устройство и общие принципы обеспечения безопасности эксплуатации

Герметизированные
системы, в которых под давлением находятся
сжатые газы и жидкости (нередко токсичные,
пожаро и взрывоопасные, имеющие высокую
температуру), широко применяются в
современном производстве и на транспорте.
Такие системы являются источником
повышенной опасности и поэтому при их
проектировании, изготовлении, эксплуатации
и ремонте должны строго соблюдаться
установленные правила и нормы.

К рассматриваемым
установкам и системам относятся: паровые
и водогрейные котлы; экономайзеры и
газгольдеры; трубопроводы различного
назначения (пара, горячей воды, сжатых
и сжиженных газов, нефтепродуктов и
т.п.); сосуды; цистерны; бочки; баллоны;
установки газоснабжения и многое другое
оборудование, составными частями
которого являются вышеперечисленные
устройства.

Сосуд, работающий
под давлением
– это герметически закрытая емкость,
предназначенная для ведения химических
или тепловых процессов, а также для
хранения и транспортировки сжиженных
и растворимых газов и жидкостей под
давлением (границей сосуда являются
входные и выходные штуцера).

Одним из основных
требований, предъявляемых к системам,
находящимся под давлением, является их
герметичность.

Герметичность
– это непроницаемость жидкостями и
газом стенок и соединений, ограничивающих
внутренние объемы устройств и установок.

Принцип герметичности,
т.е. непроницаемости, используется во
всех устройствах и установках, в которых
в качестве рабочего тела применяется
жидкость или газ. Этот принцип является
также обязательным для вакуумных
установок.

Принцип герметичности,
используемый при организации рабочего
процесса устройств и установок под
давлением, является важным с точки
зрения безопасности их эксплуатации,
т.к. любые системы повышенного давления
всегда представляют собой потенциальную
опасность.

Из множества
герметичных устройств и установок,
работающих под давлением, можно выделить
те, которые наиболее широко применяются
в промышленности и на транспорте. К ним
относятся:

1.
Барокамера – сосуд,
оснащенный приборами и оборудованием
и предназначенный для размещения в нем
людей.

2.
Баллон – сосуд,
имеющий одну или две горловины для
установки вентилей, фланцев или штуцеров,
предназначенный для транспортировки,
хранения и использования сжатых,
сжиженных или растворенных под давлением
газов.

3.
Котел –
устройство, имеющее топку, обогреваемую
продуктами сжигаемого в ней топлива,
или устройство, в котором для подогрева
рабочей среды используется тепло,
выделяемое при протекании через нее
электрического тока, или тепло, выделяемое
тепловыми электрическими нагревателями,
и предназначенное для получения пара
с избыточным давлением или горячей
воды, используемых вне самого устройства.

4.
Газгольдер –
естественный или искусственный резервуар
для хранения газа.

5.
Трубопровод
– система герметично соединенных труб,
арматуры, элементов и т.п., предназначенных
для транспортирования рабочей среды с
избыточным давлением.

Жидкости
и газы, транспортируемые по трубопроводам,
разбиты на десять укрупненных групп, в
соответствии с которыми установлена
опознавательная окраска трубопроводов.
Кроме этого, на трубопроводы наносят
предупреждающие кольца определенного
цвета в зависимости от степени опасности
транспортируемого вещества.

Сосуды,
работающие под давлением, характеризуются
следующими параметрами:

1.
Вместимость (V)
– объем внутренней полости оборудования,
работающего под давлением, определяемый
по заданным на чертежах номинальным
размерам. При определении вместимости
из общей емкости исключается объем,
занимаемый футеровкой, трубами и другими
внутренними устройствами.

2.
Избыточное давление – величина
давления относительно атмосферного
давления,
т.е. величина
манометрического давления (единица
измерения – Па, кПа, МПа или кгс/см2
или атм.).

1
физическая атмосфера (атм) = 1 кгс/см2
= 101325 Па

1
мм. Рт. Ст. = 133,322 Па = 1,33 гПа

3.
Максимально допустимое рабочее давление
(PS)
– установленное
изготовителем максимальное избыточное
давление, при нормальном протекании
технологического процесса без учета
кратковременного повышения давления
во время действия предохранительных
устройств.

4.
Максимально/минимально допустимая
температура (ТS)
– максимальные/минимальные
температуры рабочей среды, при которых
может применяться оборудование (единица
измерения TS
– градус Цельсия).

5.
Назначенный ресурс – установленная
в натуральных показателях изготовителем
(проектировщиком) суммарная наработка
оборудования, работающего под давлением,
от начала его эксплуатации до
прогнозируемого перехода в предельное
состояние.

6.
Назначенный
срок службы – установленная
изготовителем (проектировщиком) временная
продолжительность эксплуатации
оборудования, работающего под давлением,
от начала эксплуатации до прогнозируемого
перехода в предельное состояние.

7.
Предохранительные
устройства
– устройства, предназначенные для защиты
оборудования, работающего под давлением,
от превышения давления или температуры
свыше допустимых величин.

8.
Рабочая среда:
– газы, жидкости
и пары в однофазном состоянии, а также
их смеси. Рабочая среда может содержать
частицы твердых веществ во взвешенном
состоянии.

Сосуды,
работающие под давлением, в своей
конструкции (кроме собственно емкости,
содержащей рабочую среду) обязательно
должны иметь следующие элементы,
обеспечивающие безопасную их эксплуатацию:

–
запорную и запорно-регулирующую арматуру;

–
контрольные приборы для измерения
давления и температуры.

