15 Профилактика травматизма при работе с сосудами, находящимися под давлением

15.1 Безопасность эксплуатации паровых и водогрейных котлов и баллонов

На предприятиях строительной индустрии широко используют сосуды, находящиеся под давлением: паровые и водогрейные котлы, газовые баллоны, автоклавы, компрессорные установки, паро- и газопроводы и др.

Паровые котлы применяют для производства пара, идущего на различные технологические нужды. Кроме того, эти котлы, а также котлы водогрейные используют для отопления помещений.

Газовые баллоны применяют для хранения и использования различных газов в сжатом, сжиженном или растворённом состоянии. Для газовой резки и сварки металлов применяют различные горючие газы ( например, ацетилен) и кислород, находящиеся в сосудах под высоким давлением.

Компрессорные установки используют для производства сжатого воздуха, который применяют в качестве носителя энергии для привода машин и технологического оборудования, а также ручного механизированного инструмента.

В автоклавах под высоким давлением производится пропарка железобетонных изделий, пропитка древесины огнезащитными составами.

Сосуды, работающие под давлением, представляют собой производственную технологическую опасность, так как при нарушении их нормального режима эксплуатации или вследствие дефектов при их изготовлении могут происходить взрывы. Последние сопровождаются разрушением зданий и оборудования, травматизмом и гибелью людей, значительными материальными и социальными убытками.

Эксплуатация сосудов, работающих под давлением, и баллонов с газом регламентируется следующими документами:

1. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см²), водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 338°К(115°С), утв. Минстроем России 28.08.92.

2. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов (от 28.05.93 с изм. от 1996 г.).

3. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением ПБ 10 - 115 - 96, утвержденные Ростехнадзором России от 18.04.95 (с изменениями и дополнениями от 02.09.97).

Лицо, осуществляющее на предприятии надзор за сосудами, а также лицо, ответственное за их исправное состояние и безопасное действие, должны назначаться приказом по предприятию из числа инженерно-технических работников, прошедших проверку знаний в установленном порядке.

Обслуживание сосудов может быть поручено лицам, достигшим 18-летнего возраста, прошедшим производственное обучение, аттестацию в квалификационной комиссии и инструктаж по безопасному обслуживанию сосудов. Состав квалификационной комиссии назначается руководством организации или предприятия, проводившего обучение. Результаты аттестации оформляются протоколом, подписанным председателем и членами квалификационной комиссии. Лицам, сдавшим испытания, должны быть выданы удостоверения за подписью председателя комиссии.

На предприятии должна быть разработана и утверждена главным инженером инструкция по режиму работы сосудов и их безопасному обслуживанию. Такие инструкции должны быть вывешены на рабочих, местах, а также выданы под расписку обслуживающему персоналу. Периодическая проверка знаний персонала должна производиться комиссией, назначаемой приказом по предприятию, не реже чем через 12 месяцев. Результаты проверки должны оформляться протоколом.

Основными причинами взрывов паровых котлов являются:

1. дефект изготовления (несоответствие материала котла условиям его эксплуатации, некачественная проварка швов, дефекты заклёпочных соединений и т.п.);

2. перенапряжение материала стенок в результате длительного воздействия давлений, превышающих расчётные значения;

3. перегрев стенок котла в результате чрезмерного понижения уровня воды или вследствие отложения накипи, нарушающей теплоотвод от материала стенок. В результате перегрева металла снижается механическая прочность стенок котла, образуются выпучины и трещины, приводящие к взрыву.;

4. старение котла вследствие его длительной эксплуатации, появление коррозии, раковин и других дефектов, снижающих прочность материала стенок;

5. нарушение технических требований при обслуживании котельных установок малоквалифицированным персоналом.

Взрыв котла сопровождается выделением в окружающее пространство большого количества пара. Вода, находящаяся в котле в перегретом состоянии, при падении давления мгновенно переходит в пар. При этом из единицы объёма воды образуется около 1700 единиц объёма пара. Это приводит к взрыву котла, разрушению здания котельной, тяжёлому травматизму или гибели находящегося в нём персонала.

