Испытания на прочность и плотность сосудов

Сосуды, работающие под давлением, паровые и водогрейные котлы, трубопроводы пара горячей воды относятся в соответствии с Федеральным законом « О промышленной безопасности опасных производственных объектов» к опасным производственным объектам. Изготовление сосудов и эксплуатации регламентируется: «правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» Эксплуатация – повышенная опасность. (особенно опасны взрывы: котлов, сосудов, трубопроводов пара и горячей воды – большие разрушения, травмы, несчастные случаи, материальный ущерб).

Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, котлов, трубопроводов пара и горячей воды принято называть Правилами котлонадзора, а объекты, на которые они распространяются, – объектами котлонадзора. (контроль – Ростехнадзор РФ; на предприятии и в организациях контроль за соблюдением Правил котлонадзора осуществляется инспекторами котлонадзора, которые проводят технические освидетельствование и обследование объектов котлонадз.- не соблюдение правил карается наложением штрафов. (ответственность за соблюдение правил, состоянием и эксплуатации сосудов отвечают руководители и специалистов, осуществляющих надзор за техническим сос-ем и эксплуат сосудов. ))

Сосуд – герметически закрытая емкость, предназначена для ведения химических, тепловых и других технологических процессов, а так же хранения , транспортировку газообразных, жидких и других веществ. Границей сосуда являются входные и выходные штуцера.

Пробное давление – давление, при котором проводится испытание сосудов.

Давление рабочее – максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса.

Давление расчетное – давление, используемое при расчете на прочность.

Давление условное – расчетное давление при температуре 20 С, используемое при расчете на прочность стандартных сосудов.

Основные причины аварий сосудов, работ под давлением.

Основные причины аварий:

а) значительное превышение давления из-за неисправности предохранительных клапанов, нарушение технологического процесса или воспламенение паров масла в воздухосборниках, отсутствие(неисправность) редуцирующих устройств;
б)неисправность или отсутствие предохранительных устройств сосудов с быстросъемными крышками;
в) дефекты при изготовлении, монтаже и ремонте сосудов;
г) переполнение сосудов сжиженными газами;
д) износ стенок сосудов;
е) обслуживание сосудов необученным персоналом, нарушение технологической и трудовой дисциплины;
ж) нарушение требований Правил из-за их незнания;
з) выдача должностными лицами указаний или распоряжений, принуждающих подчиненных им лиц нарушать Правила.

Опасность: – возможность их разрушения при внезапном адиабатическом расширении газов и паров. т.е потеря механической прочности стенок обечайки(коррозия, локальный перегрев, трещины. (взрывы при потере механической прочности сосудов, местный перегрев, удары, превышение рабочего давления(потенциальная энергия – в кинетическую энергию осколков, разрушенного оборудования и ударную волну (травмы людей.))) (k-1)/k

Потенциальная энергия сжатой среды: W= [p1V1/(K-1)]*(1-(p1/p2) ) К – показатель адиабаты. P1 и P2- начальное и конечное давление соответственно.V-начальный объем газа.

Потенциальная энергия сжатой среды пропорциональна произведению начального давления на объем сосуда: W~PV

– взрывная волна (поражение оборудования и гибель людей.)
– опасны сосуды, содержащие токсическую среду(опасность отравления) и горючую среду (опасность пожара и взрыва)

Область применения «правил устройства и безопасной эксплуатации»:

Правила, распространяются на :

– сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115 С или другой жидкости с температурой, превышающей темпер кипения при давлении 0.07 МПа бег учета гидравлического 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 0.07МПа
– цистерны и бочки для транспортирования и хранения сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50С превышает 0.07МПа.
– цистерны и сосуды для транспортирования, хранения сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, в которых давление свыше 0.07МПа создается периодически для опорожнения;

Правила не распространяются на :

– сосуды, изготовляемые в соответствии с «правилами устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок», (Ростехнадзор), а так же сосуды, работающие с радиоактивной средой ;
– сосуды, вместимостью не более 25 литров не зависимо от давления, используемые для научно-экспериментальных целей.
– сосуды и баллоны вместимостью не более 25 литров, у которых произведение давления МПа на вместимость в литрах не превышает 200.
– сосуды, работающие под давлением, создающие при взрыве внутри них в соответствии с технологическим процессом;
– сосуды, работающие под вакуумом;
– сосуды, устанавливаемые на морских, речных судах и других плавучих средствах;
– сосуды, устанавливаемые на самолетах и других летательных аппаратах;
– воздушные резервуары тормозного оборудования подвижного состава железнодорожного транспорта, автомобилей и других средств передвижения;
– сосуды специального назначения военного ведомства;
-приборы парового и водяного отопления;
– трубчатые печи;

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ И ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ.