Предохранительные
устройства обязательно устанавливают
на все установки и сосуды, работающие
под давлением, за исключением малых
объектов, например, газовых баллонов.
Поскольку от этого устройства зависит
безотказная работа установки, часто
предусматривают два предохранительных
устройства: одно – рабочее, другое –
резервное.

Предохранительные
устройства имеют различное конструктивное
исполнение, но наиболее распространенными
являются следующие:

1.
Предохранительные устройства с
разрушающимися мембранами (предохранительные
мембраны).

Каждый
сосуд должен иметь манометр и термометр.
Манометры имеют класс точности не ниже
2,5 при рабочем давлении до 25 атм, и не
ниже 1,5 при рабочем давлении свыше 25
атм.

Т.о.,
сосуды, работающие под давлением,
являются сложными техническим устройствами
и требуют при эксплуатации строгого
соблюдения установленных правил и норм.

Для обеспечения
надежной и безопасной работы герметичных
систем и установок, работающих под
давлением, необходимо выполнять целый
комплекс организационных и технических
мероприятий, направленных на предупреждение
аварий.

Госгортехнадзором
РФ утверждены «Правила устройства и
безопасной эксплуатации сосудов,
работающих под давлением», в которых
определены требования к устройству,
ремонту и эксплуатации сосудов.
(Постановление
Госгортехнадзора РФ от 11 июня 2003 г. N
91). Настоящим
Правилам присвоен шифр ПБ 03-576-03.

Правила устройства
и безопасной эксплуатации сосудов,
работающих под давлением (далее по
тексту Правила), устанавливают требования
к проектированию, устройству, изготовлению,
реконструкции,
наладке, монтажу, ремонту,
техническому
диагностированию
и эксплуатации сосудов, цистерн,
бочек,
баллонов,
барокамер,
работающих под избыточным
давлением.

Конструкция сосудов
должна обеспечивать надежность и
безопасность эксплуатации в течение
расчетного срока службы и предусматривать
возможность проведения технического
освидетельствования, очистки, промывки,
полного опорожнения, продувки, ремонта,
эксплуатационного контроля металла и
соединений.

Проекты сосудов
и их элементов (в том числе запасных
частей к ним), а также проекты их монтажа
или реконструкции должны выполняться
специализированными организациями.

Руководители и
специалисты, занятые проектированием,
изготовлением, реконструкцией, монтажом,
наладкой, ремонтом, диагностикой и
эксплуатацией сосудов, должны быть
аттестованы на знание Правил в соответствии
с Положением о порядке подготовки и
аттестации работников организаций,
осуществляющих деятельность в области
промышленной безопасности ОПО,
подконтрольных Госгортехнадзору РФ,
утвержденным постановлением
Госгортехнадзора России от 30.04.02 N 21.

На
каждый сосуд составляется и передается
потребителю паспорт с чертежами и
расчетами. На корпусе на видном месте
наносятся данные (не краской):

• год изготовления
  и дата освидетельствования;
• рабочее и пробное
  давление;

Разрешение
на пуск в работу сосуда выдается местной
инспекцией
Госгортехнадзора после освидетельствования
и регистрации, о чем делается отметка
в паспорте сосуда.

После ввода в
эксплуатацию на сосуде делается табличка
размером не менее 150×200 мм с указанием:

• даты следующих
испытаний.

Техническое
освидетельствование установок, работающих
под давлением, осуществляется после
монтажа и пуска в эксплуатацию, а также
периодически в процессе эксплуатации,
и в необходимых случаях – внеочередному
освидетельствованию.

Объем,
методы и периодичность освидетельствования
определяются изготовителем сосудов и
емкостей и указываются в инструкциях
по монтажу и эксплуатации. В случае
отсутствия таких указаний техническое
освидетельствование проводится по
правилам, определенным Ростехнадзором.
Как правило, периодическое
техническое освидетельствование
заключается во
внутреннем осмотре (не реже 1 раза в 4
года) и в гидравлическом испытании (не
реже 2 раз в 8 лет). Гидравлическое
испытание
проводится давлением, превышающем
рабочее в 1,2-2 раза в зависимости от
рабочего давления и температуры.
Гидроиспытания
допускается заменять пневматическими
с соблюдением специальных
мер предосторожности.

Освидетельствование
установок, зарегистрированных в органах
Ростехнадзора, проводит их представитель
(технический инспектор), а незарегистрированных
— лицо, на которое приказом по предприятию
возложен надзор за эксплуатацией
установок, работающих под давлением.

При
гидравлических или пневматических
испытаниях проводится внешний осмотром
наружной поверхности сосуда, разъемных
и сварных соединений на предмет
обнаружения течи. Если нет течи, трещин,
потения и сварных соединениях, падения
давления по контрольному манометру,
сосуд считается выдержавшим испытания.

При
невозможности (по конструктивным
особенностям сосудов) проведения
внутреннего осмотра последний заменяют
осмотром в доступных местах и пневматическим
испытанием на прочность пробным
давле­нием, проводимым не реже одного
раза в два года.

Техническое
освидетельствование аппаратов (сосудов)
должно проводить лицо, ответственное
в организации по надзору за техническим
состоянием и эксплуатацией.

