7.4. Безопасность эксплуатации герметичных систем, находящихся под давлением

Принцип герметичности, т. е. непроницаемости в той или иной мере, используют практически во всех устрой­ствах и установках, в которых в качестве рабочего тела применяют жидкость или газ. Этот принцип является также обязательным для вакуумных установок. Устрой­ства и установки, в которых используется в процессе ра­боты принцип герметичности, можно сокращенно на­звать герметичными.

Внутренние объемы герметичных устройств и устано­вок ограничивают среду, которая может быть либо ра­бочим телом, либо исполнять роль той среды, в которой протекают основные рабочие процессы. Поэтому пара­метры ее состояния (как и сама среда) различны. Так, среда может быть сильно нагретой (иметь температуру несколько тысяч градусов) или быть сильно охлажден­ной (иметь температуру, близкую к абсолютному нулю); давление внутри устройства может измеряться тыся­чами мегапаскалей или иметь значения, характерные для глубокого вакуума.

В ряде случаев нарушение герметичности, т. е. раз­герметизация устройств и установок, не только нежела­тельна с технической точки зрения, но и опасна для об­служивающего персонала и производства в целом.

Во-первых, нарушение герметичности может быть связано с взрывом. Здесь следует различать две причи­ны. С одной стороны, взрыв может повлечь нарушение герметичности, например, при воспламенении взрывчатой смеси внутри установки. С другой, наруше­ние герметичности может стать причиной взрыва, напри­мер, при нарушении герметичности ацетиленового тру­бопровода вблизи участков нарушения образуется ацетилено-воздушная смесь, которая может воспламениться самыми слабыми импульсами.

Во-вторых, при разгерметизации создаются опасные и вредные производственные факторы, зависящие от физико-химических свойств рабочей среды, т. е. возника­ет опасность:

- получения ожогов под воздействием высоких или, наоборот, низких температур (термические ожоги) и из-за агрессивности среды (химические ожоги);

- травматизма, связанного с высоким давлением газа в системе, например, нарушение герметичности баллона с газом при давлении 20 МПа с образованием отверстия диаметром 15 мм приведет к появлению начальной ре­активной тяги около 3,5 кН; при массе баллона 70 кг он может приобрести ускорение 5g и переместиться на некоторое расстояние;

- радиационная опасность, возникающая, например, при исполь­зовании в ядерных энергетических установках в качестве теплоносителя жидких металлов (натрия), обладающих высоким уровнем наведенной радиации;

- отравления, связанного с применением токсичных газов.

Таким образом, принцип герметичности, используе­мый при организации рабочего процесса ряда устройств и установок, является важным с точки зрения безопас­ности их эксплуатации. Из множества герметичных уст­ройств и установок можно выделить те, которые наибо­лее широко применяются в промышленности. К ним следует отнести:

Трубопроводы. Жидкости и газы, транспортируемые по трубопроводам, разбиты на следующие укруп­ненные группы, в соответствии с ко­торыми установлена опознавательная окраска трубо­проводов:

1. Вода ………….Зеленый

2. Пар ………….Красный

3. Воздух ………….Синий

4.Газы горючие и негорючие …………Желтый

6. Кислоты …………Оранжевый

7. Щелочи …………Фиолетовый

8.Жидкости горючие и негорючие………..Коричневый

9.Прочие вещества …………Серый

Чтобы выделить вид опасности, на трубопроводы на­косят предупреждающие (сигнальные) цветные кольца. Кольца красного цвета обозначают, что транспортируются взрывоопасные, огнеопасные, легковоспламеняю­щиеся вещества; зеленого цвета — безопасные или ней­тральные вещества; желтого — вещества токсичные. Кро­ме того, кольца желтого цвета указывают на другие ви­ды опасностей: например, глубокий вакуум, высокое да­вление, наличие радиации.

Число предупреждающих колец какого-либо цвета должно соответствовать степени опасности транс­портируемого вещества.

Кроме цветных сигнальных колец применяют также предупреждающие знаки и над­писи на трубопроводах (цифровое обозначение вещества, слово «вакуум» для вакуум-проводов, стрелки, указы­вающие направление движения жидкости, и др.), кото­рые располагаются на наиболее ответственных местах коммуникаций.

Баллоны, сосуды и резервуары для хранения и перевозки сжатых, сжи­женных и растворенных газов. В настоящее время серийно выпускаются баллоны малой вместимости 0,4—12 л, средней — 20—50 л и большой вместимости 80—500 л. Баллоны малой и средней вме­стимости изготовляют на рабочие давления 10, 15 и 20 МПа из углеродистой стали и на рабочие давления 15 и 20 МПа из легированной стали.

Для того чтобы легко и быстро распознать баллоны, предназначенные для определенных газов, предупреж­дать их ошибочное наполнение и предохранять наруж­ную поверхность от коррозии, на заводах-изготовителях баллоны окрашивают в установленные стандартом цве­та, наносят соответствующие надписи и отличительные полосы. Кроме того, у горловины каждого баллона на сферической части отчетливо должны быть выбиты сле­дующие данные: товарный знак предприятия-изготови­теля, дата (месяц, год) изготовления (испытания) и год следующего испытания в соответствии с правилами Гостехнадзора РФ, рабочее гидравлическое давление (МПа), емкость баллона (л), масса (кг), клеймо ОТК, обозначение действующего стандарта.

Сжиженные газы хра­нят и перевозят в стационарных и транспортных сосу­дах (цистернах), снабженных высокоэффективной теп­ловой изоляцией.

Для хранения и транспортирования криогенных про­дуктов (азота, аргона, кислорода и воздуха) изготовля­ют криогенные сосуды.

Стационарные резервуары изготовляют объемом до 500 тыс. л и более. В зависимости от конструкции они бывают цилиндрической (горизонтальные и вертикаль­ные) и шарообразной формы. Основные параметры и размеры внутренних резервуаров для сжиженных газов регламентированы ГОСТ 16023—78*.

Транспортные сосуды (цистерны) обычно имеют объем до 35 тыс. л. Наружную поверхность резервуа­ров окрашивают эмалью, масляной или алюминиевой красками в светло-серый цвет. На транспортных сосудах наносят надписи и отличительные полосы (табл. 7.1).

Таблица 7.1.