11.5. Безпечна експлуатація трубопроводів і посудин, які працюють під тиском

До посудин, які працюють під тиском, належать герметично закриті апарати та комунікації, в яких відбуваються різні технологічні процеси, а також балони з тиском вище чи нижче атмосферного, які використовують для перевезення та зберігання стиснутих і зріджених вантажів. Із посудин, що працюють під тиском, найбільш поширені парові та водонагрівальні котли, автоклави, компресори, агрегати холодильних установок, барабанні і вакуумні сушильні машини, балони тощо.

Надалі розглянуто деякі характеристики трубопроводів та посудин і апаратів, що працюють під тиском.

Трубопроводи – це обладнання для транспортування рідин і газів. Відповідно до ГОСТ 14202 – 69 всі рідини та гази, які транспортуються, розбиті на десять груп. За кожною групою закріплюють відповідні кольори (пізнавальні знаки): вода – зелений; пара – червоний; повітря – синій; кислоти – помаранчевий; луги – фіолетовий; рідини горючі та негорючі – коричневий; гази горючі та негорючі – жовтий; інші речовини – сірий.

Також наносять фарбою попереджувальні (сигнальні) кольорові кільця: червоне – для вибухонебезпечних, вогненебезпечних, легкозаймистих; зелений – для безпечних або нейтральних; жовтий – для токсичних або з іншим видом небезпеки (наприклад, глибокий вакуум, високий тиск, наявність радіації). Кількість сигнальних кілець визначає ступінь небезпеки.

Балони – це посудини для транспортування та зберігання стиснутих і розчинених газів. Розрізняють балони малої (0,4…12 л), середньої (20…50 л) і великої місткості. Залежно від газів заповнені балони фарбують у відповідні сигнальні кольори, а також на їхню поверхню наносять напис: азот – чорний, амоніак – жовтий, бутан – червоний, вуглекислоти, повітря і кисень – чорний, водень – червоний тощо.

Кріогенні посудини призначені для транспортування і зберігання різних зріджених газів: повітря, кисню, аргону тощо. Згідно з ГОСТ 16024 – 79Е існують шість типорозмірів кріогенних посудин: 3; 6; 10; 16; 25 і 40 л. Посудини мають відповідне маркування. Наприклад, СК – 40: посудина кріогенна місткістю 40 л. Зверху посудину фарбують сріблястою або білою емаллю, а посередині наносять смугу із назвою зрідженого газу. Для зберігання великої кількості зрідженого газу використовують стаціонарні резервуари (місткість до 500 тис. л і більше), а для перевезення – транспортні посудини і цистерни об’ємом до 35 тис. л.

Безпечна експлуатація посудин, що працюють під тиском, забезпечується: підвищеними коефіцієнтами запасу міцності на елементи конструкції посудини; найбільш раціональною безпекою конструкції посудини; високоякісними матеріалами для виготовлення посудин; запобіжними клапанами і мембранами, контрольно-вимірювальними приладами (манометрами, вказівками рівня рідини, автоматичними регуляторами температури перегрітої пари).

До влаштування, виготовлення, установки та вмісту посудин ставляться жорсткі вимоги. Безпечну експлуатацію посудин контролюють органи Держпромгірнагляду.

Правила влаштування і безпечної експлуатації посудин поширюються на посудини, що працюють під тиском 0,07 МПа: цистерни, бочки для перевезення зріджених газів і балони для транспортування та зберігання стиснутих, зріджених і розчинених газів під тиском 0,07 МПа; місткості, які вміщують понад 25 л, в яких добуток об’єму (літрів) на робочий тиск понад 200 Па; посудини, що працюють під тиском інших рідин з температурою вище точки кипіння при тиску 0,07 МПа; посудини, цистерни для зберігання і перевезення зріджених газів, рідин і сипучих матеріалів без тиску, але які опорожнюються під тиском газу понад 0,07 МПа та ін.

Реєстрації в органах Держпромгірнагляду не підлягають: посудини, що працюють під тиском неїдких, неотруйних і не вибухонебезпечних середовищ при температурі стінки не вище 200 °С і в яких добуток об’єму в літрах на робочий тиск не перевищує 500 Па; місткості холодильних установок; балони для транспортування і зберігання стиснутих, зріджених та розчинених газів об’ємом до 100 л, а також бочки для перевезення розріджених газів; посудини, балони-посудини та цистерни, які перебувають під тиском, періодично при їх спорожненні тощо.

Безпечність посудин і систем, які перебувають під тиском, в основному пов’язана із забезпеченням їх герметичності.

Здебільшого розгерметизація пристроїв та установок є небажаною не лише з чисто технічної точки зору, але й небезпечна для обслуговуючого персоналу і виробництва в цілому, і досить часто двох груп небезпек.

Перша група пов’язана з вибухом посудини чи установки, які працюють під тиском.

Основними причинами вибухів балонів є: падіння балонів та удари об тверді тіла; збільшення тиску в балонах внаслідок можливого їх нагрівання сонячним промінням, тепловипромінюваними поверхнями та іншими джерелами, наповнення балонів зрідженими газами до повного об’єму.

Друга група небезпеки залежить від властивостей речовин, що наявні в обладнанні, яке працює під тиском. Наприклад, можливі термічні опіки обслуговуючого персоналу, якщо в розгерметизованій установці були речовини з високою або низькою температурою. Якщо в посудині містилися агресивні речовини, то працюючі можуть одержати хімічні опіки; також виникає небезпека отруєння персоналу.

З точки зору безпеки технічний рівень посудин, які знаходяться під тиском, визначається міцністю вузлів і конструкцій, щільністю з’єднань і надійністю роботи приладів безпеки.

Міцність посудин є найважливішим фактором їх безпечності. Вона досягається під час виготовлення і контролюється в процесі експлуатації з використанням різних дефектоскопічних методів: люмінесцентного, ультразвукового, магнітної дефектоскопії, рентгенівського та ін.

Металографічні дослідження зводяться до вивчення макро- і мікроструктури метало посудин на зломі, особливо у процесі досліджування зварних швів.

Механічне випробування здійснюють на розтяг і згин для визначення границі міцності та пластичності металу, а також на ударну в’язкість. Результати дослідження порівнюють з допустимою міцністю.

Під час гідравлічних випробувань перевіряється герметичність і міцність випробуваного об’єкту.

Якщо внаслідок особливих вимог проведення гідравлічного випробування неможливе, його можна замінити пневматичним. У цьому разі джерело тиску і манометри виносяться за межі приміщення.

Особливу увагу слід приділяти приладам безпечності посудин, що працюють під тиском, зокрема манометрам для вимірювання та контролю тиску, запобіжним клапанам, покажчикам рівнів рідини, арматурі тощо.

Технічний огляд об’єктів, що працюють під тиском, має чітко виконуватись як за строками, так і за змістом відповідно до діючих Правил.