Результаты
технических освидетельствований с
указанием разрешенных параметров
эксплуатации и следующие сроки их
проведения должны быть записаны в книгу
учета и освидетельствования и паспорт
аппаратов (сосудов) лицом, производящим
освидетельствование. Разрешение на
ввод сосуда (аппарата) в эксплуатацию
дается этим же лицом и записывается в
паспорт сосуда.

Обслуживание
установок может быть поручено лицам не
моложе 18 лет, прошедшим производственное
обучение и аттестацию в квалификационной
комиссии и имеющим удостоверение на
право обслуживания.

При
эксплуатации необходимо поддерживать
в исправном состоянии КИП, запорную
арматуру и предохранительные устройства.

Пропускная
способность предохранительных устройств
(клапанов, мембран) д.б. такой, чтобы в
сосуде не могло образоваться давление,
превышающее рабочее на:

0,05 МПа при рабочем
давлении = <0,3 МПа,

15% при рабочем
давлении 0,3 – 6 МПа,

При
применении предохранительных мембран
давление не должно превышать рабочее
более, чем на 25%.

Группы
опасностей сосудов и установок, работающих
под давлением.

Установки,
работающие под давлением, при неправильной
их эксплуатации на производстве могут
являться источниками взрывоопасности.
С этой точки зрения источниками повышенной
опасности являются: паровые и водогрейные
котлы, компрессоры, воздухосборники
(ресиверы), газовые баллоны, паропроводы,
газопроводы, автоклавы и др.

Взрыв
или возгорание газообразных или смешанных
горючих химических веществ наступает
при определенном содержании этих веществ
в воздухе, что приводит к разрушению и
повреждению зданий и сооружений. На
производстве при взрыве образуется
ударная волна. Степень разрушения
конструкций, оборудования, машин и
коммуникаций, а также степень поражения
людей зависит от величины избыточного
давления во фронте ударной волны ΔPф.

Нарушение
герметичности сосуда опасно не только
для обслуживающего персонала, но и для
всех людей, находящихся в опасной зоне,
а также может привести к значительным
разрушениям, сопровождаться пожарами,
массовыми отравлениями. При разгерметизации
сосудов создаются опасные и вредные
производственные факторы, зависящие
от физико-химических свойств рабочей
среды, и при этом возникает риск:

–
травматизма и разрушений, связанных с
высоким давлением газа в системе, взрывом
горючих газов и веществ;

–
получения термических ожогов под
воздействием высоких температур;

–
получения химических ожогов из-за
агрессивности среды;

–
радиационной опасности при использовании
в установках в качестве теплоносителя
радиоактивных материалов;

–
удушья и отравления инертными и токсичными
газами.

Как
показывает анализ аварий, нарушение
герметичности происходит в результате
действия ряда факторов, которые можно
разделить на две группы: эксплуатационные
и технологические.

Эксплуатационные
факторы обусловлены
физико-химическими свойствами рабочего
тела, параметрами его состояния, условиями
эксплуатации. К ним относят: протекание
побочных процессов в устройствах и
установках, приводящие к ослаблению
прочности конструкции; образование
взрывчатых смемей; неправильную
эксплуатацию сосудов.

Технологическиефакторы
связаны с
дефектами при изготовлении, монтаже,

Сосуды и аппараты работающие под давлением

Сосудами,
работающими под давлением, называются
герметически закрытые емкости,
предназначенные для химических и
тепловых процессов, а также для хранения
и перевозки сжатых, сжиженных и
растворенных газов и жидкостей под
давлением.

Требования
к указанным сосудам регламентированы
«Правилами устройства и безопасной
эксплуатации сосудов,работающих под
давлением».

Эти
Правила распространяются на сосуды,
работающие под давлением свыше 0,7 кгс/см2
(0,07 МПа )(без учета гидростатического
давления),

При
осуществлении различных технологических
процессов, проведении ремонтных работ,
в быту и т.д. широко распространены
различные системы повышенного давления,
к которым относится следующее оборудование:
трубопроводы, баллоны и емкости для
хранения или перевозки сжатых, сжиженных
и растворенных газов, паровые и водяные
котлы, газгольдеры и др. Основной
характеристикой этого оборудования
является то, что давление газа или
жидкости в нем превышает атмосферное.
Это
оборудование принято называть сосудами,
работающими под давлением.

Основное
требование к этим сосудам – соблюдение
их герметичности
на протяжении всего периода эксплуатации.
Герметичность – это непроницаемость
жидкостями и газами стенок и соединений,
ограничивающих внутренние объемы
сосудов, работающих под давлением. Кроме
этих сосудов требования по герметичности
обязательны и для вакуумных установок
и оборудования1.

Любые
сосуды, работающие под давлением, всегда
представляют собой потенциальную
опасность, которая при определенных
условиях может трансформироваться в
явную форму и повлечь тяжелые последствия.
Разгерметизация (потеря герметичности)
сосудов, работающих под давлением,
достаточно часто сопровождается
возникновением двух групп опасностей.

Первая
из них связана с взрывом сосуда или
установки, работающей под давлением.
Взрывом называют быстропротекающий
процесс физических и химических
превращений веществ, сопровождающийся
освобождением большого количества
энергии в ограниченном объеме, в
результате которого в окружающем
пространстве образуется и распространяется
ударная волна1,
способная создать угрозу жизни и здоровью
людей. При взрыве может произойти
разрушение здания, в котором расположены
сосуды, работающие под давлением, или
его частей, а также травмирование
персонала разлетающимися осколками
оборудования.

