Сосуды под давлением

Сосуды  в процессе эксплуатации обезжиривают, если nVc/F = 500, где n –  число заполнений емкости, V – объем жидкого кислорода, заливаемого в ем- кость (м 3 )   , F - внутренняя поверхность сосуда (м 2 ); с – содержание масла в  жидком кислороде (мг/м 3) - более 10 мг/м 3. 

Также не реже 1 раза в год (если с > 10 мг/м 3 ) обезжириваются трубопроводы и шланги в процессе эксплуатации.  В компрессорных установках для предотвращения образования взрывчатой системы «масло-кислород» производят: 

−  смазывание цилиндров специальными маслами и эмульсиями;

−  тщательное регулирование расхода масла; 

−  улучшение  работы холодильников и масловлагоотделителей.

б) предотвращение  инициирования горения, среди инициаторов горения большой удельный вес имеют электрические  разряды и фрикционные искры.

Разряды статического электричества – наиболее опасный возможный импульс поджигания взрывчатых газовых смесей. Заряды возникают на границе раздела однородных сред, на диэлектриках, проводниках. На последних они  обычно не сохраняются. Наиболее благоприятной средой накопления статического электричества являются диэлектрические жидкости, а также газы, содержащие во взвешенном состоянии жидкие и твердые дисперсные частицы. Для  обеспечения взрывобезопасности в отношении зарядов статического электричества ограничивают скорость движения жидкостей по трубопроводам; предотвращают образование дисперсных частиц, и проводят нейтрализацию электрических зарядов  путем заземления электропроводящей аппаратуры. 

Фрикционные искры могут образовываться при истирании металлических предметов или при ударах по ним. Они представляют собой кусочки металла размерами 0.1- 0.5 мм, оторванные при механическом воздействии, частично окисленные и нагретые до высокой температуры (для низкоуглеродистой  стали приблизительно 1900 К). Поджигающая способность фрикционных искр  ограничена. Опыт показывает, что только пять из распространенных в технике  горючих газов и паров образуют воздушные смеси, воспламеняемые фрикционными искрами: водород, ацетилен, этилен, окись углерода, сероуглерод.  Способность  гореть  в кислороде – специфическая особенность железа.  Поэтому там, где существует опасность фрикционных искр, вместо искрообразующих материалов (сталь) следует применять алюминий, медь и их сплавы. 

в) локализация очага горения, в  тех случаях,  когда нет уверенности в невозможности образования взрывоопасной системы или импульса для ее воспламенения, взрывобезопасность осуществляется за счет локализации очага горения в пределах определенного аппарата или газопровода.  Локализация очага  горения предусматривает наличие устройств (обратных клапанов, гидравлических затворов, автоматических задвижек) предотвращающих дальнейшее распространение пламени. В этой связи, широкое применение нашли огневзрывопреградители. 

2. . Нарушение режима эксплуатации 

 

Причиной  аварий  может  быть  неправильная  эксплуатация  установок,  обусловленная  либо недисциплинированностью обслуживающего персонала и администрации предприятия, либо отсутствием достаточного количества контрольных приборов и предохранительных устройств.

Контрольные приборы 

Контрольные приборы дают возможность вести наблюдения за происходящими в установке процессами и предупреждать неполадки и аварии. 

Особенно  важно применение автоматических устройств, которые независимо от обслуживающего персонала поддерживают заданный режим, выключают оборудование, предупреждают ошибочные действия персонала. 

Основные  контролируемые  параметры:  давление,  температура,  уровень  жидкости в сосудах. 

Для измерения  давления  широко принимаются пружинные  манометры.  При рабочем давлении стрелка должна находиться во второй трети шкалы манометра.  На  циферблате  манометра  должна  быть  нанесена  отметка (обычно  красным цветом), соответствующая допускаемому рабочему давлению. Манометры должны иметь класс точности не ниже 2,5. Проверка и опломбирование,  или клеймение, должно производиться лабораторией государственных стандартов не реже 1 раза в 12 месяцев. Кроме того, не реже 1 раза в шесть месяцев  предприятие производит проверку рабочих манометров контрольным манометром с записью результатов в журнал проверок. 