Гидравлическое испытание:

Этому испытанию подлежат все сосуды, после изготовления(с покрытием и изоляцией, сосуды испытываются до наложения изоляции и покрытия);

Не литые сосуды: Pпр=1,25р (у20/уf)

Pпр- пробное давление; МПа

р- расчетное давление сосуда, МПа

у20 – допускаемое напряжение материала сосуда при 20 С , МПа;

уf – допускаемое напряжение материала осуда при расчетной температуре, МПа

Гидравлическое испытание литых сосудов и деталей проводится пробным давлением, определяется по формуле: Pпр=1,5р (у20/уf).

Гидравлическое испытание сосудов и деталей не из Ме , с вязкостью более 20 Дж/см2;

Pпр=1,3р (у20/уf). Если менее 20 то по Pпр=1,6р (у20/уf).

Гидравлическое испытание криогенных сосудов при наличии вакуума в изолированном пространстве корпуса производится

Порядок проведения испытаний должен быть оговорен в техническом проекте и указан в инструкции предприятия – производителя по монтажу и эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Для гидравлического испытания сосудов должна применяться вода с температурой не меньше +5С и не выше +40С. По согласованию с разработчиком проекта вместо воды может быть использована другая жидкость. При заполнении сосуда водой воздух должен быть удален полностью. Гидравлическое испытание проводиться только после внутреннего осмотра сосуда. Давление в испытуемом сосуде следует повышать плавно. Использование сжатого воздуха или газа для подъема давления не допускается. Давление при гидравлическом испытании контролируется двумя манометрами одного типа, имеющие одинаковые пределы измерения, класса точности и цену деления.

Время выдержки сосуда под пробным давлением устанавливается разработчиком проекта. При отсутствии специальных указаний в проекте время выдержки(мин) должно быть не меньше :

Толщина стенки -50 – 10 мин ; свыше 50 – 100мм — 20 ; свыше 100мм – 30 ; для детых, многослойных – 60 мин.

После выдержки под пробным давлением его снижают до расчетного и проводят осмотр наружной поверхности обстругивание стенок во время испытания не допускается.

Сосуд считается выдержавшим испытание(гидравлическое) если нет: трещин, слезок, потения в сварных соединениях, остаточных деформаций, течи в разъемных соединениях, падения давления по манометру. Сосуд и его элементы – в которых были выявлены дефекты, после устранения подвергается повторному гидр. Испытанию пробным давлением. В случае когда гидравл испытание не возможно – поводят пневматическое (воздух или инертный газ.) (при условии контроля методом акустической эмиссии).

ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ:

(давление такое же как и при гидравлическом , тщательный осмотр внутреннего состояния сосуда, до испытания; )

При пневматическом испытании применяется меры предосторожности:

1) вентиль на трубопроводе и манометры выносятся за пределы помещения;
2)люди на время испытания удаляются на безопасное расстояние;3) обратный клапан – не зависимо от колебания давления перед ним поддерживает за собой постоянное давление.

Под пробным давлением при пневматическом испытании сосуд должен находиться в течение 5 минут, после чего давление постепенно снижается до рабочего, при котором происходит осмотр сосуда с проверкой плотности его швов и разъемных соединений мыльным раствором или другим способом. Отстукивание сосуда под давлением при пневматическом испытании запрещается. Сосуды, подлежащие регистрации в органах Госгортехнадзора, должны подвергаться периодическим техническим освидетельствованиям инженером-контролером Котлонадзора. За правильность конструкции сосуда, за расчет его прочности и выбор материала, за качество изготовления и монтажа, а также за соответствие сосуда настоящим Правилам отвечает организация, выполнявшая соответствующие работы.

Все изменения проекта в процессе изготовления или монтажа сосуда должны быть письменно согласованы между проектной организацией, потребовавшей изменения проекта, и Госгортехнадзором. Если аппарат выдержал испытание на прочность – то проводят на герметичность.

ИСПЫТАНИЕ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ:

Сосуды, работающие под давлением вредных веществ(жидкостей и газов) 1-го и 2-го класса опасности по ГОСТу 12.1.007-76 испытываются владельцами сосудов на герметичность воздухом или инертным газом(азотом) под давлением,

Равным рабочему давлению. при нарушение герметичности происходит разрыв аппаратуры – опасность(осколки, взрывная волна, проводится расчет на прочность аппарата;)

По достижению испытательного давления подача сжатого воздуха или азота прекращается, между подводящим и трубопроводом и запорным вентилем ставится металл заглушка и проводится наблюдение за падением давления.(проводятся испытания – 24 часа -новые; 4 часа повторные испытания). Замер начального давления и исчисления указанного времени производится после выравнивания температур внутри и вне сосуда. Замер температуры газа в сосуде должен производиться либо путем установки ртутных термометров в имеющиеся в сосуде гильзы, либо термометры на поверхность. Степень герметичности хар-ся количеством выходящим из аппарата газам в единицу времени: m = (Pн-Pk)/ Pн ф; m- коэффициент герметичности(используется при определении количества вредных веществ попавших в воздух произ-ых помещений из оборудования, исходя из этого определяется производительность вентиляционной установки.); ф-время;

падение давления : Др= 100/ф (1- (Pk Tk/PнTн))

Др – падение давления;

Pk ;Pн – конечное и начальное давление в аппарате.

