Опасный производственный фактор сосуды работающие под давлением

Автор:
Паршин Дмитрий Владимирович
ООО «ГАЗМАШПРОЕКТ» «НАГАТИНСКИЙ» (филиал в г. Москва)
– эксперт в области экспертизы промышленной безопасности, начальник управления

Соавтор:
Козлов Дмитрий Павлович,
эксперт в области экспертизы промышленной безопасности, главный специалист

При эксплуатации сосудов, работающих под избыточным давлением, основной опасный производственный фактор, воздействие которого может повлечь за собой травматизм обслуживающего персонала – это избыточное давление горючих или взрывопожароопасных газов. При разгерметизации оборудования, работающего под избыточным давлением, возможно образование взрывоопасных горючих смесей, загрязнение окружающего воздуха свыше ПДК, поражение осколками оборудования и т.д.

С целью недопущения производственного травматизма, а также обеспечения безопасных условий труда, повышения эффективности и технологичности производства, на опасных производственных объектах должен быть установлен порядок организации проведения технического освидетельствования оборудования, работающего под избыточным давлением. Осуществление производственной деятельности, связанной с оборудованием, работающим под избыточным давлением, должно производиться 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 [1,2].

Из существующих стандартов безопасности наиболее содержательным является OHSAS 180001 «Системы менеджмента безопасности труда и охраны здоровья», первичной задачей которого является идентификация опасностей и определение рисков. Для успешной реализации данной стандарта необходимо участие всего персонала организационной единицы, поскольку только непосредственный исполнитель знает обо всех потенциальных опасностях его рабочего места и заинтересован в обеспечении своей собственной безопасности. Стандарт рекомендует использовать разрешительную документацию на каждый вид операций или технологический процесс (система проверочных или контрольных листов). Контрольный лист позволяет перед началом ведения работ оценить готовность оборудования и, как следствие, его безопасность. Такой ежесменный мониторинг или инспектирование запорной и запорно-регулирующей арматуры и предохранительных устройств сосудов, работающих под давлением, с большой вероятностью позволит своевременно устранить возможность отказа сосудов в результате нештатной ситуации. Основной риск при работе с баллонами, как правило, возникают при операции наполнение – опорожнение баллона, т.е. при изменении внутреннего давления, способного вызвать его разрушение из-за наличия дефектов металла.
В целях безопасности для своевременного выявления коррозионных и коррозийно-усталостных повреждений металла, наиболее часто встречающихся на внутренней поверхности в нижней части баллона, в зоне раздела сред проводят техническое диагностирование методами неразрушающего контроля и натурного измерения компонентов напряженно-деформированного состояния. В процессе хранения баллонов для снижения степени риска разгерметизации особое внимание уделяется взрывозащитным мероприятиям, таким, как перегородки, взрывозащита баллонов, вентиляция, локализация зон хранения.

Следующим фактором риска при технологической операции наполнения-опорожнения баллонов является наличие-отсутствие сведений о веществе, содержавшемся в них при полном расходовании его, например, отсутствие опознавательной окраски поверхности баллона или соответствующих надписей, в результате чего внутрь баллона может быть закачан или воздух, или горючее вещество, что может привести к образованию взрывоопасной смеси и взрыву при наличии соответственно теплового импульса или импульса воспламенения. Особую опасность представляют баллоны, которые могут содержать и токсичные вещества, при их разгерметизации существует опасность отравления персонала токсичными веществами.

В процессе эксплуатации технических устройств необходимо проводить анализ проводимых основных технологических операций, они должны строго соответствовать операциям, указанных в технологическом регламенте, как правило, непредусмотренные регламентом промежуточные и дополнительные действия приводят к появлению нештатных ситуаций процесса наполнения-опорожнения баллонов. Уточненная информации об опасностях и рисках и возможных последствиях при эксплуатации баллонов для работников должна своевременно обновляться в инструкциях по эксплуатации и техническому обслуживанию [3,4].