1
Ударной волной называется распространение
в газообразной, жидкой или твердой среде
поверхности, на которой происходит
скачкообразное повышение давления,
сопровождающееся изменением плотности,
температуры и скорости движения среды.
Эта поверхность называется поверхностью
взрыва или скачком уплотнения.

Вторая
группа опасностей зависит от свойств
веществ, находящихся в оборудовании,
работающем под давлением. Так, обслуживающий
персонал может получить термические
ожоги, если в разгерметизировавшейся
установке находились вещества с высокой
или низкой температурой. Если в сосуде
находились агрессивные вещества, то
работающие могут получить химические
ожоги; кроме того, при этом возникает
опасность отравления персонала.
Радиационная опасность возникает при
разгерметизации установок, содержащих
различные радиоактивные вещества. Таким
образом, для обеспечения безопасности
персонала, обслуживающего сосуды под
давлением, весьма важно, чтобы
эксплуатируемое
оборудование сохраняло герметичность.

Рассмотрим
основные виды сосудов и аппаратов,
работающих под давлением.

Трубопроводы
–
это устройства для транспортировки
жидкостей и газов. По существующему
ГОСТу 14202-69 все жидкости и газы;
транспортируемые по ним, разбиты на
десять групп. Для определения вида
вещества, транспортируемого по
трубопроводам, их окрашивают в
соответствующие цвета (опознавательная
окраска):

Газы
горючие и негорючие– желтый

Жидкости
горючие и негорючие– коричневый

Кроме
опознавательной окраски на трубопроводы
наносят краской предупредительные
(сигнальные) цветные кольца:

Цвет
наносимогона трубопровод кольца

Красный
– Взрывоопасные, огнеопасные,
легковоспламеняющиеся

Зеленый
– Безопасные или нейтральные

Желтый
– Токсичные или иной вид опасности,
например глубокий вакуум, высокое

Количество
сигнальных колец определяет степень
опасности.

Баллоны
–
это сосуды для транспортировки и хранения
сжатых и растворенных газов. Различают
(согласно ГОСТу 949-73) баллоны малой
(0,4–12 л), средней (20–50 л) и большой (80–
500 л) вместимости.

Криогенные
сосуды
предназначены для хранения и транспортировки
различных сжиженных газов: воздуха,
кислорода, аргона и др. В соответствии
с ГОСТом 16024-79 Е их выпускают шести
типоразмеров; 6; 3; 10; 16; 25 и 40 л. Эти сосуды
маркируются следующим образом: например
СК-40 – сосуд криогенный емкостью 40 л.
Снаружи их окрашивают серебристой или
белой эмалью и посередине наносят
отличительную полосу с названием
сжиженного газа, находящегося в сосуде.

Газгольдеры
предназначены для хранения и выдачи
больших количеств сжатых газов, отделения
от них механических примесей и других
целей. Различают газгольдеры высокого
и низкого давления. В первых из них
сжатый газ находится по одним из следующих
давлений: менее 25; 32 и 40 МПа. Газгольдеры
низкого давления рассчитаны на большой
объем хранимых газов: 105-3·107
л.

Причиной
разгерметизации является образование
взрывоопасных смесей,
состоящих из горючих газов, паров или
жидкостей и окислителя. Примером таких
смесей могут служить ацетилен и кислород,
водород и кислород, пары этилового
спирта и кислород и др.

Взрывоопасные
смеси «горючее–окислитель» могут
возгораться и взрываться, если имеется
инициатор (источник) зажигания, в качестве
которого может выступить электрическая
искра (например, возникающая в результате
накопления статического электричества),
искры от газо- и электросварки, искры,
возникающие от удара стальных предметов,
нагретые тела и др. Существует также
ряд самовоспламеняющихся систем, для
которых не требуется инициатор зажигания.
Примером таких систем могут служить
натрий или калий, которые при нормальной
температуре взрываются при соприкоановении
с хлороформом.

Для
предотвращения взрывов следует исключать
возможность образования систем
«горючее–окислитель», предотвращать
инициирование горения, а также обеспечивать
локализацию очага горения.

Меры
безопасности при эксплуатации газовых
баллонов:

  газовые
баллоны необходимо хранить в вертикальном
положении в проветриваемом помещении
или под навесами. Их следует защищать
от действия прямых солнечных лучей и
осадков. Баллоны не должны храниться
на расстоянии менее 1 м от радиаторов
отопления и ближе 5 м от открытого огня;

  нельзя
переносить баллоны на плечах или руками
в обхват;

  эксплуатировать
можно только исправные баллоны. Их надо
устанавливать вертикально на месте
проведения работ и надежно закреплять
для предохранения от падения. Установленный
баллон должен быть надежно защищен от
воздействия открытого огня, теплового
излучения и прямых солнечных лучей.

Сосуды под давлением

Сосуды
под давлением широко используются как
в промышленности, так и в быту, спорте
и пр. Разнообразие размеров, технических
характеристик и способов применения
их чрезвычайно велико, начиная от ядерных
реакторов
и заканчивая домашними отопительными
котлами
и баллонами
для дайвинга.
Другими примерами использования сосудов
под давлением являются паровые
котлы,
барокамеры,
автоклавы,
ресивера,
цистерны,
баллоны
и бочки,
предназначенные для транспортировки
или хранения сжатых, сжиженных газов,
жидкостей и сыпучих тел.