Tk, Tн – конечная и начальная температура в аппарате.

Герметичность удовл если Др не более 0.1% в час для токсичных сред и 0.2% в час для пожароопасных сред(для новых аппаратов). И 0.5% для повторных испытаний. У аппаратов при Р раб меньшем 0.7 атм, Риспыт = Рраб+30кПа. Аппараты работ – ие под вакуумом испыт на прочность и герметичность:

На прочность – 0.2МПа

На герметичность – 0.1МПа

Билет №19

Источник

XIII. ИСПЫТАНИЕ СОСУДОВ (АППАРАТОВ), ТРУБОПРОВОДОВ

182. Сосуды, аппараты и трубопроводы холодильных установок должны подвергаться техническому освидетельствованию после монтажа до пуска в работу, в процессе эксплуатации, после ремонта или длительной (более года) остановки, а также в случаях, установленных требованиями главы VI Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности “Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением”.

183. Техническое освидетельствование сосудов, аппаратов и трубопроводов состоят из:

наружного и внутреннего осмотра (при наличии люков);

пневматических испытаний на прочность, плотность сосудов (аппаратов) и трубопроводов.

Пневматические испытания на прочность и плотность сосудов (аппаратов) и трубопроводов следует проводить акустико-эмиссионным (далее – АЭ) методом или другим методом неразрушающего контроля, определенным проектной документацией. При контроле пневматических испытаний АЭ методом:

нагружение сосуда давлением, АЭ контроль испытаний и оценка результатов должны проводиться согласно требованиям к организации и проведению АЭ контроля сосудов, котлов и технологических трубопроводов;

величину испытательного давления при очередном освидетельствовании и техническом диагностировании следует определять исходя из разрешенного рабочего давления. При этом должно выполняться неравенство: 1,05 x Pраб

184. Периодичность проведения технического освидетельствования сосудов и аппаратов должна определяться с учетом требований Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности “Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением”.

185. Ввод в эксплуатацию оборудования, работающего под давлением, должен осуществляться в соответствии с требованиями Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности “Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением”.

Сроки освидетельствования кожухотрубных конденсаторов и испарителей могут быть сокращены в случае обнаружения в ходе работ в охлаждающей воде или хладоносителях коррозионной активности или механических примесей с абразивными свойствами.

186. Техническое освидетельствования трубопроводов должно проводиться со следующей периодичностью:

наружный осмотр и испытание пробным давлением – по окончании монтажных работ перед пуском в эксплуатацию;

наружный осмотр – не реже 1 раза в 2 года;

наружный осмотр и испытание пробным давлением – не реже 1 раза в 8 лет.

При применении пневматических испытаний трубопроводов на прочность в сопровождении АЭ методов величина рекомендуемого давления определяется по формуле: .

187. При техническом освидетельствовании системы холодоснабжения после монтажа до пуска в эксплуатацию испытательное давление следует определять в соответствии с Приложением N 4 к настоящим Правилам. Использовать аммиак в качестве нагружающей среды и аммиачный компрессор в качестве воздушного не допускается. При очередном техническом освидетельствовании и контроле испытаний методом АЭ в качестве нагружающей среды допускается использовать газообразный аммиак, при условии если:

максимальное испытательное давление не превышает допускаемое давление, полученное при расчете на прочность (для сосудов);

толщина стенки трубопровода и его элементов выше браковочной толщины, определяемой в соответствии с требованиями нормативно-технических документов (для трубопроводов).

188. Порядок и сроки освидетельствования систем холодоснабжения с ограниченной зарядкой аммиаком (не более 50 кг), поставляемых комплектно организациями-изготовителями, устанавливаются эксплуатационной документацией организаций-изготовителей.

189. Теплоизоляция и средства защиты от коррозии сосудов, аппаратов и трубопроводов должны быть сняты, если на них имеются следы промокания или вспучивания, указывающие на возможность коррозии внешней поверхности осматриваемого изделия. Сварные и монтажные стыки и фланцевые соединения трубопроводов должны иметь доступ для осмотра.

