Степень разрушения коммунально-энергетических и технологических сетей

Окончание табл. 14.7

Условные обозначения: а — полные разрушения; б — сильные разрушения; в — средние разрушения; г — слабые разрушения; д — повреждения.

Средства защиты от взрывов. Рассмотрим основные способы защиты людей и технологического оборудования от взрывов.

Взрывозащита людей при использовании ВВ. Одним из основных способов защиты людей от взрывов являются защитные сооружения, предназначенные для хранения и исполь­зования В В в технологических целях. Другим видом защиты являются защитные сооружения: убежища и укрытия. Послед­ние предназначены для защиты людей от негативного воздейст­вия взрывов и пожаров. Убежища по своим защитным свойствам подразделяются на классы в зависимости от величины давле­ния ударной волны.

Для принятия решения по местоположению убежищ и укрытий необходимо оценивать степень заваливаемости территорий застройки при воздействии избыточных давле­ний при взрыве. Дальность разлета обломков зданий при взрыве зависит от высоты здания и избыточного давления взрыва. Так, для 8—10-этажных жилых зданий фронталь­ный разлет осколков достигает 56, а боковой — 21м при АР = 100 к Па.

Взрывозащита технологического оборудования. Взры- возащита систем повышенного давления обеспечивается следующими способами: организационно-техническими меро­приятиями; разработкой инструктивных материалов, регла­ментов, норм и правил ведения технологических процессов; организацией обучения и инструктажа обслуживающего пер­сонала; осуществлением контроля и надзора за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безо­пасности, пожарной безопасности и т.п. Кроме того, обо­рудование повышенного давления должно быть оснащено системами взрывозащиты, которые предполагают:

6. применение гидрозатворов, огнепреградителей, инерт­ных газов или паровых завес;

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

Взрывозащита трубопроводов. Чтобы внешний вид тру­бопровода указывал на свойства транспортируемого веще­ства, введена их опознавательная окраска:

вода — зеленый;

пар — красный;

воздух — синий;

горючие и негорючие газы — желтый;

кислоты — оранжевый;

щелочи — фиолетовый; горючие и негорючие

жидкости — коричневый;

прочие вещества — серый.

Для выделения вида опасностей на трубопроводы наносят предупреждающие (сигнальные) цветные кольца, количество которых определяет степень опасности. Так, на трубопро­воды взрывоопасных, огнеопасных, легковоспламеняющихся веществ наносят красные кольца, безопасных или нейтраль­ных веществ — зеленые, токсичных веществ — желтые. Для обозначения глубокого вакуума, высокого давления, нали­чия радиации используют также желтый цвет.

Все трубопроводы подвергают гидравлическим испыта­ниям при пробном давлении на 25% выше рабочего, но не менее 0,2 МПа.

Кроме испытаний водой на прочность, 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 в ванну с водой.

Газопроводы прокладывают с небольшим уклоном в сто­рону движения газа, а буферную емкость снабжают в нижней части спускной трубой с краном для систематического уда­ления водяного конденсата и масла. Паропроводы снабжают конденсатоотводчиками, которые позволяют предотвратить возникновение гидравлических ударов и пробок. Во избежа­ние возникновения напряжений от тепловых деформаций, особенно в наземных газопроводах, устраивают специаль­ные компенсаторы в виде п-образного участка.

Трубопроводы со сжиженными газами прокладывают на расстоянии не менее 0,5 м от трубопроводов с горячим рабо­чим телом, при этом последние изолируют, а трубопроводы с легко замерзающими газами монтируют рядом с паропро­водами и трубопроводами горячей воды. Для предотвраще­ния ожогов кислотами и щелочами фланцевые соединения трубопроводов закрывают защитными кожухами.

Трубопроводы для транспортирования жидкого и газо­образного кислорода периодически, а также после каждого ремонта обезжиривают. Для обезжиривания используют тет- рахлорид углерода, трихлорэтилен или тетрахлорэтилен.