Ни одно производство
не обходится без использования систем
повышенного давления (трубопроводов,
баллонов и емкостей для хранения или
перевозки сжатых, сжиженных и растворенных
газов, газгольдеров и т. д.). Любые системы
повышенного давления всегда представляют
потенциальную опасность.

Причинами
разрушения или разгерметизации систем
повышенного давления могут быть: внешние
механические воздействия, старение
систем (снижение механической прочности);
нарушение технологического режима;
конструкторские ошибки; изменение
состояния герметизируемой среды;
неисправности в контрольно-измерительных,
регулирующих и предохранительных
устройствах; ошибки обслуживающего
персонала
и т. д.

Взрывозащита
систем повышенного давления достигается
организационно-техническими мероприятиями;
разработкой инструктивных материалов,
регламентов, норм и правил ведения
технологических процессов; организацией
обучения и инструктажа обслуживающего
персонала; осуществлением контроля и
надзора за соблюдением норм технологического
режима, правил и норм техники безопасности,
пожарной безопасности и т. п. Кроме того,
оборудование повышенного давления
должно быть оснащено системами
взрывозащиты.

Чтобы внешний вид указывал на
свойства транспортируемого вещества,
введена их опознавательная окраска
трубопровода (ГОСТ 14202–69):

Для выделения вида опасностей на
трубопроводы наносят предупреждающие
(сигнальные) цветные кольца, количество
которых определяет степень опасности.
Так, на трубопроводы взрывоопасных,
огнеопасных, легковоспламеняющихся
веществ наносят красные кольца, безопасных
или нейтральных веществ –зеленые,
токсичных веществ –желтые. Для обозначения
глубокого вакуума, высокого давления,
наличия радиации используют также
желтый цвет.

Все трубопроводы подвергают гидравлическим
испытаниям при пробном давлении на 25 %
выше рабочего, но не менее 0,2 МПа.

Кроме испытаний водой на прочность
газопроводы, а также трубопроводы для
токсичных газов испытывают на герметичность
воздухом при пробном давлении, равном
рабочему. Отсутствие утечки воздуха из
соединений проверяют мыльным раствором
или погружением узлов в ванну с водой.

Газопроводы прокладывают с небольшим
уклоном в сторону движения газа, а
буферную емкость снабжают в нижней
части спускной трубой с краном для
систематического удаления водяного
конденсата и масла. Паропроводы снабжают
конденсатоотводчиками, которые позволяют
предотвратить возникновение гидравлических
ударов и пробок. Во избежание возникновения
напряжений от тепловых деформаций,
особенно в наземных газопроводах,
устраивают специальные компенсаторы
в виде П-образного участка.

У горловины каждого баллона на
сферической части выбивают следующие
данные: товарный знак знак
предприятия-изготовителя, дату (месяц
и год) изготовления (последнего испытания)
и год следующего испытания; вид
термообработки (нормализация, закалка
с отпуском); рабочее и пробное гидравлическое
давление (мПа); вместимость баллона, л;
массу баллона, кг; клеймо ОТК; обозначение
действующего стандарта.

Наружная поверхность баллонов
окрашивается в определенный цвет, на
нее наносится соответствующая надпись
и сигнальная полоса. Окраска баллонов
для наиболее часто используемых
промышленных газов приведена ниже:

Для горючих и
негорючих газов, не обозначенных в
ПБ10–115–96 (Правила устройства и безопасной
эксплуатации сосудов, работающих под
давлением), предусмотрена следующая
гамма цветов:

Сигнальная
окраска баллонов и цистерн позволяет
исключить образование смеси «горючее
– окислитель» вследствие заполнения
емкостей рабочим телом, для которого
они не предназначены. Для предотвращения
проникновения в опорожненный баллон
посторонних газов, а также для определения
(в необходимых случаях), какой газ
находится в баллоне, или герметичности
баллона и его арматуры заводы-наполнители
принимают опорожненные баллоны с
остаточным давлением не менее 0,05 МПа,
а баллоны для растворенного ацетилена
–не менее 0,05 и не более 0,1 МПа.

Взрыв ацетиленовых баллонов может быть
вызван старением пористой массы
(активированного угля в ацетоне), в
которой растворяется ацетилен. Образование
смеси горючее – окислитель в кислородных
баллонах чаще всего связано с попаданием
в его вентиль масел; в водородных–с
загрязнением их кислородом, а также с
появлением в них окалины.

Действующие в настоящее время Правила
устройства и безопасной эксплуатации
сосудов, работающих под давлением
(ПБ–115–96), распространяются на:

– сосуды, работающие под давлением
воды с температурой выше 115 °С или другой
жидкости с температурой, превышающей
температуру кипения при давлении 0,07
МПа, без учета гидростатического
давления;

– сосуды, работающие под давлением
пара или газа свыше 0,07 МПа;

– баллоны, предназначенные для
транспортирования и хранения сжатых,
сжиженных и растворенных газов под
давлением свыше 0,07 МПа;

– цистерны и бочки для транспортирования
и хранения сжиженных газов, давление
паров которых при температуре до 50 °С
превышает давление 0,07 МПа;

– цистерны и сосуды для транспортирования
или хранения сжатых, сжиженных газов,
жидкостей и сыпучих тел, в которых
давление выше 0,07 МПа создается периодически
для их опорожнения;

Правила не распространяют своего
действия на:

– сосуды, изготавливаемые в соответствии
с «Правилами устройства и безопасной
эксплуатации оборудования и трубопроводов
атомных энергетических установок»,
утвержденными Госатомэнергонадзором
России, а также сосуды, работающие с
радиоактивной средой;