При утечке воды и перегреве неохлаждаемых стенок немедленная подача воды на раскалённые стенки вызывает её мгновенное испарение и. как следствие, резкое повышение давления. Взрыв котла в этом случае практически неизбежен.

Большую опасность представляет собой отложение накипи и шлаков на стенках котла при его нерегулярной очистке. Эти отложения препятствуют охлаждению стенок, в результате чего они перегреваются и теряют механическую прочность.

Для того, чтобы избежать взрыва котла, проводится ряд мероприятий:

1) особое внимание уделяется качеству изготовления котла и обеспечению 100 % контроля качества сварных швов;

2) обязательно устанавливаются приборы, сигнализирующие об уровне воды, её температуре, давлении пара;

3) для сброса излишнего давления, путём выпуска части пара, предусматриваются предохранительные клапаны;

4) для предотвращения взрыва котла в случае утечки воды или чрезмерного понижения её уровня в потолке топки устанавливают предохранительную пробку их легкоплавкого свинцово-оловянистого сплава. При понижении уровня воды нижняя стенка котла перестаёт охлаждаться. Температура её повышается, предохранительная пробка выплавляется и пар из котла поступает в топку, гася в ней огонь.

Паровые и водогрейные колы устанавливают в специальных помещениях – котельных, которые отделяются от смежных помещений несгораемыми стенками. Кровлю котельных изготовляют из легкосбрасываемых элементов для снижения давления в помещениях на случай взрыва котла. Такую же функцию выполняют оконные проёмы.

На предприятиях строительной индустрии применяют баллоны, предназначенные для наполнения, хранения, транспортировки и использования различных газов: кислорода, водорода, воздуха и других горючих газов. Газы в баллонах могут быть в сжатом, сжиженном или растворённом состоянии.

Причинами взрывов баллонов могут быть следующие обстоятельства:

1. чрезмерное наполнение баллонов сжиженными газами ( более 90 % объёма);

2. значительный перегрев или переохлаждение стенок баллона;

3. попадание масел и др. жировых веществ во внутреннюю полость баллонов, наполненных кислородом, приводящее к образованию взрывоопасных смесей;

4. образование коррозии и ржавчины внутри баллона;

5. удары по стенке баллонов вследствие их падения, соударения при транспортировании и др.;

6. неправильное наполнение баллонов, приводящее к образованию взрывоопасных сред (например, при наполнении водородных баллонов кислородом).

Газовые баллоны должны подвергаться освидетельствованию и испытанию на заводах, производящих их наполнение.

При потере массы более, чем на 20 %, или при увеличении объёма, более чем на 3 % от начальных параметров, баллоны бракуются. Баллоны подвергаются также гидравлическим испытаниям при давлении, превышающем рабочее в 1,5 раза.

Перемещение баллонов должно производиться на специально приспособленных для этого тележках или при помощи других устройств. Перевозка наполненных газом баллонов должна производиться на рессорном транспорте или на автокарах в горизонтальном положении обязательно с прокладками между баллонами. В качестве прокладок могут применяться деревянные бруски с вырезанными гнездами для баллонов, а также веревочные или резиновые кольца толщиной не менее 25 мм (по два кольца на баллон) или другие прокладки, предохраняющие баллоны от ударов друг о друга. Все баллоны во время перевозки должны укладываться вентилями в одну сторону.

Ручная переноска баллонов запрещена. Совместная транспортировка ацетиленовых и кислородных баллонов не допускается. Хранение газовых баллонов осуществляется в хорошо проветриваемых помещениях, в которых исключено попадание прямых солнечных лучей. Расстояние от баллонов до отопительных приборов должно быть не менее 1 м

Аварии пропан-бутановых баллонов происходят из-за дефектов сварных швов и неисправных вентилей в результате чего возникают также утечки газа с образованием взрывоопасной газовоздушной смеси .

