Обеспечение безопасности работы оборудования под давлением выше атмосферного

При осуществлении различных технологических процессов, проведении ремонтных работ, в быту и т.д. широко распространены различные системы повышенного давления, к которым относится следующее оборудование: трубопроводы, баллоны и емкости для хранения или перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, паровые и водяные котлы, газгольдеры и др. Основной характери­стикой этого оборудования является то, что давление газа или жид­кости в нем превышает атмосферное. Это оборудование принято называть сосудами, работающими под давлением.

Основное требование к этим сосудам – соблюдение их герметич­ности на протяжении всего периода эксплуатации. Герметичность – это непроницаемость жидкостями и газами стенок и соедине­ний, ограничивающих внутренние объемы сосудов, работающих под давлением. Кроме этих сосудов требования по герметичности обязательны и для вакуумных установок и оборудования.

Любые сосуды, работающие под давлением, всегда представ­ляют собой потенциальную опасность, которая при определен­ных условиях может трансформироваться в явную форму и по­влечь тяжелые последствия. Разгерметизация (потеря герметич­ности) сосудов, работающих под давлением, достаточно часто сопровождается возникновением двух групп опасностей.

Первая из них связана с взрывом сосуда или установки, работающей под давлением. При взрыве мо­жет произойти разрушение здания, в котором расположены сосу­ды, работающие под давлением, а также травми­рование персонала разлетающимися осколками оборудования.

Вторая группа опасностей зависит от свойств веществ, находящихся в оборудовании, работающем под дав­лением. Так, обслуживающий персонал может получить термиче­ские ожоги, если в разгерметизировавшейся установке находились вещества с высокой или низкой температурой. Если в сосуде на­ходились агрессивные вещества, то работающие могут получить химические ожоги; кроме того, при этом возникает опасность от­равления персонала. Радиационная опасность возникает при раз­герметизации установок, содержащих различные радиоактивные вещества. Таким образом, для обеспечения безопасности персона­ла, обслуживающего сосуды под давлением, весьма важно, чтобы эксплуатируемое оборудование сохраняло герметичность.

Рассмотрим основные виды сосудов и аппаратов, работаю­щих под давлением.

Трубопроводы – это устройства для транспортировки жидкостей и газов. Для определе­ния вида вещества, транспортируемого по трубопроводам, их окра­шивают в соответствующие цвета (опознавательная окраска):

вода – зеленый; пар – красный; воздух – синий;

газы горючие и негорючие – желтый;

кислоты – оранжевый; щелочи – фиолетовый;

жидкости горючие и негорючие – коричневый;

прочие вещества – серый.

Кроме опознавательной окраски на трубопроводы наносят краской предупредительные (сигнальные) цветные кольца:

Цвет наносимого на трубопровод кольца	Транспортируемые вещества
Красный	Взрывоопасные, огнеопасные, легковоспламеняющиеся
Зеленый	Безопасные или нейтральные
Желтый	Токсичные или иной вид опасности, например глубокий вакуум, высокое давле­ние, наличие радиации

Количество сигнальных колец определяет степень опасности.

Баллоны – это сосуды для транспортировки и хранения сжатых и растворенных газов. Различают бал­лоны малой (0,4 – 12 л), средней (20 – 50 л) и большой (80 – 500 л) вместимости. В зависимости от содержащихся газов баллоны окрашивают в соответствующие сигнальные цвета, а также на их поверхность наносят надпись, указывающую вид газа, а в ряде случаев — отличительные полосы. В верхней части каждого стального баллона выбиты следующие данные: товарный знак предприятия-изготовителя; дата (месяц и год) изготовления (последнего испытания) и год следующего испы­тания; вид термообработки материала баллона; рабочее и пробное гидравлическое давление, МПа; емкость баллона, л; масса баллона, кг; клеймо ОТК; обозначение действующего стандарта.

Газгольдеры предназначены для хранения и выдачи больших количеств сжатых газов, отделения от них механических примесей и других целей. Различают газгольдеры высокого и низкого давления. В первых из них сжатый газ находится по одним из следующих давлений: менее 25; 32 и 40 МПа. Газгольдеры низкого давления рассчитаны на большой объем хранимых газов: 10⁵ – 3×10⁷ л.