Трубопроводы, по которым в зону реакции к аппарату или устройству подается горючее и окислитель, оборудуют спе­циальными устройствами: автоматическими задвижками, обратными клапанами, гидравлическими затворами, огне- и взрывопреградителями.

Стационарные сосуды, баллоны для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов. Баллоны бывают малой (0,4—12 л), средней (20—50 л) и большой (80—500 л) вме­стимости. Баллоны малой и средней вместимости изготовляют из углеродистой стали на рабочее давление 10, 15 и 20 МПа, из легированной стали — на давление15 и 20 МПа. У горло­вины каждого баллона на сферической части выбивают сле­дующие данные: товарный знак предприятия-изготовителя, дату (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; массу баллона, кг; клеймо ОТК; обозначение действующего стандарта.

Наружная поверхность баллонов окрашивается в опре­деленный цвет, на нее также наносится соответствующая надпись и сигнальная полоса. Окраска баллонов для наибо­лее часто используемых промышленных газов приведена в табл. 14.8.

Таблица 14.8 Окраска баллонов промышленных газов

Для горючих и негорючих газов, не обозначенных в Прави­лах ус тройства и безопасной эксплуатации сосудов, работаю­щих под давлением ПБ 03-576—2003, предусмотрена гамма цветов, приведенная в табл. 14.9.

Таблица 14.9

Сигнальная окраска баллонов и цистерн позволяет исключить образование смеси «горючее — окислитель» при заполнении емкостей рабочим телом, для которого они не предназначен ы.

Для предотвращения проникновения в опорожненный баллон посторонних газов, а также для определения (в необ­ходимых случаях), какой газ находится в баллоне, или гер­метичности баллона и его арматуры заводы-наполнители принимают опорожненные баллоны с остаточным давлением не менее 0,05 МПа, а баллоны для растворенного ацетилена — не менее 0,05 и не более 0,1 МПа.

Взрыв ацетиленовых баллонов может быть вызван ста­рением пористой массы (активированного угля в ацетоне), в которой растворяется ацетилен. Образование смеси «горю­чее — окислитель» в кислородных баллонах чаще всего связано с попаданием в его вентиль масел; в водородных — с загрязнением их кислородом, а также с появлением ока­лины.

Действующие в настоящее время ПБ 03-576—2003 рас­пространяются:

8. на сосуды, работающие под давлением воды с темпера­турой выше 115 °С или другой жидкости с температурой, пре­вышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа;

9. сосуды, работающие под давлением пара или газа свыше 0,07 МПа;

10. баллоны, предназначенные для транспортирования и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа;

11. цистерны и бочки для транспортирования и хранения сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50 °С превышает давление 0,07 МПа;

12. 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;

13. барокамеры.

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

Сроки и объемы освидетельствований сосудов и балло­нов, зарегистрированных и не зарегистрированных в органах Ростехнадзора, устанавливаются в зависимости от условий эксплуатации (скорость физико-химических превращений) и типа сосуда.

При гидравлических испытаниях емкость заполняют водой, после чего давление воды плавно повышают до значений пробного давления, указанного в табл. 14.10.

Вода должна иметь температуру не ниже 5 и не выше 40 °С, если иное не оговорено в паспорте на сосуд. Разность темпе­ратур стенки сосуда и окружающего воздуха во время испы­таний не должна вызывать конденсации влаги на поверхности стенок сосуда. Использование сжатого воздуха или другого газа для подъема давления не допускается.

Давление в испытываемом сосуде контролируется двумя манометрами одного типа, предела измерения, одинаковых клас­сов точности, цены деления. Время выдержки пробного давления устанавливается разработчиком и обычно определяется толщи­ной 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.