– сосуды вместимостью не более 0,025 м3
независимо от давления, используемые
для научно-экспериментальных целей;

– сосуды и баллоны вместимостью не
более 0,025 м3, у которых
произведение давления в МПа на вместимость
в м3 не превышает 0,02;

– сосуды, работающие под давлением,
создающимся при взрыве внутри их в
соответствии с технологическим процессом;

– сосуды, работающие под вакуумом;

– сосуды, состоящие из труб с внутренним
диаметром не более 150 мм без коллекторов,
а также с коллекторами; выполненными
из труб с внутренним диаметром не более
150 мм, а также ряд других типов сосудов
(сосуды, устанавливаемые на морских и
речных судах, самолетах и других
летательных аппаратах; воздушные
резервуары тормозного оборудования
подвижного состава железнодорожного
транспорта, автомобилей и других средств
передвижения; сосуды специального
назначения военного ведомства и т. д.);

– сосуды, на которые распространяется
действие «Правил устройства и безопасной
эксплуатации сосудов, работающих под
давлением», до пуска их в эксплуатацию
должны быть зарегистрированы в органах
Госгортехнадзора России. Исключение
составляют:

– сосуды 1-й группы, работающие при
температуре стенки не выше 200° С, у
которых произведение давления в МПа на
вместимость в м3 не превышает 0,05, а также
сосуды 2-й, 3-й, 4-й групп, работающие при
указанной выше температуре, у которых
произведение давления в МПа на вместимость
в м3 не превышает 0,1 (к первой группе
относятся сосуды, содержащие взрывоопасные
и пожароопасные среды, или вещества
1-го и 2-го классов опасности по ГОСТ
12.1.007 независимо от температуры стенки
и расчетного давления (выше 0,07 МПа). 2-я,
3-я, 4-я группы сосудов определяются
расчетным давлением и температурой
стенки, при условии, что сосуд не содержит
среду, указанную для группы 1);

– аппараты воздухоразделительных
установок и разделения газов, расположенные
внутри теплоизоляционного кожуха;

– резервуары воздушных электрических
переключателей;

– бочки для перевозки сжиженных газов,
баллоны вместимостью до 100 л включительно,
установленные стационарно, а также
предназначенные для транспортировки
и (или) хранения сжатых, сжиженных и
растворенных газов;

– генераторы (реакторы) для получения
водорода, используемые гидрометеорологической
службой;

– сосуды, включенные в закрытую систему
добычи нефти и газа (от скважин до
магистрального трубопровода);

– сосуды для хранения или транспортировки
сжиженных газов, жидкостей и сыпучих
тел, находящиеся под давлением периодически
при их опорожнении;

– сосуды со сжатым и сжиженными газами,
предназначенные для обеспечения топливом
двигателей транспортных средств, на
которых они установлены;

сосуды, установленные в подземных горных
выработках.

Для обеспечения безопасной и безаварийной
эксплуатации сосуды и аппараты, работающие
под давлением, должны подвергаться
техническому освидетельствованию после
монтажа и пуска в эксплуатацию,
периодически в процессе эксплуатации,
а в необходимых случаях и внеочередному
освидетельствованию.

Объемы, методы и периодичность технического
освидетельствования оговариваются
изготовителем и указываются в инструкциях
по монтажу и эксплуатации. В случае
отсутствия таких указаний техническое
освидетельствование проводится по
указанию «Правил» ПБ10– 115–96. Так, для
сосудов, не подлежащих регистрации в
органах Госгортехнадзора России,
установлена следующая периодичность:
гидравлические испытания пробным
давлением один раз в восемь лет, наружный
и внутренний осмотр один раз в два года
при работе со средой, вызывающей
разрушение и физико-химическое превращение
материала (коррозия и т. п.) со скоростью
не более 0,1 мм в год и 12 месяцев при
скорости более 0,1 мм в год.

Сроки и объемы освидетельствований
сосудов и баллонов, зарегистрированных
и не зарегистрированных в органах
Госгортехнадзора России, устанавливаются
в зависимости от условий эксплуатации
(скорость физико-химических превращений)
и типа сосуда.

Таблица 51 Давление при гидравлических
испытаниях

К= δ20/δt –допустимое
напряжение для материала сосуда или
его элемента соответственно при 20 °С и
расчетной температуре, МПа, Км –
отношение массы металлоконструкции к
общей массе сосуда; α = 1,3 –для
неметаллических материалов с ударной
вязкостью более 20 Дж/см2. α = 1,6 –для
неметаллических материалов с ударной
вязкостью 20 Дж/см2 и менее.
Применяемая вода должна иметь температуру
не ниже 5 и не выше 40 °С, если иное не
оговорено в паспорте на сосуд. Разность
температур стенки сосуда и окружающего
воздуха во время испытаний не должна
вызывать конденсации влаги на поверхности
стенок сосуда. Использование сжатого
воздуха или другого газа для подъема
давления не допускается. Давление в
испытываемом сосуде контролируется
двумя манометрами одного типа, предела
измерения, одинаковых классов точности,
цены деления. Время выдержки пробного
давления устанавливается разработчиком
и обычно определяется толщиной стенки
сосуда. Так, при толщине стенки до 50 мм
оно составляет 10 мин, при 50–100 мм – 20
мин, свыше 100 мм – 30 мин. Для литых
неметаллических и многослойных сосудов
независимо от толщины стенки время
выдержки составляет 60 мин.