Измерение температуры производится жидкостными термометрами с визуальным контролем. Применяются также термопары, или термометры сопротивления, позволяющие дистанционно контролировать температуру в различных местах установки. Для контроля уровня жидкости применяют жидкостные  или мембранные указатели, водомерные стекла.  Предохранительные устройства 

Для регулирования  потоков жидкостей и газов в установках применяют  различную  арматуру  общепромышленного  и специального  назначения

(задвижки,  вентили,  обратные  клапаны).  Для защиты  устройств  и  установок от  превышения  в  них  допустимого  уровня  давления,  установленного  нормами  техники безопасности, используют предохранительные клапаны прямого действия (пружинные и рычажно-грузовые). 

Рис. 1.6. Рычажный  предохранительный  клапан:                Рис. 1.7. Пружинный                                                                Т—центр тяжести рычага                                                    предохранительный клапан 

Условия гарантированного вскрытия рычажного клапана будет обеспечено при выполнении нижеприведённого равенства для момента, когда давление в сосуде достигнет предельного

где  d – диаметр отверстия, закрытого клапаном, (см);   Рр – предельное рабочее давление в сосуде, (Па);   m – масса тарелки клапана и стойки, (кг);   m гр – масса подвижного груза, (кг);   m р – масса рычага АС;  

а, (а + b), (а + с) – соответствующие плечи моментов  относительно   опорного шарнира А.   

Уравнение равновесия пружинного клапана:

где  N – продольное усилие сжатой пружины, изменяемое натяжным винтом.  

Пружинный клапан регулируется при предельном рабочем давлении по  манометру. 

В случае, когда предохранительные клапаны  не обеспечивают надежную  работу, применяют  предохранительные мембраны (рис. 1.8.), срабатывающие в случаях резкого повышения статического давления. 

                            

     Рис. 1.8. 

     Предохранительная мембрана.  1 – мембрана; 2 – верхний  фланец; 3 – нижний фланец.   

Присутствие газа в воздухе рабочей зоны  определятся с помощью газоиндикаторов (диффузионных, электрических, калориметрических, оптических,  химических и др.). Применяют также газосигнализаторы. В газосигнализатор  можно превратить любой автоматический газоанализатор, используя его в качестве датчика для сигнализации.  
 

1.3.  Технологические факторы разгерметизации 

К технологическим  факторам разгерметизации можно  отнести дефекты,  появляющиеся в устройствах и установках при их изготовлении, например, дефекты сварных швов, дефекты заклепок, трещины в местах изгибов, отбортовок  элементов, смещение кромок стыкуемых элементов, расслоение и плены металла, вмятины, раковины.

Эти примеры  показывают, что действие технологических  факторов может  привести к нарушению  герметичности за счет ослабления прочности конструкции или непосредственно (трещины, прожоги). Поэтому с целью своевременного  обнаружения  дефектов применяются различные технические методы контроля за изготовлением и состоянием устройств и установок. 

Люминесцентный  метод контроля используется для выявления поверх- ностных дефектов, главным образом, трещин. 

Метод ультразвуковой дефектоскопии позволяет определить дефекты в  металле толщиной 5-500 мм, осуществлять контроль любых металлов и сплавов, но не позволяет определить характер дефекта. 

Метод  магнитной  дефектоскопии  обеспечивает  контроль  сплошности  ферромагнитных металлов, обнаружение полей рассеяния, образующихся при  намагничивании в местах дефектов. Этим методом невозможно выявить характер дефекта и мелкие внутренние трещины. 