Таблица 14.10 Давление при гидравлических испытаниях

Окончание табл. 14.10

Примечание. К =ό20/ όt, где ст₂₀, ό, — допустимое напряжение для материала сосуда или его элемента соответственно при 20 "С и расчел юй тем­пературе, МПа; Р_рас — расчетное давление, МПа; К_м — отношение массы металлоконструкции к общей массе сосуда; а = 1,3 — для неметалличе­ских материалов с ударной вязкостью более 20 Дж/см² и а = 1,6 для неметаллических материалов с ударной вязкостью 20 Дж/см² и менее.

После выдержки под пробным давлением оно снижается до расчетного, при котором производят осмотр наружной поверхности сосуда, всех его разъемных и сварных соедине­ний. Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испы­тание, если при осмотре не обнаружено течи, трещин, слезок потения в сварных соединениях и на основном металле; течи в разъемных соединениях; видимых остаточных деформаций, падения давления по манометру.

Гидравлическое испытание допускается заменять пневма­тическим при условии контроля за этим испытанием методом акустической эмиссии или другим, согласованным Ростех- надзором.

Техническое освидетельствование работающих под давле­нием установок, зарегистрированных в органах Ростехнадзора, производит технический инспектор, а установок, не зареги­стрированных в этих органах, — лицо, на которое приказом по предприятию возложен надзор за безопасностью эксплуа­тации установок, работающих под давлением.

Сжиженные газы хранят и перевозят в стационарных и транспортных сосудах — цистернах (сосуды для сжижен­ных газов), которые в случае хранения криогенных жидко­стей снабжены высокоэффективной тепловой изоляцией.

Стационарные резервуары изготовляют объемом до 500 тыс. л и более. В зависимости от конструкции они бывают цилиндрической (горизонтальные и вертикальные) и шаро­образной формы.

Транспортные сосуды (цистерны) обычно имеют объем до 35 тыс.л. Принципиальная схема такого резервуара пред­ставлена на рис. 14.6. Низкие температуры, при которых экс­плуатируются внутренние сосуды криогенных резервуаров и цистерн, накладывают ограничения на материалы, исполь­зуемые при их изготовлении.

В промышленности используют газгольдеры низкого и высо­кого давления. Газгольдеры низкого давления — это сосуды переменного объема, давление газа в которых практически всегда остается постоянным. Из газгольдеров высокого дав­ления расходуемый газ подается сначала на редуктор, а затем к потребителю. Газгольдеры высокого давления обычно соби­рают из баллонов большего объема, изготовляемых на рабо­чее давление до 40 МПа.

Для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации сосуды в зависимости от назначения должны быть оснащены:

- запорной или запорно-регулирующей арматурой;

- приборами для измерения давления;

Рис. 14.6. Криогенный резервуар:

1 — кожух; 2 — изоляция; 3 — сосуд для криогенной жидкости; 4 - предохранительная мембрана; 5 — змеевик; 6 — дренажная труба;

7 — предохранительный клапан; 8 — вентиль; 9 — заправочный вентиль; 10 — манометр; 11 — указатель уровня; 12 — вентиль для слива; 13 — испаритель; 14 — пробка для продувки отстойника

- приборами для измерения температуры;

- предохранительными устройствами;

- указателями уровня жидкости.

Арматура должна иметь следующую маркировку:

- наименование или товарный знак изготовителя;

- условный проход;

-условное давление, МПа (допускается указывать рабо­чее давление и допустимую температуру);

- направление потока среды;

- марку материала корпуса.

На маховике запорной арматуры должно быть указано направление его вращения при открывании или закрыва­нии арматуры. Арматура с условным проходом более 20 мм, изготовленная из легированной стали или цветных метал­лов, должна иметь паспорт установленной формы, в котором должны быть указаны данные по химсоставу, механическим свойствам, режимам термообработки и результатам контроля качества изготовления неразрушающими методами.

