (просушить) воздухом.
Гидравлическое испытание проводится пробным давлением воды температурой от 5 до 40оС. Величина пробного давления определяется по формуле
 , МПа , (4)
где К - коэффициент для сварных сосудов - 1,25, для литых - 1,5; Р - расчетное давление, МПа;  - допускаемые напряжения для материала сосуда или его элементов соответственно при 200С и расчетной температуре, МПа.
Время выдержки под пробным давлением вновь изготовленных сосудов не менее 10 мин при толщине стенки сосуда до 50 мм; 20 мин - при толщине стенки свыше 50 до 100 мм и 30 мин - при толщине более 100 мм.
Литые сосуды выдерживаются в течение 60 мин. После снижения пробного давления до рабочего проводится осмотр всех сварных соединений. Если при этом отсутствуют признаки разрыва, течи, потения, видимых остаточных деформаций, то сосуд считается выдержавшим испытание.
Длительность периодических испытаний на прочность устанавливается изготовителем сосуда или составляет 5 мин.
В особо оговоренных случаях гидравлическое испытание заменяется пневматическим под давлением, равным величине пробного гидравлического давления. Этот вид испытания допускается только при условии его контроля методом акустической эмиссии.
Значение пробного давления и результаты испытаний заносятся в паспорт сосуда. На сосуды, выдержавшие техническое освидетельствование, наносят краской следующие данные: регистрационный номер, разрешенное давление, дата (месяц и год) следующего осмотра и гидравлического испытания.
В соответствии с требованиями Правил ГГТН сосуд, работающий под давлением, должен быть остановлен при появлении признаков аварийной ситуации:
- повышение давления выше разрешенного, несмотря на меры, принятые персоналом;
- при выявлении неисправности предохранительных клапанов;
- при обнаружении в сосуде и его элементах неплотностей, выпучин, разрыва прокладок;
- при неисправности манометра;
- при возникновении пожара, непосредственно угрожающего сосуду, находящемуся под давлением, и в некоторых других случаях.
|
