Безопасность эксплуатации сосудов работающих под давлением
Тема безопасность эксплуатации сосудов работающих под давлением
1 Требования к конструкциям сосудов, работающих под давлением
К установкам, работающим под давлением, относят паровые и водогрейные котлы, компрессоры, газовые баллоны, паропроводы, газопроводы, и др.
Паровые котлы применяются для производства пара, идущего на различные технологические нужды. Паровые и водогрейные котлы применяются также для отопления помещений. Газовые баллоны используют для хранения и использования различных газов в сжатом, сжиженном или растворенном состоянии. Для газовой резки и сварки металлов применяют различные горючие газы (например, ацетилен и кислород), находящиеся в сосудах под высоким давлением. Компрессорные установки применяют для производства сжатого воздуха. Последний используется в качестве носителя энергии для привода машины и технологического оборудования, а также ручного механизированного инструмента, применяющихся во взрывоопасной среде для распыления растворов и красок при их нанесении на различные поверхности и др.
Сосудом, работающим под давлением, называют герметически закрытую емкость, предназначенную для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых сжиженных и растворенных газов и жидкостей под давлением. Границей сосуда являются входные и выходные штуцера.
Применение большого числа сосудов и аппаратов, работающих под давлением, выдвигает на первый план задачу создания здоровых и безопасных условий труда с одновременным решением вопросов профилактики производственного травматизма.
В ряде случаев разгерметизация сосудов, работающих под давлением, не только нежелательна с чисто технической точки зрения, но и опасна для обслуживающего персонала и производства в целом.
При разгерметизации сосудов, работающих под давлением, появляется опасность физического или химического взрыва.
Использование сосудов, работающих под давлением, требует инженерного решения комплекса мер по охране труда с точки зрения их безопасной эксплуатации:
конструкция сосудов должна быть надежной; обеспечивать безопасность при эксплуатации и предусматривать возможность осмотра, очистки, промывки, продувки и ремонта сосудов;
конструкция сосудов, обогреваемых горячими газами, должна обеспечивать надежное охлаждение стенок; находящихся под давлением, до расчетной температуры;
электрическое оборудование сосудов и заземление должны отвечать ПУЭ.
Особые требования предъявляются к выбору материала для изготовления сосудов (они должны хорошо свариваться, обладать прочностными и пластическими характеристиками, обеспечивающими надежную и долговечную работу сосудов в заданных условиях эксплуатации).
Для обеспечения безопасного монтажа и эксплуатации сосудов их изготовление и ремонт должны производиться по технологии, разработанной заводом-изготовителем, монтажной или ремонтной организацией до начала выполнения соответствующих работ.
Поэтому проектирование, изготовление и эксплуатация сосудов, работающих под давлением, регламентируются специальными правилами Госгортехнадзора, обеспечивающими поддержание определенного уровня их надежности.
Сосуды, на которые распространяются правила Госгортехнадзора, до начала эксплуатации должны быть зарегистрированы в его органах, в которые администрация предприятия предъявляет письменное заявление, паспорт сосуда, акт о монтаже и установке сосуда (в соответствии с правилами) в исправном его состоянии, схемы включения сосуда с указанием источника давления, параметров его рабочей среды, арматуры.
По характеру эксплуатации сосуды, работающие под давлением, могут быть стационарные и нестационарные. Основными причинами аварий стационарных сосудов, работающих под давлением, являются неправильное изготовление этих сосудов, нарушение технологического режима и правил эксплуатации, неисправность арматуры и приборов, разрушение сосудов в результате коррозии. Аварии сосудов происходят также в результате разрыва баллонов и отрыва крышек люков, а также разрыва или выпучивания стенок и днищ. «Правилами» Госгортехнадзора устанавливаются специальные требования к конструкции сосудов, к их изготовлению, установке, регистрации, техническому освидетельствованию, содержанию и обслуживанию.
