Бочка как сосуд под давлением
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Сосудом, работающим под давлением, называют герметически закрытую емкость, предназначенную для ведения химических, тепловых и других технологических процессов, а также для хранения и транспортирования газообразных, жидких и других веществ. Границей сосуда являются входной и выходной штуцера. К числу сосудов, работающих под давлением, относятся котлы, баллоны, цистерны, бочки. Сосуды, работающие под давлением, изготавливают сварными или литыми на предприятиях, имеющих разрешение Госнадзорохрантруда. На заводе на поверхность сосудов наносят паспортные данные. После изготовления все сосуды подлежат испытанию пробным давлением.
При эксплуатации наиболее частыми причинами аварий и взрывов сосудов являются: превышение предельно допустимого давления, нарушение температурного режима, потеря ими механической прочности.
Сосуды, работающие под давлением, из-за возможности взрыва являются оборудованием повышенной опасности, поэтому эксплуатировать их необходимо в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”. Эти правила распространяются на: сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115°С или другой жидкости с температурой, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа (без учета гидростатического давления); сосуды, работающие под давлением пара или газа свыше 0,07 МПа; баллоны, предназначенные для транспортирования и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа; цистерны и бочки для транспортирования и хранения сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50°С превышает 0,07 МПа; 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; барокамеры.
Указанные правила не распространяются на: сосуды и баллоны вместимостью не более 0,025 м3(25 л), для которых произведение давления (р) в МПа на вместимость (V) в м3 не превышает 0,02; сосуды, работающие под вакуумом; приборы парового и водяного отопления; трубчатые печи; части машин, не представляющие собой самостоятельных сосудов, и некоторые другие.
Сосуды, на которые распространяются “Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”, подлежат регистрации и техническому освидетельствованию – осмотру и испытанию пробным давлением. Предусмотрена регистрация некоторых сосудов в органах Госнадзорохрантруда. Регистрации в этих органах не подлежат: сосуды холодильных установок и холодильных блоков в составе технологических установок; бочки для перевозки сжиженных газов, баллоны вместимостью до 100 л включительно, установленные стационарно, а также предназначенные для транспортировки и (или) хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов; сосуды для хранения или транспортировки сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, находящиеся под давлением периодически при их опорожнении; сосуды со сжатым и сжиженным газами, предназначенные для обеспечения топливом двигателей транспортных средств, на которых они установлены, и некоторые другие.
На предприятиях торговли и общественного питания не используются сосуды, подлежащие регистрации в органах Госнадзор-охрантруда. Однако на этих предприятиях имеются или обращаются сосуды (аппараты), на которые распространяются требования “Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”. К таким сосудам относятся аппараты стационарных холодильных установок, автосатураторы, баллоны с различными газами.
Разрешение на ввод в эксплуатацию сосуда, не подлежащего регистрации в органах Госнадзорохрантруда, выдается лицом, назначенным приказом по предприятию для осуществления надзора за техническим состоянием и эксплуатацией сосудов, на основании документации предприятия-изготовителя после проверки представителем организации обслуживания и, при необходимости, технического освидетельствования. Разрешение на ввод сосуда в эксплуатацию записывается в его паспорт. На поверхности сосуда должны быть следующие данные: регистрационный номер, разрешенное рабочее давление, дата (число, месяц и год) следующих осмотра и испытания.
Cосуд или группа сосудов, входящих в установку, включаются в работу на основании письменного распоряжения администрации предприятия. Сосуды, на которые распространяются требования указанных выше правил, периодически в процессе эксплуатации и, при необходимости, досрочно подвергаются техническому освидетельствованию. Объем, методы и периодичность технических освидетельствований сосудов (за исключением баллонов) определены предприятиями-изготовителями, указаны в паспортах и инструкциях по монтажу и безопасной эксплуатации. Техническое освидетельствование сосудов, цистерн, баллонов и бочек может производиться на специальных ремонтно-испытательных пунктах, на предприятиях-изготовителях, на наполнительных станциях, а также на предприятиях владельцев.
