9.3. Технические средства предотвращения техногенных аварий

9.3.1. Средства взрывозащиты герметичных систем

Любое оборудование повышенного давления должно быть укомплектовано системами взрывозащиты, которые предполагают:

• применение оборудования, рассчитанного на давление взрыва;

• применение гидрозатворов, огнепреградителей, инертных или паровых завес;

• защиту аппаратов от разрушения при взрыве с помощью уст­ройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапаны, быстродействующие задвижки, обратные клапаны и т. д.).

Взрывозащита систем повышенного давления достигается также организационно-техническими мероприятиями; разработкой инструк­тивных материалов, регламентов, норм и правил ведения технологи­ческих процессов; организацией обучения и инструктажа обслу­живающего персонала; контролем и надзором за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безопасности, про­мышленной санитарии и пожарной безопасности и т. п.

Трубопроводы. Для того чтобы внешний вид трубопровода указывал на свойства транспортируемой среды, введена их опознавательная (сигнальная) окраска:

Окраска

Зеленый

Красный

Вещество

Вода

Пар

Воздух

Горючие и негорючие газы

Синий

Желтый

Оранжевый

Фиолетовый

Коричневый

Серый

Кислоты

Щелочи

Горючие и негорючие жидкости Прочие вещества

Для обозначения вида опасности транспортируемого по трубопро­воду вещества на его поверхность дополнительно наносят предупреж­дающие сигнальные кольца. Число колец определяет степень опасности. Сигнальные кольца предусмотрены: красного цвета — для взрывоопасных, огнеопасных, легковоспламеняющихся веществ; зеле­ного цвета — для безопасных или нейтральных веществ; желтого цве­та — для токсичных веществ. Желтые кольца могут обозначать и такие виды опасности, как глубокий вакуум, высокое давление, наличие радиации.

Все трубопроводы после монтажа и периодически в процессе эксплуатации подвергаются гидравлическим испытаниям на прочность при пробном давлении на 25 % превышающем рабочее, но не менее 0,2 МПа. Кроме таких испытаний, 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 трубопровода в ванну с водой.

Газопроводы прокладывают с небольшим уклоном в сторону дви­жения газа, в нижней точке размещают специальную буферную емкость (конденсатоотводчик), которую снабжают в нижней части спускной трубой с краном для систематического удаления конденсата и масла. Для исключения возникновения напряжений от тепловых деформаций, особенно в надземных газопроводах, устраивают специальные компен­саторы тепловых перемещений, которые могут выполняться в виде сильфонов или П-образных участков трубопровода.

Трубопроводы, по которым подается горючее и окислитель, обо­рудуются специальными устройствами: автоматическими задвижками, обратными клапанами, гидравлическими затворами, огне- и пламя- преградителями. Обратные клапаны препятствуют обратному ходу потока рабочего вещества в случае начала процесса горения и появле­ния противодавления. Предохранительные затворы применяют, напри­мер, в генераторах ацетилена для исключения обратного проскока пламени от газовой горелки сварочного агрегата.

Ссуды и емкости общепромышленного назначения, эксплуатируе­мые в промышленности, должны отвечать требованиям ПБ 10-115—96. Эти правила 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;

• барокамеры.

Сосуды, на которые распространяются настоящие правила, до пуска их в работу должны быть зарегистрированы в органах Госгор­технадзора России.

Регистрации в органах Госгортехнадзора России не подлежат: со­суды, работающие при температуре стенки не выше 200 °С, у которых произведение давления в МПа на вместимость в м³ не превышает 0,05; сосуды, работающие при указанной выше температуре, у которых произведение давления в МПа на вместимость в м³ не превышает 0,1; а также ряд сосудов специального назначения.

Баллоны и емкости в зависимости от содержащихся в них веществ окрашивают в различные цвета. Сигнальная окраска баллонов емко­стей, цистерн и т. п. позволяет исключить возможность образования смеси «горючее — окислитель» вследствие заполнения емкостей веще­ством, для которого они не предназначены. На наружную поверхность баллонов наносится соответствующая надпись и сигнальная полоса. Окраска баллонов для наиболее часто используемых промышленных газов в соответствии с ПБ 10-115—96 приведена ниже:

Наименование газа Окраска Текст надписи Цвет надписи Цвет полосы

Азот Черная Азот Желтый Коричневый

Ацетилен Белая Ацетилен Красный Красный

Кислород Голубая Кислород Черный Черный

У горловины каждого баллона на его сферической части должны быть выбиты следующие данные: товарный знак предприятия-изгото- вителя, дата (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; масса баллона, кг; клеймо ОТК; обозначение действующего стандарта.