Материалы, предназначенные для изготовления или ремонта сосудов, должны иметь сертификаты, подтверждающие, что качество материала соответствует требованиям Госгортехнадзора, а также специальным техническим условиям. Сварные швы должны быть выполнены только стыковыми и быть доступными для контроля при изготовлении, монтаже и эксплуатации сосудов.
Конструкция сосудов должна быть надежной, обеспечивать безопасность при эксплуатации и предусматривать возможность осмотра, очистки и ремонта сосуда. Электрическое оборудование сосуда и заземление должны отвечать «Правилам устройства электроустановок».[8,9]
Безопасность эксплуатации сосудов и аппаратов, работающих под давлением
Сосудами, работающими под давлением, называются герметически закрытые емкости, предназначенные для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкостей под давлением.
Основная опасность при эксплуатации таких сосудов заключается в возможности их разрушения при внезапном адиабатическом расширении газов и паров (физический взрыв). Особенно опасны взрывы сосудов, содержащих горючую среду, так как осколки резервуаров даже большой массы (до нескольких тонн) разлетаются на расстояние до нескольких сот метров и при падении на здания, технологическое оборудование,. емкости вызывают разрушения, новые очаги пожара, гибель людей.
Наиболее частые причины аварий и взрывов сосудов, работающих под давлением: несоответствие конструкции максимально допустимому давлению и температуре;
превышение давления сверх предельного; потеря механической прочности аппарата (коррозия, внутренние дефекты металла, местные перегревы); несоблюдение установленного режима работы; недостаточная квалификация обслуживающего персонала;
отсутствие технического надзора.
Правила устанавливают специальные требования безопасности:
к конструкции сосудов; к материалам сосудов; к изготовлению монтажу и ремонту; к арматуре, контрольно-измерительным приборам и предохранительным устройствам; к установке, регистрации и техническому освидетельствованию сосудов; к содержанию и обслуживанию сосудов.
Конструкция сосудов должна быть надежной, обеспечивать безопасность при эксплуатации и предусматривать возможность осмотра, очистки, промывки, продувки и ремонта сосудов. В частности, предъявляются требования к устройству и изготовлению лазов и люков, днищ сосудов, к сварным швам и их расположению и др.
Сосуды с внутренним диаметром более 800 мм снабжаются достаточным для их осмотра и ремонта числом лазов, расположенных в местах, доступных для обслуживания.
Сосуды с внутренним диаметром 800 мм и менее должны иметь в доступных местах стенок сосудов круглые или овальные люки.
Сварные швы сосудов выполняются только стыковыми. Отверстия для люков и лазов располагаются вне сварных швов. Сварные швы должны быть доступны для контроля при изготовлении, монтаже и эксплуатации сосудов.
Контроль качества сварных соединений сосудов и их элементов должен производиться:
а) внешним осмотром и измерением;
б) ультразвуковой дефектоскопией, просвечиванием рентгеновскими или гамма-лучами или этими методами в сочетании;
в) механическими испытаниями;
г) металлографическим исследованием;
д) гидравлическим испытанием;
е) другими методами (стилоскопированием, замерами твердости, травлением, цветной дефектоскопией и т. д.).
Результаты контроля сварных соединений фиксируются в соответствующих документах (журналах, картах и др.).
Материалы, применяемые для изготовления сосудов, должны обладать хорошей свариваемостью, а также прочностными и пластическими характеристиками, обеспечивающими надежную и долговечную работу сосудов в заданных условиях эксплуатации.
Изготовление, монтаж и ремонт сосудов и их элементов должны проводиться по технологии, разработанной заводом-изготовителем, монтажной или ремонтной организацией. Гидравлическому испытанию подлежат все сосуды после их изготовления.
Гидравлическое испытание сосудов и их элементов проводится пробным давлением воды температурой от 5° до 40 °С.
Время выдержки сосуда под пробным давлением в зависимости от толщины стенки составляет 10—30 мин. Литые сосуды выдерживаются в течение 1 ч. После снижения пробного давления до рабочего проводится тщательный осмотр всех сварных соединений.
Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено признаков разрыва, течки, слезок и потения в сварных соединениях и на стенках сосуда, видимых остаточных деформаций.
Для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации сосуды, работающие под давлением снабжаются приборами для измерения давления и температуры среды; предохранительными устройствами; запорной арматурой; указателями уровня жидкости.
Приборы для измерения давления и температуры. Каждый сосуд снабжается манометром и термометром.
Предохранительные устройства—предохранительные клапаны и мембраны. Предохранительные клапаны предупреждают возникновение давления, превышающего допустимое. Их устанавливают на трубопроводах, непосредственно присоединяемых к сосуду.
В случае, когда по роду производства или вследствие действия содержащейся в сосуде среды предохранительный клапан не может надежно работать, сосуд снабжают предохранительной мембраной, разрывающейся при повышении давления в сосуде.
Запорная арматура. В каждом сосуде должна быть предусмотрена возможность его наполнения, а также удаления находящейся в нем среды. Запорная арматура устанавливается на трубопроводах, подводящих и отводящих из сосуда пар, газ или жидкость.
Сосуды для вредных веществ или взрывоопасных сред оборудуются обратным клапаном, автоматически закрывающимся давлением из сосуда. Обратный клапан устанавливается на подводящей линии между насосом (компрессором) и запорной арматурой сосуда.
Указатели уровня жидкости обязательно устанавливаются на сосудах, у которых возможно понижение уровня жидкости ниже линии огневого нагрева; на сосудах, наполняемых сжиженными газами, а также в других случаях.
Установка сосудов. Сосуды устанавливаются на открытых площадках или в отдельных зданиях. Установка сосудов должна обеспечивать возможность осмотра, ремонта и очистки их как с внутренней, так и с наружной стороны.
Регистрация и техническое освидетельствование сосудов. Все сосуды, работающие под давлением, на которые распространяются Правила (за исключением сосудов, особо оговоренных Правилами), до пуска в работу регистрируют в органах Гос-гортехнадзора СССР.
Разрешение на пуск в работу сосудов под давлением выдает инспектор госгортехнадзора после регистрации и технического освидетельствования этих сосудов.
Сосуды, работающие под давлением, подвергаются техническому освидетельствованию (внутреннему осмотру и гидравлическому испытанию) до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации и досрочно.
Сосуды, находящиеся в эксплуатации и зарегистрированные в органах Госгортехнадзора, подвергаются техническому освидетельствованию в следующие сроки:
внутреннему и внешнему осмотру—с целью выявления, состояния внутренних и наружных поверхностей и влияния среды на стенки сосудов—не реже одного раза в четыре года;
гидравлическому испытанию с предварительным внутренним осмотром—не реже одного раза в восемь лет.
Перед техническим освидетельствованием сосуд должен быть остановлен, охлажден (отогрет), освобожден от рабочей среды, отключен заглушками от всех трубопроводов.
Безопасность эксплуатации сосудов, работающих под давлением
Сосуды, работающие под давлением, являются герметически закрытыми, они предназначены для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и транспортировки сжатых, сжиженных (растворенных) газов и жидкостей под давлением. Основная опасность при работе таких сосудов заключается в возможности их разрушения при взрыве.
Работа, производимая адиабатическим расширением газа (пара) при взрыве сосуда, и мощность взрыва зависят от давления в аппарате, его объема и показателя адиабаты. Например, мощность взрыва (разрыва) сосуда вместимостью 1 куб. м, находящегося под давлением воздуха, равным 1 МПа, составляет 13164 кВт; в случае водяного пара мощность взрыва в тех же условиях может достигать 200 000 кВт.
Аварии и взрывы сосудов, работающих под давлением, в большинстве случаев происходят в результате несоответствия конструкции максимально допустимому давлению и температурному режиму, превышения давления в системе сверх предельного, потери механической прочности сосуда (коррозия металла, внутренние дефекты в нем, местные перегревы), нарушения установленного режима эксплуатации, отсутствия надлежащего технического надзора и др.
