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.