Метод рентгено и  гаммадефектоскопии позволяет получить наглядное представление о характере повреждений и их протяженности, выявить мелкие  трещины, широкий диапазон контролируемых толщин от 3-250 мм. Недостатком в работе является опасность для обслуживающего персонала.  Механическим испытаниям должны подвергаться стыковые сварные соединения с целью проверки соответствия их прочностных и пластических характеристик требованиям технических условий на изготовление.  К  основным  обязательным  видам  механических  испытаний  относятся:  статические  испытания  на  растяжения  и  изгиб,  динамические  испытания  на  ударную вязкость, металлографические, макроскопические, микроскопические  исследования сварных швов.  Гидравлические  испытания,  которым подлежат  большинство  сосудов,  работающих под давлением. При гидравлических испытаниях (рис. 1.9.) проверяют герметичность и прочность испытуемого объекта пробным давлением.   

              

Рис. 1.9. Стенд для гидравлических испытаний 

1 –  штуцер; 2 – передвижная рейка для изменения высоты установки штуцера; З – баллон; 4 – бак для воды; 5 – гидравлический насос; 6 – рычаг;

7 –  стальной шкаф; 8 – манометр. 

При гидравлических испытаниях проверяют герметичность  и прочность  испытуемого объекта  пробным  давлением. В случаях, когда проведение гидравлических испытаний сосудов по техническим характеристикам невозможно,  разрешается  проводить  пневматические  испытания  под  тем  же  давлением  с  удалением людей на безопасное расстояние.  

1.4.  Баллоны для хранения и перевозки сжатых,   сжиженных и растворенных газов 

Опасность пользования баллонами заключается как в возможности взрыва большой разрушительной силы, так и в утечке газа. 

Баллоны могут взрываться от ударов, падения, соударения между собой,  перегрева, повышающегося внутреннего давления,  нарушения работы  вентилей, наполнения другим газом. 

При совместном хранении сосудов, наполненных разными газами, в помещении  может  образоваться взрывоопасная среда  от  смеси  газов,  незначительно просачивающихся через вентили. 

При эксплуатации баллонов наибольшее количество аварий происходит  вследствие недостаточного инструктажа работников и невыполнения ими правил эксплуатации. 

При использовании  баллонов должны соблюдаться правила  их перевозки,  хранения,  установки  в  рабочее  состояние,  уровня  наполнения  и  выработки,  опознавательная  окраска,  которые  предусмотрены  «Правилами  устройства  и  безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденными Гостехнадзором 11.06.2003. № 091. Эти правила регламентируют работу со- судов, давление в которых выше 0,07 МПа (0,7 кг/см 2 ). 

В правилах перевозки указываются необходимость предотвращения падения сосудов и их соударений. Для этого применяются специально оборудованные автомобили, в кузове которых баллоны укладываются в соответствующие их размерам гнезда или устанавливаются плотно друг к другу, при этом  сосуды защищаются от соударений надетыми на них резиновыми кольцами.  Баллоны, доставленные к месту производства работ (хранения), должны  быть осторожно сняты с транспорта, вертикально установлены и надежно за- креплены к стойке металлическими хомутами или цепью для предотвращения  падения, а также защищены от ударов и падения на них каких либо предметов с  высоты. 

Установленные баллоны должны быть защищены от действия солнечных  лучей, открытого огня и теплоизлучающих поверхностей (от источников тепла  с открытым огнем не ближе 5 м, от нагревательных приборов и защитных экранов не ближе 1 метра). 

Помещения, где  производятся  работы с  применением баллонов,  заполненных взрывоопасными газами, должны непрерывно проветриваться.  Работая с баллонами, закрывая и открывая вентили, работающие должны  находиться сбоку от баллона. При работе с баллонами газ не должен использоваться до конца. В баллоне со сжатым газом должно оставаться остаточное давление - не менее 0,05 МПа (0,5 кгс/м 2 ), которое позволяет определить, какой газ  находился в баллоне, проверить герметичность баллона и его арматуры, гарантировать не проникновение в баллон другого газа или жидкости.