Каждый сосуд и самостоятельные полости с разными дав­лениями должны быть снабжены манометрами прямого дей­ствия. Манометр устанавливается на штуцере сосуда или трубопроводе между сосудом и запорной арматурой. Мано­метры должны иметь класс точности не ниже 2,5 и 1,5 при рабочем давлении сосуда соответственно до и свыше 2,5 МПа. Манометр должен выбираться с такой шкалой, чтобы пре­дел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы. На шкале манометра владельцем сосуда должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление в нем. Манометр должен быть установлен так, чтобы его показания были отчетливо видны обслуживающему персоналу. Номи­нальный диаметр корпуса манометров, устанавливаемых на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения за ним, дол­жен быть не менее 100 мм, на высоте от 2 до 3 м — не менее 160 мм. Установка манометров на высоте более 3 м от уровня площадки не разрешается.

Между манометром и сосудом должен быть установлен трехходовый кран или заменяющее его устройство, позволяю­щее проводить периодическую проверку манометра с помо­щью другого контрольного прибора.

Проверка манометров с их опломбированием и клейме­нием должна производиться не реже одного раза в 12 меся­цев. Кроме того, не реже одного раза в 6 месяцев владельцем сосуда должна производиться дополнительная проверка рабо­чих манометров другими контрольными приборами.

Сосуды, работающие при изменяющейся температуре сте­нок, должны быть снабжены приборами для контроля ско­рости и равномерности прогрева по длине и высоте сосуда и реперами для контроля тепловых перемещений.

Необходимость оснащения сосудов указанными приборами и реперами, а также допустимая скорость прогрева и охлаж­дения сосудов определяются разработчиком проекта и указы­ваются изготовителем в паспортах сосудов или инструкциях по монтажу и эксплуатации.

Каждый сосуд должен быть снабжен предохранитель­ными устройствами от увеличения давления выше допусти­мого значения.

В качестве предохранительных устройств применяются:

пружинные предохранительные клапаны;

- рычажно-грузовые предохранительные клапаны;

- импульсные предохранительные устройства, состо-я- щие из главного предохранительного клапана и управля-ю- щего импульсного клапана прямого действия;

- предохранительные устройства с разрушающимися мембранами (предохранительные мембраны);

- другие устройства, применение которых согласовано с Ростехнадзором.

Распространенным средством защиты технологиче­ского оборудования от разрушения при взрывах являются предохранительные мембраны (разрывные, ломающиеся, срезные, хлопающие, специальные) и взрывные кла­паны (рис. 14.7 и 14.8).

Достоинством предохранительных мембран является пре­дельная простота их конструкции, что характеризует их как самые надежные из всех существующих средств взрывоза- щиты. Кроме того, мембраны практически не имеют ограниче­ний по пропускной способности. Существенным недостатком предохранительных мембран является то, что после сраба­тывания защищаемое оборудование остается открытым, что приводит к остановке технологического процесса и к выбросу в атмосферу всего содержимого аппарата. 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 отверстие вновь закрывается и таким образом не вызывает необходи­мости немедленной остановки оборудования и проведения восстановительных работ. К недостаткам взрывных клапанов следует отнести их большую инерционность по сравнению с мембранами, сложность конструкции, а также недостаточную герметичность, ограничивающую область их применения (они могут использоваться для взрывозащиты оборудования, рабо­тающего при нормальном давлении).

Наиболее распространенным средством защиты техно­логического оборудования от взрыва являются предохрани­тельные клапаны. Однако и они имеют ряд существенных недостатков, в основном определяющихся большой инерци­онностью подвижных деталей клапанов.

Расчет и подбор предохранительного клапана заключа­ется в определении количества газа (жидкости), вышедшего из сосуда, аппарата, или площади проходного сечения предо­хранительного устройства, а также расчете времени истечения при заданном конечном давлении. Давление Р_тах защищаемой емкости не должно превышать значений, указанных ниже:

Ррас МПа………. <0,3 <6,0 >6,0

Рmax МПа …………… <Ррас (+0,05) < 1,15 Р_рас <1,1 Ррас