Безопасность устройства, изготовления и эксплуатации определяется Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. К сосудам, на которые распространяются эти правила, относятся паровые и водогрейные котлы, химические реакторы, ресиверы, газгольдеры, цистерны, бочки, баллоны, другие аппараты и устройства, работающие под избыточным давлением свыше 0,07 МПа.
Действие этих правил не распространяется на приборы парового и водяного отопления, на сосуды и баллоны вместимостью не выше 25 л. для которых произведение объема на рабочее давление не превышает 20 МПа, а также на части машин, не представляющие собой самостоятельных сосудов (холодильники, маслоотделители компрессорных установок, воздушные колпаки насосов, трубчатые печи и др.).
Конструкция сосудов, работающих под давлением, должна быть надежной, обеспечивать безопасность при эксплуатации, осмотре, очистке, промывке и ремонте.
Сосуды с внутренним диаметром более 800 мм (за исключением теплообменников) оборудуются лазами овальной или круглой формы для доступа внутрь аппарата; сосуды диаметром менее 800 мм вместо лазов оборудуются люками, через которые производится очистка или осмотр внутренних стенок сосуда. Внутренние устройства в сосудах (мешалки, змеевики, тарелки, перегородки и др.), препятствующие внутреннему осмотру сосуда, выполняют съемными. При изготовлении сосудов особое внимание уделяют правильному подбору материалов, качественной сварке и термообработке. После изготовления сосудов все сварные соединения, его отдельные части и элементы подвергают контроль, внешним осмотром, механическим и металлографическим испытаниям на прочность, просвечиванию для обнаружения скрытых дефектов л гидравлическому испытанию на герметичность и прочность корпуса, сварных и болтовых (фланцевых) соединений.
Для обеспечения нормальных и безопасных условий эксплуатации сосуды снабжают манометрами и термометрами; предохранительными устройствами; запорной арматурой, устанавливаемой на трубопроводах, подводящих к сосуду или отводящих из него пар, газ или жидкость; обратными клапанами, автоматически закрывающимися под давлением из сосуда; указателями уровня жидкости в сосуде и другими средствами контроля и защиты.
При эксплуатации сосудов, работающих под давлением, основное условие безопасности заключается в точном соблюдении установленных норм технологического режима (особенно давления и температуры), поддержании предохранительных клапанов, манометров, крепежных деталей крышек и люков, болтов и заклепочных соединений, прокладок в исправном техническом состоянии.
Все сосуды, работающие под давлением, регистрируют в органах Госгортехнадзора. Все сосуды до пуска их в работу, а также периодически во время их эксплуатации, после каждого ремонта или реконструкции подвергают освидетельствованию (внутреннему осмотру и гидравлическому испытанию) для установления исправности и правильности их включения в схему.
Сосуды, работающие под давлением горючих, взрывоопасных, токсичных газов или жидкостей, должны подвергаться пневматическому испытанию на герметичность. Этот вид испытания удобно проводить в ванне или бассейне с водой, так как наличие утечки становится сразу видимым по пузырькам воздуха (газа), выходящим из сосуда в случае его негерметичности. Обнаруженные неполадки устраняют, а испытания проводят вторично. Результаты технического освидетельствования вносят в паспорт сосуда, одновременно указывают срок следующего освидетельствования.
Регистрация сосуда, работающего под давлением, производится на основании письменного заявления администрации предприятия - владельца сосуда. Для регистрации представляются паспорт сосуда; акт, удостоверяющий, что монтаж и установка сосуда произведены в соответствии с действующими Правилами и что сосуд и все его элементы находятся в исправном состоянии; схему включения сосуда с указанием источника давления и параметров его рабочей среды. После регистрации органами Госгортехнадзора выдается разрешение на пуск в работу.