После выдержки под пробным давлением
давление снижается до расчетного, при
котором производят осмотр наружной
поверхности сосуда, всех его разъемных
и сварных соединений. Сосуд считается
выдержавшим гидравлическое испытание,
если не обнаружено:

– течи, трещин, слезок, потения в сварных
соединениях и на основном металле;

–течи в разъемных соединениях;

– видимых остаточных деформаций, падения
давления по манометру.

Гидравлическое испытание допускается
заменять пневматическим при условии
контроля этого испытания методом
акустической эмиссии или другим,
согласованным с Госгортехнадзором
России.

Техническое освидетельствование
установок, работающих под давлением,
зарегистрированных в органах
Госгортехнадзора, производит технический
инспектор, а установки, не зарегистрированные
в этих органах,–лицо, на которое приказом
по предприятию возложен надзор за
безопасностью эксплуатации установок,
работающих под давлением.

Сжиженные газы хранят и перевозят в
стационарных и транспортных сосудах
–цистернах (сосуды для сжиженных газов),
которые в случае хранения криогенных
жидкостей снабжены высокоэффективной
тепловой изоляцией.

Стационарные резервуары изготовляют
объемом до 500 тыс. л и более. В зависимости
от конструкции они бывают цилиндрической
(горизонтальные и вертикальные) и
шарообразной формы. Основные параметры
и размеры внутренних резервуаров для
сжиженных газов регламентированы ТУ
26-04-622–87.

Для управления работой и обеспечения
безопасных условий эксплуатации сосуды
в зависимости от назначения должны быть
оснащены:

– запорной или запорно-регулирующей
арматурой;

– приборами для измерения давления;

– приборами для измерения температуры;

– предохранительными устройствами;

– указателями уровня жидкости.

Арматура должна иметь следующую
маркировку:

– наименование или товарный знак
изготовителя;

– условный проход;

– условное давление, МПа (допускается
указывать рабочее давление и допустимую
температуру);

– направление потока среды;

– марку материала корпуса.

На маховике запорной
арматуры должно быть указано направление
его вращения при открывании или закрывании
арматуры. Арматура с условным проходом
более 20 мм, изготовленная из легированной
стали или цветных металлов, должна иметь
паспорт установленной формы, в котором
должны быть указаны данные по химсоставу,
механическим свойствам, режимам
термообработки и результатам контроля
качества изготовления неразрушающими
методами. Каждый сосуд и самостоятельные
полости с разными давлениями должны
быть снабжены манометрами прямого
действия. Манометр устанавливается на
штуцере сосуда или трубопроводе между
сосудом и запорной арматурой. Манометры
должны иметь класс точности не ниже
2,5–при рабочем давлении сосуда до 2,5
МПа, 1,5–при рабочем давлении сосуда
свыше 2,5 МПа. Манометр должен выбираться
с такой шкалой, чтобы предел измерения
рабочего давления находился во второй
трети шкалы. На шкале манометра владельцем
сосуда должна быть нанесена красная
черта, указывающая рабочее давление в
сосуде. Манометр должен быть установлен
так, чтобы его показания были отчетливо
видны обслуживающему персоналу.
Номинальный диаметр корпуса манометров,
устанавливаемых на высоте до 2 м от
уровня площадки наблюдения за ним,
должен быть не менее 100 мм, на высоте от
2 до 3 м –не менее 160 мм. Установка
манометров на высоте более 3 м от уровня
площадки не разрешается. Между манометром
и сосудом должен быть установлен
трехходовый кран или заменяющее
устройство, позволяющее проводить
периодическую проверку манометра с
помощью контрольного. Проверка манометров
с их опломбированием и клеймением должна
производиться не реже одного раза в 12
месяцев. Кроме того, не реже одного раза
в 6 месяцев владельцем сосуда должна
производиться дополнительная проверка
рабочих манометров контрольными с
записью результатов в журнал контрольных
проверок.

Манометр не допускается к применению
в случаях, когда:

– отсутствует пломба или клеймо с
отметкой о проведении проверки;

– просрочен срок проверки;

– стрелка при его отключении не
возвращается в нулевое положение на
величину, превышающую половину допускаемой
погрешности для данного прибора;

– разбито стекло или имеются повреждения,
которые могут отразиться на правильности
его показаний.

Сосуды, работающие при изменяющейся
температуре стенок, должны быть снабжены
приборами для контроля скорости и
равномерности прогрева по длине и высоте
сосуда и реперами для контроля тепловых
перемещений.

Необходимость оснащения сосудов
указанными приборами и реперами, а также
допустимая скорость прогрева и охлаждения
сосудов определяются разработчиком
проекта и указываются изготовителем в
паспортах сосудов или инструкциях по
монтажу и эксплуатации.

Каждый сосуд должен быть снабжен
предохранительными устройствами от
повышения давления выше допустимого
значения.

В качестве предохранительных устройств
применяются:

– пружинные предохранительные клапаны;

– рычажно-грузовые предохранительные
клапаны;

– импульсные предохранительные
устройства, состоящие из главного
предохранительного клапана и управляющего
импульсного клапана прямого действия;

– предохранительные устройства с
разрушающимися мембранами (предохранительные
мембраны);

– другие устройства, применение которых
согласовано с Госгортехнадзором России.

Распространенным средством защиты
технологического оборудования от
разрушения при взрывах являются
предохранительные мембраны (разрывные,
ломающиеся, срезные, хлопающие,
специальные) и взрывные клапаны.