190. При испытании на прочность после монтажа до пуска в эксплуатацию испытываемый сосуд (аппарат), трубопровод (его участок) должны быть отсоединены от других сосудов, аппаратов и других трубопроводов с использованием металлических заглушек с прокладками, имеющих хвостовики, выступающие за пределы фланцев не менее 20 мм. Толщина заглушки должна быть рассчитана на условия работы при давлении выше пробного в 1,5 раза.

Использование запорной арматуры для отключения испытываемого сосуда (аппарата) и трубопровода не допускается.

Места расположения заглушек на время проведения испытания должны быть отмечены предупредительными знаками. Пребывание людей около них не допускается.

При периодическом освидетельствовании и техническом диагностировании с использованием метода АЭ и аммиака в качестве нагружающей среды допускается испытывать отдельные технологические линии блоком.

191. При проведении испытаний вся запорная арматура, установленная на сосуде (аппарате) и трубопроводе, должна быть полностью открыта, сальники уплотнены. На месте регулирующих клапанов и измерительных устройств должны быть установлены монтажные катушки. Все врезки, штуцера, бобышки для КИПиА должны быть заглушены.

Приборы КИПиА, не рассчитанные на давление испытания, должны быть отключены.

192. Давление при испытании должно контролироваться двумя манометрами, опломбированными и прошедшими поверку. Манометры должны быть одинакового класса точности, не ниже 1,5, с диаметром корпуса не менее 160 мм и шкалой на номинальное давление, равное 4/3 от измеряемого давления. Один манометр должен устанавливаться у источника давления (воздушный компрессор, баллон с инертным газом), другой – на сосуде (аппарате) и трубопроводе в точке, наиболее удаленной от воздушного компрессора.

При испытании трубопроводов величина пробного давления для сторон нагнетания и всасывания должна соответствовать пробному давлению испытания на прочность сосудов и аппаратов этой же стороны трубопровода.

При работе нового оборудования совместно с ранее установленным, имеющим более низкое рабочее давление, величину давления испытания следует принимать по меньшему значению.

193. Давление нагружающей среды в сосуде (аппарате), трубопроводе следует поднимать до пробного давления испытания со скоростью подъема давления не более 0,1 МПа (кгс/см2) в минуту.

При достижении значения давления, равного 0,3 и 0,6 от пробного давления испытания, а также при рабочем давлении необходимо прекратить повышение давления и произвести промежуточный осмотр и проверку наружной поверхности сосуда (аппарата), трубопровода. Запись АЭ информации должна проводиться на протяжении всей выдержки объекта испытаний на указанных давлениях.

194. Под пробным давлением сосуд (аппарат), трубопровод должен находиться в течение не менее 15 мин., после чего давление постепенно должно быть снижено до расчетного, при котором проводится осмотр наружной поверхности сосуда (аппарата, трубопровода) с проверкой плотности его швов и разъемных соединений мыльным раствором или другим способом.

В случае контроля испытаний методом АЭ оценка плотности сварных швов и разъемных соединений проводится по показаниям приборов на основании анализа регистрируемых данных АЭ контроля.

195. Испытания на плотность всей системы сосудов, аппаратов и трубопроводов должны проводиться раздельно по сторонам высокого и низкого давления в соответствии с Приложением N 4 к настоящим Правилам. Окончательные испытания на плотность необходимо проводить после выравнивания в течение нескольких (не менее 3) часов температур внутренней и наружной среды. Продолжительность испытаний – не менее 12 часов. Изменение давления, кроме вызванного колебаниями температуры окружающей среды, не допускается.

196. Результаты испытания сосуда (аппарата) и трубопровода на прочность и плотность признаются удовлетворительными, если во время испытаний не произошло разрывов, видимых деформаций, падения давления по манометру и получено положительное заключение по результатам АЭ контроля или контроля другим сопровождающим испытание методом.

197. Результаты технического освидетельствования сосудов, аппаратов и трубопроводов с указанием разрешенных параметров эксплуатации, сроки проведения очередного технического освидетельствования должны быть записаны в паспортах оборудования и трубопроводов лицом, проводившим освидетельствование.

198. После пневматических испытаний перед пуском в эксплуатацию холодильной установки следует проводить ее вакуумирование в течение 18 часов при остаточном давлении 0,01 МПа (0,1 кгс/см2).

Давление должно фиксироваться в течение этого времени через каждый час. Допускается повышение давления до 50% в первые 6 часов. В остальное время давление должно оставаться постоянным. Давление, при котором разрешается эксплуатация сосуда (трубопровода), следует определять исходя из достигнутого уровня испытательного давления (Pисп). Если испытания проводились в сопровождении АЭ контроля, то разрешенное давление не может быть большим, чем Pисп/1,05.

Источник