Общие принципы обеспечения безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
Требования безопасности к конструкции СВД:
Конструкция сосудов и аппаратов, работающих под давлением, должна быть надежной, обеспечивать безопасность при эксплуатации и предусматривать возможность осмотра, очистки, промывки и ремонта сосудов.
Сосуды с внутренним диаметром более 800 мм (за исключением теплообменников) снабжают овальными или круглыми лазами для доступа внутрь аппарата. Размеры лазов овальной формы по наименьшей и наибольшей осям должны быть соответственно не менее 325 и 400 мм, диаметр круглых лазов в свету не менее 400 мм.
Сосуды диаметром 800 мм и менее вместо лазов оборудуют круглыми или овальными лючками размером по наименьшей оси 80 мм, через которые можно очищать и осматривать внутренние стенки сосудов.
Внутренние устройства в сосудах (мешалки, змеевики, тарелки, перегородки и другие приспособления), препятствующие внутреннему осмотру сосуда, выполняют, как правило, съемными.
Сосуды, цистерны, бочки и баллоны, работающие под давлением, изготовляют только на тех предприятиях, которые располагают необходимыми техническими средствами и могут обеспечить качественное изготовление указанных сосудов в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», ГОСТами, нормалями и техническими условиями.
При изготовлении сосудов особое внимание уделяют правильному подбору материалов, качественной сварке и термообработке.
После изготовления сосуда все сварные соединения, а также отдельные части и элементы подвергают контролю внешним осмотром, механическим и металлографическим испытаниям, просвечиванию, гидравлическому испытанию.
На всех вновь изготовленных сосудах и аппаратах на видном месте заводом - изготовителем крепится металлическая пластинка с нанесенными клеймением со следующими паспортными данными: наименование завода - изготовителя, заводской номер сосуда, год изготовления, рабочее давление, пробное давление, допустимая температура стенок сосуда.
На каждый изготовленный сосуд составляются паспорт установленной формы и инструкция по монтажу и безопасной эксплуатации сосуда, которые в дальнейшем передаются заказчику.
Установка сосудов и аппаратов должна исключать возможность их опрокидывания, обеспечивать доступ ко всем частям и элементам, а также возможность их осмотра, ремонта и очистки как с внутренней, так и с наружной сторон. Для удобства обслуживания, осмотра и ремонта сосуды оборудуют площадкам и лестницами, причем эти устройства не должны нарушать прочности и устойчивости сосудов.
Организационные требования по безопасному содержанию и обслуживанию СВД:
К основным организационным мерам по безопасному содержанию и обслуживанию сосудов под давлением относятся:
1)Назначение приказом по предприятию из числа наиболее опытных инженерно-технических работников, аттестованных в установленном порядке комиссией и имеющих соответствующее удостоверение:
- лиц, ответственных за исправное содержание и безопасную эксплуатацию сосудов, работающих под давлением;
- лиц, осуществляющих надзор за технически исправным состоянием и безопасной эксплуатацией сосудов.
Количество ответственных лиц для осуществления производственного контроля должно определяться исходя из расчета времени, необходимого для своевременного и качественного выполнения обязанностей, возложенных на указанных лиц должностным положением.
Приказом по организации могут быть назначены специалисты, ответственные за исправное состояние сосудов и ответственные за их безопасную эксплуатацию; назначить необходимое количество лиц обслуживающего персонала, обученного и имеющего удостоверения на право обслуживания сосудов, а также установить такой порядок, чтобы персонал, на который возложены обязанности по обслуживанию сосудов, вел тщательное наблюдение за порученным ему оборудованием путем его осмотра, проверки действия арматуры, КИП, предохранительных и блокировочных устройств и поддержания сосудов в исправном состоянии.Результаты осмотра и проверки должны записываться в сменный журнал;
Переаттестация инженерно-технических работников проводится один раз в 3 года.
На предприятии на основе Правил должны быть разработаны, изданы, доведены под расписку до указанных выше лиц положения об их обязанностях, правах, ответственности.