Кроме технических факторов риска в число основных источников риска на опасном производстве входит человеческий фактор. В любом технологическом цикле центральное место занимает производственный персонал, работа которого во многом определяет безопасность и надежность функционирования оборудования и технологического процесса. В условиях таких опасных факторов, как например, наличие давления среды во внутренней полости сосуда, наличие во внутренней полости сосуда взрывоопасной рабочей среды или среды с различной температурой, статическое электричество несоблюдение персоналом правил безопасности и охраны труда, требований и правил эксплуатации, указанных в эксплуатационной документации на сосуд, эксплуатация сосуда, находящегося в неисправном состоянии или не по назначению приводит к инцидентам и авариям. Согласно статистическим данным, примерно 20 – 30% отказов сосудов, работающих под давлением, прямо или косвенно связаны с результатом ошибочных действий производственного персонала вследствие неправильной оценки опасности и игнорирования предупреждающих сигналов, то есть несовершенство качества информации о ходе технологического процесса и технических характеристиках оборудования и рабочих сред может являться фактором риска.
Надежность функционирования технологических объектов, находящихся под давлением определяется не только прочностью и устойчивостью их конструктивных элементов, но и в определенной мере зависит от надежности знаний и производственных навыков персонала работников, непрерывно обслуживающих всю систему конструкций и оборудования. Здесь важно отрабатывать навыки восприятия полученной информации, такие, как стресс, вызываемый нехваткой времени; эмоциональная нагрузка, определяемая необходимостью ответных действий и отказами оборудования. Тщательное расследование происшествий на производстве, включая расследование микротравм и потенциально опасных ситуаций, использование в ежедневном и ежесменном инструктаже видеоматериалов, в которых рабочие процессы и объекты показаны в деталях, в движении, способствуют более тщательному восприятию возможных опасностей и ускорению адаптации на потенциально опасном производстве.

Список используемой литературы:

1. Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».
2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25.03.2014 № 116
3. РД 03-418-01. “Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов” (утв. Госгортехнадзором России 10.07.2001).
4. РД-03-26-2007 «Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов опасных веществ» (утв. Ростехнадзором 14.12.07 №859).

Источник

Наличие на предприятии рисков, связанных с имеющимися сосудами под давлением требуют особых мер предосторожности при их хранении, использовании и обращении. К этому типу рисков можно также отнести опасности связанные с эксплуатацией систем со сжатым воздухом. А так же хранение и эксплуатацию газовых баллонов.

Остановимся подробнее на оценке профессиональных рисков в данной конкретной области.

Риски связанные с газовыми баллонами

Опасности, связанные использованием баллонов со сжатыми газами, включают: вытеснение кислорода, воздействие токсичных газов, пожары и взрывы, а также физические опасности, связанные с наличием высокого давления.

Наибольшую опасность представляют газы не имеющие запаха или не имеющие специальных добавок для возможности идентификации их утечки по запаху.

Возьмем к примеру углекислоту (СО2). Баллоны с данным газом широко используются, при этом углекислый газ не имеет цвета и запаха и должен рассматриваться как источник опасности с плохими предупреждающими свойствами. Он в 1,5 раза плотнее воздуха, и высокие концентрации могут долго сохраняться около пола и в технологических ямах.

Углекислый газ является удушающим. Концентрация 10% и более может привести к потере сознания или смерти. Более низкие концентрации могут вызвать головную боль, потливость, учащенное дыхание, учащенное сердцебиение, одышку, головокружение, депрессию, нарушения зрения. Серьезность последних симптомов зависит от концентрации углекислого газа и продолжительности воздействия на человека.

Другой пример. Утечка кислорода (О2) из баллона опасна тем, что может вызвать пожар. В условиях избытка окислителя нужна намного меньшая энергия для воспламенения материала. Так например, масло попавшее в кислород воспламеняется при комнатной температуре. Именно по этой причине следует избегать попадания машинного масла на кислородные баллоны, в том числе пользоваться перчатками со следами масла.

При вдыхании кислорода его действие на организм аналогично действию яда и может привести к гипероксии.

В быту и на производстве применяется газ пропан (C3H8). Своей популярностью он обязан свойству не выделять побочных продуктов в процессе горения и потому получил очень широкое распространение именно в процессах связанных с его сжиганием.

Чистый пропан не имеет запаха. Привычный всем запах газа это запах специальных добавок, по которым мы можем судить о его утечке.

Различают несколько стадий отравления пропаном:

Начинает кружиться голова, появляется сонливость, появляется покраснение глаз
Сильно учащается пульс, нарушается координация движений, появляются судороги
Потеря сознания
Смерть

Каждый газ имеет свои уникальные свойства, и воздействие его на организм работников может быть разным. Задача работодателя ознакомить работников с свойствами используемых газов и научить распознавать симптомы от контактов с ними.