На предприятиях должны быть обеспечены содержание сосудов в исправном состоянии и безопасные условия их работы. Приказом по предприятию или объединению предприятий назначаются из числа инженерно-технических работников лицо, ответственное за исправное состояние и безопасное действие сосудов, и лицо, осуществляющее надзор за их техническим состоянием и эксплуатацией. К обслуживанию сосудов, работающих под давлением, допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста, прошедшие специальное обучение (в профессионально-техническом училище, учебно-курсовом комбинате), аттестацию в квалификационной комиссии и инструктаж по безопасному обслуживанию сосудов. Проверка знаний персонала, обслуживающего сосуды, проводится не реже одного раза в год.
Инструкции по режиму работы и безопасной эксплуатации сосудов должны быть вывешены на рабочих местах и выданы под расписку обслуживающему персоналу.
При нарушениях режимов работы и появлении неисправностей эксплуатация сосудов должна быть прекращена.
Для управления работой и обеспечения безопасной эксплуатации сосуды оборудуют приборами для измерения давления и температуры, предохранительными устройствами, запорной арматурой и, при необходимости, указателями уровня жидкости.
На сосудах для измерения давления устанавливают манометры, проверка которых с опломбированием или клеймением производится не реже одного раза в год. Не реже одного раза в 6 месяцев на предприятии проверяют показания рабочих манометров по контрольному; результаты проверки записывают в журнал. Манометр должен иметь красную черту по делению, соответствующему разрешенному рабочему давлению в сосуде.
Предохранительные клапаны бывают пружинного и рычажно-грузового действия. Предохранительные клапаны должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.085-82.”ССБТ. Сосуды, работающие под давлением. Клапаны предохранительные. Требования безопасности”. Давление настройки предохранительных клапанов должно быть равно рабочему давлению в сосуде или превышать его, но не более чем на 25% . Рабочую среду, выходящую из предохранительного клапана, следует отводить в безопасное место. Предохранительные клапаны проверяют не реже одного раза в 6 месяцев или одного раза в год в зависимости от вида сосуда, на котором они установлены. При проведении периодических проверок предохранительный клапан после испытания и тарировки должен пломбироваться.
Вместо предохранительных клапанов могут быть использованы предохранительные пластины, разрывающиеся при давлении в сосуде, превышающем рабочее не более чем на 25% .
Сосуд, работающий под давлением, меньшим давления питающего его источника, должен быть оборудован автоматическим редуцирующим устройством для понижения давления газа. Камера низкого давления редуктора должна иметь манометр и пружинный предохранительный клапан, отрегулированный на соответствующее разрешенное давление в емкости, в которую перепускается газ. Такие устройства-редукторы имеются, например, в автосатураторах.
Запорную арматуру устанавливают на трубопроводах, по которым к сосуду подводятся или от него отводятся жидкости, пары или газы. Установка запорной арматуры между сосудом и предохранительным клапаном не допускается. Нельзя устанавливать запорные приспособления на трубах, отводящих газ или пар от предохранительных устройств.
Между сосудом с чрезвычайно опасным или высокоопасным веществом, а также с пожаро- или взрывоопасной средой и насосом (компрессором) устанавливают обратный клапан, автоматически закрывающийся под действием давления из сосуда.
При необходимости контроля уровня жидкости в сосудах, имеющих границу раздела сред, применяются указатели уровня. Кроме указателей уровня, на сосудах могут быть установлены звуковые, световые и другие сигнализаторы и блокировки по уровню.
Эксплуатацию паровых и водогрейных котлов регламентируют “Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов”.
Паровые котлы с рабочим давлением до 0,07 МПа должны соответствовать требованием ГОСТ 12.2.096-83. “ССБТ. Котлы паровые с рабочим давлением до 0,07 МПа. Требования безопасности”.
§ 2. Дополнительные требования к баллонам,
Источник
Цистерны емкостью более 1000 л и бочки емкостью от 100 до 1000 л, предназначенные для хранения и перевозки сжиженных газов, представляют собой закрытые металлические сосуды с цилиндрическим корпусам и сферическими днищами. Их обычно изготовляют из листовой стали – сварными и бесшовными.
