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 200^оС 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 77^оК, а Fe при цій температурі стає дуже крихким.

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

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.

 

7 Безпека ремонтних і очисних робіт

Аналіз виробничого травматизму в хімічній промисловості показує, що із числа механічних ушкоджень й отруєнь більше 20% (п'ята частина) припадає на ремонтні й очисні роботи.

Причини:

1 Широке застосування ручної праці.

2 Перебування протягом тривалого часу в незручному вимушеному положенні.

3 Необхідність часто перебувати в закритій апаратурі.

4 Можливість контакту зі шкідливими речовинами іноді при високій або низькій температурі.

5 Присутність у виробничих приміщеннях сторонніх робітників-ремонтників і будівельників, які не знають умов виробництва.

6 Можливість непогодженості дій ремонтного й експлуатаційного персоналу (випадки включення апаратів і механізмів при проведенні ремонту).

Із загального числа н/в при ремонтних роботах понад 50% припадає на механічні травми. З них:

25% від усієї кількості - при розбиранні й складанні обладнання.

14% - при переміщенні обладнання (кантовка).

10% - при роботі з електроінструментом.

 Висновок: організація ремонтних робіт і навчання безпечним прийомам ремонту мають велике значення для зниження виробничого травматизму.

 Система технічного обслуговування й ремонту хімічного обладнання

Завдання системи - підтримка устаткування в працездатному стані й попередження несподіваного виходу з ладу та, як наслідок, створення умов безаварійної й безпечної експлуатації.

Основа системи - поєднання технічного обслуговування (ТО) й планово-попереджувального ремонту (ППР).

ТО - комплекс робіт для підтримки працездатності обладнання між ремонтами. Їх проводять експлуатаційний (машиністи, оператори) і обслуговуючий персонал (чергові слюсарі, електрики).

ППР - ремонти всіх видів виконуються в заздалегідь установленій послідовності через певне число відпрацьованих машино-годин.

Для обладнання кожного типу нормативами системи встановлюється ресурс між ремонтами (), тривалість простою в ремонті (r), трудомісткість ремонту (чол.-год).

Ремонт ділиться на поточний і капітальний.

Для основного обладнання → метод ППР.

Для допоміжного → метод післяоглядових ремонтів.

 Підготовка й організація ремонтних робіт

Крім спеціальної технічної документації (дефектних відомостей, кошторисів витрат, графіків проведення робіт й ін.) перед проведенням ремонтних робіт обов'язкове складання плану організації робіт (ПОР) з урахуванням вимог безпеки.

У ньому зазначається:

1 Послідовність проведення всіх операцій.

2 Розміщення частин устаткування, які знімають із апаратів і машин.

3 Розміщення деталей, які будуть монтуватися замість знятих.

4 Розміщення місць для розміщення покидьків, відходів, бруду.

Ці місця повинні бути розміщені так, щоб не створювати тісняви у робочій зоні й на робочих місцях.

5 Схеми огороджень.

У плані не допускається одночасне проведення т.зв. несумісних ремонтних операцій; наприклад, проводити вогневі роботи одночасно з розбиранням апаратів й устаткування, трубопроводів, що містять горючі й легкозаймальні продукти й т.п.

Важливим фактором безпеки при виконанні ремонтних робіт є розміщення робітників по висоті.

Ремонтні роботи не можна проводити одночасно на різних відмітках по одній вертикалі. Чому? У випадку гострої потреби обов'язкове улаштування захисних настилів.

Перед початком ремонтних робіт всіх учасників знайомлять із тією частиною плану організації робіт, яка до них належить й проводять з ними інструктаж з ТБ.

 Заходи безпеки під час ремонтухімічної апаратури

Суворо дотримуючись технологічного регламенту, зупинити аварійну установку й увесь технологічний ланцюг.

а) залежно від умов виробництва перейти на гарячу й холодну циркуляцію;

б) довести тиск (або вакуум) до атмосферного;

в) у певному режимі зменшити температуру до навколишньої;

г) видалити із устаткування сировину, продукти реакції, теплоносії й ін. речовини;

д) продути апаратуру інертним газом, парою або повітрям.

Всі ці операції повинні виконуватися в певній послідовності й при суворому дотриманні встановлених для них часу й швидкості.

Найскладнішою з перелічених є операція зі звільнення апаратури від продукту.

Газова фаза видаляється випуском в повітря або факельну лінію. Якщо буде потреба її видавлюють інертним газом або водяною парою.

Рідина видаляється самопливом, насосом або передавлюється інертним газом.

В апаратурах, трубопроводах, навіть в арматурі є ділянки, де може зостатися залишок продукту. Це тупики, гідрозатвори в тарілці ректифікаційних колон, навіть порожнини вентилів.

Так, наприклад, у крані Ду 50 мм може лишитися до 90 г ЛЗР. Такої кількості, наприклад, бензолу досить для вибуху в апараті місткістю 1000л. Це свідчить про важливість зачищення перед ремонтом апаратури і комунікацій. Як?

Продуванням, промиванням, іноді випаркою.

Незважаючи на ці заходи, при розбиранні фланців робітники повинні застосовувати запобіжні заходи:

У момент роз'єднання фланців надягти маску протигаза.

Закрити шию коміром спецодягу.

Насунути рукава спецодягу на рукавиці.

Чоботи заправити під штани.

Правила прості, але їхнє недотримання може призвести до серйозних травм.

У деяких процесах перед розкриттям люків апаратури залишки продуктів, що втримуються в них, повинні бути нейтралізовані:

Кислі залишки після промивання водою - найчастіше розчином кальцинованої соди.

Лужні залишки - промиванням апаратури до нейтральної реакції на фенолфталеїн.

Розкриття люків апаратів має свої особливості: наприклад: люки ректифікаційних колон відкривають, починаючи з верхнього. Це виключає тягу повітря через колону й запобігає загорянням й ударам від запалення пари продукту, що залишився в колоні.

При відключенні апаратів й ємностей, що ремонтуються, від трубопроводів обов'язкова установка між фланцями заглушок з відповідної сталі й відповідної міцності.

Від'єднання апаратів закриванням вентилів, засувок, кранів ненадійні й, які можуть бути випадково відкриті.

Заглушка повинна бути забезпечена хвостовиком, пофарбованим у червоний колір. Навіщо?

У спец. журналі ведеться облік установки й зняття таких заглушок. При підготовці апаратури до ремонтних операцій систематично контролюється (аналізується) повітряне середовище в апаратах і біля них. Цей аналіз й є основним критерієм готовності апаратури до ремонту.