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

Объем, 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 ПБ 10-115—96. Для сосудов, не подлежащих регистрации в органах Госгортехнадзора, 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 и 12 месяцев при скорости более 0,1 мм в год.

При гидравлических испытаниях емкость заполняют водой, после чего давление воды плавно повышают до значений пробного давления. Для металлических сосудов сварного типа пробное давление р_щ =

= 1,25/>_Раб —; для литых сосудов р_пр = 1,5р_ра6 —; для сосудов, изготов- а, о,

ленных из неметаллических материалов р_пр = 1,6р_ра6 — при ударной

о I

вязкости материала менее 20 Дж/см² и р_ир = 1,3р_рл6 —, при ударной

& I

вязкости более 20 Дж/см², гдер_раб — рабочее давление, МПа: о₂о ист,— допустимое напряжение соответственно при нормальной и рабочей температуре, МПа.

Время выдержки пробного давления устанавливается разработчи­ком и обычно зависит от толщины 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 рабочего, 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.

В зависимости от назначения и конкретного технологического процесса емкости для сжатых и сжиженных газов должны комплекто­ваться соответствующей запорной и запорно-регулирующей армату- 250 рой, приборами для измерения давления, приборами для измерения температуры, предохранительными устройствами и указателями уровня жидкости.

Каждый сосуд и самостоятельные полости с разными давлениями должны быть снабжены манометрами прямого действия. Манометры должны иметь класс точности не ниже: 2,5 — при рабочем давлении сосуда до 2,5; 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.

Манометры не допускаются к применению в случаях, когда отсут­ствует пломба или клеймо с отметкой о проведении поверки; просрочен срок поверки; стрелка при его отключении не возвращается к нулевому показанию шкалы на величину, превышающую половину допустимой погрешности для данного прибора; разбито стекло или имеются по­вреждения, которые могут отразиться на правильности его показаний.

Предохранительные устройства. Каждый сосуд должен дополни­тельно быть снабжен устройством от повышения давления выше допустимого. В качестве предохранительных устройств применяются: 1) предохранительные устройства с разрушающимися мембранами (предохранительные мембраны); 2) взрывные клапаны; 3) пружинные предохранительные клапаны и др.

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. Наиболее характерным признаком, по которому обычно классифици­руют предохранительные мембраны, является характер их разрушения. Различают разрывные, ломающиеся, срезные, хлопающие и специаль­ные предохранительные мембраны.

Наиболее простыми и распространенными типами являются раз­рывные мембраны, изготавливаемые 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.

Весьма существенным недостатком предохранительных мембран является тот факт, что после срабатывания защищаемое оборудование остается открытым, что, как правило, приводит к остановке техноло­гического процесса и к выбросу в атмосферу всего содержимого аппарата. Кроме того, при разгерметизации технологического обору­дования нельзя исключить возможность вторичных взрывов, которые бывают 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 необходимого количества газа через

взрывной клапан его сбросное отверстие вновь закрывается и, таким образом, не вызывает необходимости немедленной остановки обору­дования и проведения восстановительных работ. К недостаткам взрыв­ных клапанов следует отнести их несколько большую инерционность по сравнению с мембранами, значительную сложность конструкции, а также недостаточную герметичность, ограничивающую область их применения (они могут использоваться для взрывозащиты оборудова­ния, работающего при нормальном давлении).

Самым распространенным в настоящее время средством защиты технологического оборудования от взрыва являются предохранительные клапаны. Однако и они имеют ряд существенных недостатков, в основном определяющихся большой инерционностью как грузовых, так и пружинных конструкций клапанов.

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

С системами, находящимися под повышенным давлением, человек сталкивается не только в производственных условиях. Практически повседневно, в быту, мы используем емкости и трубопроводы, содер­жащие пожаровзрывоопасные среды или среды, находящиеся под повышенным давлением. Там, где нет магистральных газопроводов, используются бытовые газовые баллоны. К системам повышенного давления относятся и аэрозольные газовые баллончики с различными косметическими средствами и средствами бытовой химии, трубопро­воды с горячей и холодной водой в системах отопления и канализации наших жилищ, емкости для хранения запасов топлива (бензобаки, канистры и т. д.). При эксплуатации данного вида оборудования в бытовых условиях необходимо соблюдать меры безопасности анало­гичные тем, которые применяются в производственных условиях.