Основное требование безопасности при эксплуатации цистерн и бочек заключаются в строгом соблюдении в них заданной температуры и давления. Цистерны и бочки для сжиженных газов должны иметь расчетную прочность, позволяющую им выдержать давление, которое может возникнуть в них при 50 °С.
Для предупреждения нагревания газа выше расчетной температуры все цистерны, за исключением предназначенных для перевозки сжиженных углеводородных газов, имеют термоизоляцию из негорючего материала или металлический теневой кожух, расположенный над верхней половиной цистерны. Для своевременного сброса избыточного давления цистерны, кроме вентиля для налива и слива сжиженного газа, оборудуют вентилем и пружинным предохранительным клапаном для сброса паров, а при необходимости и разрывной мембраной. Цистерны имеют также манометры и уровнемеры.
Цистерны для хлора, фосгена и переохлажденного аммиака оборудуют дополнительной арматурой в соответствии с требованиями Правил Госгортехнадзора.
Арматуру на цистернах располагают на крышке лаза или в другом месте, удобном для обслуживания, и снабжают предохранительным колпаком с отверстиями для выпуска газа в случае открывания предохранительного клапана.
Все цистерны и бочки имеют специальную окраску и надписи, указывающие на их содержимое. У цистерн для сильнодействующих ядовитых газов на сифонных трубках (сливном отводе) около корпуса устанавливают скоростной клапан, прекращающий выход газа при разрыве трубопровода.
Техническое освидетельствование цистерн и бочек проводят в соответствии с общими и специальными требованиями Правил Госгортехнадзора. При транспортировании и хранении бочек со сжиженными газами их следует защищать от действия солнечных лучей и местного нагревания. Транспортирование железнодорожных цистерн, а также бочек для сжиженных газов по железным дорогам осуществляют согласно специальным правилам Министерства путей сообщения.
Администрация предприятия обязана обеспечить безопасность обслуживания, исправное состояние надежность работы сосудов, работающих под давлением. На обслуживающий персонал возлагается обязательное выполнение инструкций по режиму работы сосудов и безопасному их обслуживанию, своевременная проверка исправности действия арматуры, КИП и предохранительных устройств.
При превышении давления в сосуде выше допустимого, неисправности предохранительных клапане КИП и средств автоматики, а также при обнаружении выпучин и трещин в основных элементах сосудов возникновении пожара, угрожающего сосуду, и в некоторых других случаях, отличных от регламентного режима эксплуатации, работа сосуда должна быть остановлена.
Причины возникновения аварий и взрывов сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Меры по предотвращению несчастных случаев.
При осуществлении различных технологических процессов, проведении ремонтных работ, в быту и т.д. широко используются различные системы повышенного давления: трубопроводы, баллоны и емкости для хранения или перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, паровые и водяные котлы, газгольдеры и др. Основная характеристика этого оборудования состоит в том, что давление газа или жидкости здесь превышает атмосферное. Указанное оборудование принято называть сосудами, работающими 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.
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. Взрывом называют быстропротекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная создать угрозу жизни и здоровью людей. При взрыве может произойти разрушение здания, в котором расположены сосуды, работающие под давлением, или его частей, а также травмирование персонала разлетающимися осколками оборудования.
При взрыве сосуда происходит адиабатическое расширение находящегося в нем сжатого газа, работа которого рассчитана по формуле
где А — работа расширяющегося газа, Дж; V — объем сосуда, м3; р1 и р2 — начальное и конечное (атмосферное) давление газа в сосуде; n = CpCv, Па; показатель адиабаты — отношение удельной теплоемкости газа при постоянном давлении Ср и постоянном объеме Су, Дж/(кг«град) (например, для воздуха я = 1,41). Мощность взрыва (кВт) определяют по формуле
N = A / (102 t)
где 102 — коэффициент перевода размерности кг *м / с в кВт; t — продолжительность взрыва, с.
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; при этом возникает и опасность отравления персонала. Радиационная опасность возникает при разгерметизации установок, содержащих различные радиоактивные вещества.