Достоинством предохранительных мембран
является предельная простота их
конструкции, что характеризует их как
самые надежные из всех существующих
средств взрывозащиты. Кроме того,
мембраны практически не имеют ограничений
по пропускной способности. Существенным
недостатком предохранительных мембран
является то, что после срабатывания
защищаемое оборудование остается
открытым, это, как правило, приводит к
остановке технологического процесса
и к выбросу в атмосферу всего содержимого
аппарата. При разгерметизации
технологического оборудования нельзя
исключить возможность вторичных взрывов,
которые обусловлены подсосом атмосферного
воздуха внутрь аппарата через открытое
отверстие мембраны.

Использование на технологическом
оборудовании взрывных клапанов дает
возможность устранить эти негативные
последствия, так как после срабатывания
и сброса отверстие вновь закрывается
и таким образом не вызывает необходимости
немедленной остановки оборудования и
проведения восстановительных работ. К
недостаткам взрывных клапанов следует
отнести их большую инерционность по
сравнению с мембранами, сложность
конструкции, а также недостаточную
герметичность, ограничивающую область
их применения (они могут использоваться
для взрывозащиты оборудования, работающего
при нормальном давлении).

Широко используются
разрывные мембраны, изготовляемые из
тонколистового металлического проката.
При нагружении рабочим давлением
мембрана испытывает большие пластические
деформации и приобретает ярко выраженный
купол, по форме очень близкий к сферическому
сегменту. Чаще всего куполообразную
форму мембране придают заранее при
изготовлении, подвергая ее нагружению
давлением, составляющим около 90 %
разрывного. При этом фактически
исчерпывается почти весь запас
пластических деформаций материала,
поэтому еще больше увеличивается
быстродействие мембраны. Разрывное
давление Рс, такой оболочки (давление
срабатывания мембраны)

где ∆0–толщина
материала мембраны;

σBP–временное
сопротивление материала при растяжении
(предел прочности); R – радиус купола.
Минимальный (на пределе разрыва мембраны)
радиус купола, где δ – относительное
удлинение при разрыве.

Мембранные предохранительные устройства
могут устанавливаться:

– вместо рычажно-грузовых и пружинных
предохранительных клапанов, когда эти
клапаны в рабочих условиях конкретной
среды не могут быть применены вследствие
их инерционности или других причин;

– перед предохранительными клапанами
в случаях, когда предохранительные
клапаны не могут надежно работать
вследствие вредного воздействия рабочей
среды (коррозия, эрозия, полимеризация,
кристаллизация, прикипание, примерзание)
или возможных утечек через закрытый
клапан взрыво- и пожароопасных, токсичных,
экологически вредных веществ и т. п.;

– параллельно с предохранительными
клапанами для увеличения пропускной
способности систем сброса давления;

– на выходной стороне предохранительных
клапанов для предотвращения вредного
воздействия рабочих сред со стороны
сбросной системы и для исключения
влияния колебаний противодавления со
стороны этой системы на точность
срабатывания предохранительных клапанов.

Предохранительные мембраны должны быть
маркированы, при этом маркировка не
должна оказывать влияния на точность
срабатывания мембраны.

– номер партии мембран;

– тип мембран;

– условный диаметр;

– рабочий диаметр;

– минимальное и максимальное давление
срабатывания мембран в партии при
заданной температуре и при температуре
20 °С.

Порядок и сроки проверки исправности
действия предохранительных устройств
в зависимости от условий технологического
процесса должны быть указаны в инструкции
по эксплуатации предохранительных
устройств, утвержденных владельцем
сосуда в установленном порядке.

С
начала года в России произошло уже семь
взрывов бытового газа, приведших к
гибели людей. Взрывались жилые дома в
Воронеже, Казани, Железноводске,
Новокуйбышевске: погибли соответственно
один, восемь, шесть и один человек. Затем
взорвались строительный вагончик в
Рязанской области (двое погибших) и база
металлоконструкций в Волгограде (один).
Последний взрыв случился в среду в
многоэтажке в Беслане — от полученных
ожогов скончалась 69-летняя пенсионерка.
Всего с 1 января — 20 погибших. По данным
ОАО “Росгазификация”, ежегодно от
взрывов бытового газа в России гибнет
около 130 человек. Таким образом, за две
недели января выбрано уже 15% годовой
“квоты”, и если темп не спадет, то
2008 год Россия рискует закончить с цифрой
500 погибших. Неудивительно, что волну
катастроф заметили не только в местных
прокуратурах, которые, как водится,
начали заводить уголовные дела и искать
виновных. Премьер-министр Виктор Зубков
в среду дал распоряжение Ростехнадзору
проверить газоснабжающие и
газоэксплуатирующие организации во
всех регионах страны. Правда, взрываются
не газовые организации. Взрываются
водонагреватели, плиты и баллоны в
обычных домах, а весь жилой сектор
проверить вряд ли возможно. На то, что
сами граждане станут аккуратнее
пользоваться газом, тоже надеяться
особо не стоит. Тем более что в Сибири
и на Дальнем Востоке температура уже
упала ниже -40 C и продержится на этой
отметке всю неделю. В такой мороз на
помощь электронагревателям как раз и
приходят, как теперь выяснилось,
легковзрывающиеся газовые приборы.

УТВЕРЖДЕНЫ Постановлением Госгортехнадзора России от 18 апреля 1995 г. N 20