Кроме рассмотренных герметичных устройств и установок применяют также автоклавы, компрессоры, котлы.

Основные причины, приводящие к раз­герметизации сосудов, работающих под давлением, принято делить на эксплуатационные и технологические. Первой эксплуатационной причиной разгерметизации явля­ется образование взрывоопасных смесей, состоящих из горючих га­зов, паров или жидкостей и окислителя. Примером таких смесей могут служить ацетилен и кислород, водород и кислород, пары этилового спирта и кислород и др. Взрывоопасные смеси «горючее – окислитель» могут возго­раться и взрываться, если имеется инициатор (источник) зажи­гания, в качестве которого может выступить электрическая искра (например, возникающая в результате накопления статиче­ского электричества), искры от газо- и электросварки, искры, возникающие от удара стальных предметов, нагретые тела и др. Существует также ряд самовоспламеняющихся систем, для кото­рых не требуется инициатор зажигания. Примером таких систем могут служить натрий или калий, которые при нормальной тем­пературе взрываются при соприкосновении с хлороформом.

Для предотвращения взрывов следует исключать возмож­ность образования систем «горючее – окислитель», предотвра­щать инициирование горения, а также обеспечивать локализа­цию очага горения.

Исключить образование взрывоопас­ных смесей в системе «горючее – окислитель» можно максимальным ограничением кон­центрации горючего вещества в смеси с окислителем, чтобы в этой системе не образовывалась взрывоопасная смесь; добавлением к взрывоопасным смесям «горючее-окислитель» инертных компонентов (флегматизаторов). Примером таких веществ могут служить азот и углекислый газ. Эти вещества не участвуют в реакции горения и способны ее тормозить.

Локализацию очага горения применяют, если существует вероятность образования взрывоопасной смеси и имеется инициатор зажигания. В этом случае используют огневзрывопреградители, которые ограничивают очаг горения в пре­делах определенного аппарата или газопровода, способного вы­держать последствия горения. Передача горящей смеси в другие аппараты, таким образом, исключается.

Вторая эксплуатационная причина разгерметизации установок и аппаратов, работающих под давлением, – это так называемые побочные процессы, протекающие в них и приводящие к посте­пенному изменению и разрушению конструкционных материалов, из которых эти установки изготовлены (это коррозия стенок аппаратов, образование наки­пи на стенках котлов, уменьшение прочностных свойств материалов установок и др.). Для того, чтобы исключить влияние побочных процессов, необходимо своевременно и качественно проводить профилактические и ремонтные работы сосудов, работающих под давлением, а также правильно их эксплуатировать.

Технологические причины разгерметизации – это различные дефекты (трещины, вмятины, дефекты сварки и др.), возникшие при изготовлении, хранении и транспортировке сосудов, рабо­тающих под давлением. Для своевременного обнаружения этих дефектов применяют различные методы контроля: внешний осмотр сосудов и аппара­тов, работающих под давлением, неразрушающие методы кон­троля (люминесцентные, ультразвуковые и рентгеновские мето­ды), гидравлические испытания сосудов, механические испыта­ния материалов, из которых изготовлены сосуды, и др.

Контрольные вопросы

1. Что такое опасная зона?

2. Охарактеризуйте оградительные средства защиты.

3. Что такое предохранительные, блокирующие и сигнализи­рующие устройства?

4. Для чего используют системы дистанционного управления производственными процессами?

5. Что такое двуручное включение машин и оборудования?

6. Дайте определение понятия «сосуд, работающий под давлением».

7. Какие виды сосудов, работающих под давлением, вы знаете?

8. Что такое сигнальная окраска трубопроводов?

9. Перечислите цвета окраски баллонов.

10. Каковы основные условия безопасной эксплуатации сосу­дов, работающих под давлением?

11. Как необходимо хранить и транспортировать сосуды, работающие под давлением?

XII. Безопасность в чрезвычайных ситуациях