Под физическим взрывом понимается мгновенное проявление действия силы внезапного адиабатического (т. е. происходящего без подвода или отвода тепла) расширения газов или паров, сопровождающееся выделением механической энергии и образованием взрывной и ударной волн.
Работа, производимая адиабатическим расширением газа при взрыве сосуда, и мощность взрыва зависят от давления в аппарате, его объема, продолжительности действия взрыва (обычно около 0,1 с), показателя адиабаты (отношения теплоемкостей при постоянном объеме, для воздуха равным 1,41) и могут быть подсчитаны по эмпирическим формулам.
Расчеты показывают, что мощность физических (адиабатических) взрывов весьма велика. Например, мощность взрыва (разрыва) сосуда емкостью 1 м3, находящегося под давлением воздуха, равным 1МПа (10 кг/см2), составляет 13164 кВт. В случае водяного пара мощность взрыва в тех же условиях составляет уже около 200000 кВт.
Наиболее частыми причинами аварий и взрывов сосудов, работающих под давлением, являются: несоответствие конструкции максимально допустимому давлению и температурному режиму, превышение давления сверх предельного, потеря механической прочности аппарата (коррозия, внутренние дефекты металла, местные перегревы), несоблюдение установленного режима, отсутствие необходимого технического надзора.
Причины, приводящие к разгерметизации сосудов, работающих под давлением, принято делить на эксплуатационные и технологические.
К эксплуатационным причинам разгерметизации относится 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» способны 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 такой системы может служить натрий или калий, которые при нормальной температуре взрываются при соприкосновении с хлороформом.
Основное требование к таким сосудам — соблюдение их герметичности на протяжении всего периода эксплуатации. Под герметичностью понимается непроницаемость жидкостями и газами стенок и соединений, ограничивающих внутренние объемы сосудов, работающих под давлением. Требования по герметичности обязательны также для вакуумных установок и оборудования.
Для предотвращения взрывов следует исключать возможность образования систем «горючее—окислитель», избегать инициирование горения, а также обеспечивать локализацию очага горения.
Исключить образование взрывоопасных смесей в системе «горючее—окислитель» можно: во-первых, максимально ограничив концентрацию горючего вещества в смеси с окислителем, чтобы в этой системе не образовывалась взрывоопасная смесь; во-вторых, добавив к взрывоопасным смесям «горючее—окислитель» инертные компоненты, называемые флегматизаторами. Примером таких веществ могут служить азот и углекислый газ. Эти вещества не участвуют в реакции горения и способны ее тормозить.
Для того чтобы предотвратить инициирование процесса горения, необходимо нейтрализовать источники зажигания. Это достигается заземлением оборудования для исключения возможности накапливания статического электричества, применением безыскрового (не дающего искр в процессе эксплуатации), инструмента и другими мероприятиями.
Локализацию очага горения применяют, если существует вероятность образования взрывоопасной смеси и имеется инициатор зажигания. В таком случае используют огневзрывопреградители, ограничивающие 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, так называемые порочные процессы, протекающие в них и приводящие к постепенному изменению и разрушению конструкционных материалов, из которых эти установки изготовлены. Примерами тому могут служить 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, находящихся под давлением, а также правильно их эксплуатировать.
Технологические причины разгерметизации — различные дефекты (трещины, вмятины, дефекты сварки и др.), возникшие при изготовлении, хранении и транспортировке сосудов, работающих под давлением.
Для своевременного обнаружения указанных 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.
Меры безопасности при эксплуатации газовых баллонов сводятся к следующему:
• газовые баллоны необходимо хранить в вертикальном положении в проветриваемом помещении или под навесами. Их следует защищать от действия прямых солнечных лучей и осадков. Баллоны не должны храниться на расстоянии менее 1 м от радиаторов отопления и ближе 5 м от открытого огня;
• нельзя переносить баллоны на плечах или руками в обхват;
• эксплуатировать можно только исправные баллоны. Их надо устанавливать вертикально на месте проведения работ и надежно закреплять для предохранения от падения. Установленный баллон должен быть надежно защищен от воздействия открытого огня, теплового излучения и прямых солнечных лучей.
Источник