Эти положения широко доводятся до всех работников, связанных в работе с сосудами.
2) Допуск к обслуживанию сосудов только лиц:
- достигших 18-летнего возраста;
- прошедших по специальной программе теоретическое и практическое обучение;
- аттестованных комиссией, назначенной приказом по предприятию, и имеющих соответствующее удостоверение на право работы;
- прошедших инструктаж на рабочем месте в установленном порядке и получивших инструкцию по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов.
При обучении, аттестации и переаттестации рабочих (проводятся через каждые 12 месяцев) и в ходе производства работающие обязаны четко знать и выполнять:
- правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением;
- требования к устройству, назначению и особенностям работы всех обслуживаемых сосудов, аппаратов, приборов;
- инструкцию по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов, утвержденную главным инженером предприятия и председателем заводского комитета профсоюза. Инструкцию следует выдавать на руки инструктируемым под расписку и размещать на рабочих местах, доступных для ознакомления.
3) обеспечить проведение технических освидетельствований, диагностики сосудов в установленные сроки;
4) обеспечить порядок и периодичность проверки знаний руководящими работниками и специалистами «Правил»;
5) организовать периодическую проверку знаний персоналом инструкций по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов;
6) обеспечить специалистов Правилами и руководящими указаниями по безопасной эксплуатации сосудов, а персонал - инструкциями;
7) обеспечить выполнение специалистами Правил, а обслуживающим персоналом - инструкций.
8) В организации, эксплуатирующей сосуды, работающие под давлением, должны быть разработаны и утверждены инструкции для ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию сосудов и ответственного за осуществление производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов.
9) При эксплуатации сосудов следует руководствоваться нормативными документами, ежегодно утверждаемого Госгортехнадзором России Перечня действующих нормативных документов Госгортехнадзора России.
10) Организацией должна быть разработана и утверждена в установленном порядке инструкция по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов. Для сосудов (автоклавов) с быстросъемными крышками в указанной инструкции должен быть отражен порядок хранения и применения ключа-марки. Инструкция должна находиться на рабочих места: и выдаваться под расписку обслуживающему персоналу.
Требования безопасности при эксплуатации СВД:
Эксплуатация сосудов, работающих под давлением, и баллонов с газом регламентируется следующим основным документом:
Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением ПБ 03-576-03, утвержденные Постановлением Госгортехнадзора России от 11 июня 2003г N91.
Для обеспечения нормальных и безопасных условий эксплуатации сосуды снабжают:
- приборами для измерения давления и температуры среды (манометрами, термометрами и пирометрами различных конструкций);
- предохранительными устройствами (предохранительными клапанами и мембранами);
-запорной арматурой, устанавливаемой на трубопроводах, подводящих к сосуду или отводящих из него пар, газ или жидкость;
-обратными клапанами, автоматически закрывающимися под давлением из сосуда;
- указателями уровня жидкости в сосуде и др.
2) При эксплуатации сосудов и аппаратов, работающих под давлением, основное условие безопасности заключается в точном соблюдении установленных норм технологического режима, особенно давления и температуры. Если давление или температура поднимается выше допустимого значения, несмотря на соблюдение всех требований, указанных в инструкции по обслуживанию, то сосуд выключают из системы и проверяют его техническое состояние.
3) При эксплуатации сосудов необходимо следить за исправностью предохранительных клапанов, манометров и крепежных деталей крышек и люков; за отсутствием пропусков и потения в сварных швах, болтовых и заклепочных соединениях; за состоянием прокладок, а также за уровнем жидкости, особенно в аппаратах с огневым обогревом и т. д.
4) Схемы включения сосудов должны быть вывешены на рабочих местах.
Сосуд должен быть остановлен в случаях, предусмотренных инструкцией, в частности:
а) при повышении давления в сосуде выше разрешенного, несмотря на соблюдение всех требований, указанных в инструкции;