Аварии с кислородными баллонами вызваны загрязнением маслами и попаданием их вовнутрь баллона в результате окисления и значительного повышения температуры. Эти баллоны очень чувствительны к механическим ударам. Так, например, при переносе баллона двумя рабочими через цех, баллон уронили. От удара о рельс баллон взорвался. В другом случае газорезчик для снятия колпака воспользовался молотком. От ударов колпак взорвался, а рабочий был травмирован осколком.

В летние солнечные дни баллоны должны храниться под навесом, так как при повышении температуры газа в баллоне на каждые 2 градуса, давление возрастает примерно на 1 атм.

Аммиачные баллоны подвержены взрыву из-за переполнения и повышения температуры выше + 35 градусов С. Опасная зона при взрыве может достигать в радиусе до 70-100 метров.

Обслуживающий персонал обязан строго выполнять инструкции по режиму работы сосудов и безопасному их обслуживанию и своевременно проверять исправность действия арматуры, контрольно-измерительных приборов и предохранительных устройств.

Эксплуатация сосуда должна быть прекращена в случаях, предусмотренных инструкцией, в частности:

а) при повышении давления в сосуде выше разрешенного, несмотря на соблюдение всех требований, указанных в инструкции;

б) при неисправности предохранительных клапанов;

в) при обнаружении в основных элементах сосуда трещин, выпучин, значительного утончения стенок, пропусков или потения в сварных швах, течи в заклепочных и болтовых соединениях, разрыва прокладок;

г) при возникновении пожара, непосредственно угрожающего сосуду под давлением;

д) при неисправности манометра и невозможности определить давление по другим приборам;

е) при снижении уровня жидкости ниже допустимого в сосудах с огневым обогревом;

ж) при неисправности или неполном количестве крепежных деталей крышек и люков;

з) при неисправности указателя уровня жидкости;

и) при неисправности предохранительных и блокировочных устройств;

к) при неисправности (отсутствии), предусмотренных проектом, контрольно-измерительных приборов и средств автоматики.

Запрещается наполнять газом баллоны, у которых:

а) истек срок периодического освидетельствования;

б) отсутствуют установленные клейма;

в) неисправны вентили;

г) поврежден корпус (трещины, сильная коррозия, заметное изменение формы);

д) окраска и надписи не соответствуют Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Взрывы сосудов, сопровождающиеся большими разрушительными последствиями, характеризуются работой адиабатического расширения сжимаемого или сжатого газа.

Работа взрыва (в Дж) при адиабатическом расширении

где V - начальный объем газа, - показатель адиабаты [Ср—удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, Дж/(кг*К), С_V - удельная теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(кг*К)]; Р₁ и Р₂- начальное и конечное давление в сосуде, МПа.

Мощность взрыва (в кВт)

Практика эксплуатации паровых котлов и сосудов, работающих под давлением, показывает, что при нарушении действующих правил по технике безопасности имеют место случаи взрывов и аварий, сопровождающиеся разрушениями зданий и сооружений, а также травматизмом обслуживающего персонала.

В зависимости от величины рабочего давления все сосуды подразделяются на две группы. К первой группе относятся сосуды, которые работают под давлением более 0,07 Мпа (без учета гидростатического давления), и на которые в основном (за исключением отдельных случаев) распространяются «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденные Ростехнадзором России, ко второй — сосуды, которые работают под давлением до 0,07 МПа. Требования техники безопасности к таким сосудам приведены в отраслевых правилах по технике безопасности и производственной санитарии.

Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, не распространяются: на сосуды и баллоны вместимостью не более 25 л, для которых произведение вместимости (в л) на рабочее давление (в МПа) составляет не более 20; на части машин, не представляющие собой самостоятельных сосудов (цилиндры двигателей паро­вых и воздушных машин и компрессоров, не отключаемые промежуточные холодильники и маслоотделители компрессорных установок и т. п.); на сосуды, изготовленные из неметаллических материалов, независимо от рабочего давления; на трубчатые печи независимо от диаметра труб; на сосуды, состоящие из труб с внутренним диаметром не более 150 мм; на сосуды, работающие под давлением воды температурой не выше 115 °С, а также других жидкостей температурой не выше точки кипения при давлении 0,07 МПа.