газовые баллоны

Для оценки существующих мер управления рисками, связанными с эксплуатацией газовых баллонов и планирования мероприятий по снижению риска, можно воспользоваться списком контрольных вопросов:

Баллоны хранятся в вертикальном положении и зафиксированы цепями или другими средствами, чтобы предотвратить их опрокидывание?
Баллоны хранятся вдали от легковоспламеняющихся веществ, таких как масло, бензин, растворители или отходы?
Баллоны хранятся вдали от электрических соединений, газового пламени или других источников возгорания?
Ацетиленовые и пропановые баллоны хранятся отдельно от кислородных баллонов, когда они не используются?
Баллоны хранятся вдали от источников тепла?
Баллоны хранятся вдали от агрессивных химикатов?
Баллоны хранятся в сухом помещении? Защищена ли нижняя часть цилиндра от земли для предотвращения ржавчины?
Баллоны со сжатым газом имеют четкую маркировку?
Колпачки клапанов баллонов установлены, когда баллоны не используются?
Баллоны со сжатым газом не мешают проходу?
Заряженные или полные баллоны хранятся отдельно от пустых баллонов?
Баллоны регулярно проверяются на предмет коррозии, выбоин, выпуклостей, дефектов и общих деформаций?
Соблюдаются правила транспортировки баллонов со сжатым газом даже на короткие расстояния?
Все соединения баллонов со сжатым газом, такие как регуляторы давления, коллекторы, шланги, манометры и предохранительные клапаны, поверены на целостность и герметичность (1 раз в 12 месяцев)?
Со сжатыми газами работают только опытные и обученные люди?

Сосуды работающие под давлением

Сосуд под давлением – это резервуар, который был спроектирован для работы при давлении выше 0,07 мегапаскаля (МПа).

К этому типу рисков можно также отнести опасности связанные с эксплуатацией систем со сжатым воздухом. А так же трубопроводов пара и горячей воды.

Безопасное проектирование, установка, эксплуатация и техническое обслуживание сосудов под давлением в соответствии с соответствующими нормами и стандартами имеют важное значение для безопасности и здоровья работников.

При эксплуатации сосудов под давлением существует риск вызванный растрескиванием и повреждением сосуда, что может являться причиной утечки рабочей среды и разрушения сосуда.

Как следствие возможны:

Повреждение осколками и травмы в случае разрыва сосуда
Удушье или отравление, в зависимости от природы содержащейся жидкости
Пожар и взрыв
Химические и термические ожоги от контакта с технологическими жидкостями

Анализ опыта обслуживания СРД и информация о авариях позволяет выявить закономерности:

Повреждения обнаруживаются после гидравлического удара или внешнего механического воздействия
Растрескивание чаще встречается в области сварки
Коррозия является основным механизмом образования и роста трещин.

Меры управления:

Визуальный контроль.
Техническое обслуживание и освидетельствование.

Соответственно, расположение сосудов в здании должно быть спроектировано с учетом возможности свободного доступа персонала к сосуду для его полного осмотра. (Не менее 1 м от стен здания). Контрольно-измерительное оборудование должно быть расположено удобно для персонала.

При наличии аварийных клапанов на оборудовании работающем при избыточном давлении, в момент проведения оценки рисков, следует оценить куда отводится среда. Нет ли риска для персонала оказавшегося рядом с оборудованием.

Как отдельный риск рассматривается риск ошибки персонала при обслуживании сосудов. Для минимизации этого риска на трубопроводы наносится маркировка в виде стрелок с указанием направления движения среды и ее состава. Используются системы «Lockout/Tagout»

маркировка трубопроводов

Использование компрессоров, помимо перечисленного, связано с риском передачи вибрации на конструкцию здания. Для минимизации данного риска компрессор устанавливают на гасящие вибрацию основание. Между выходом с компрессора и трубопроводом должен иметься участок с гибким шлангом.

Источник

Основная опасность при эксплуатации сосудов заключается в возможности их разрушения при внезапном адиабатическом расширении газов и паров (физический взрыв). При физическом взрыве потенциальная энергия сжатой среды в течение малого промежутка времени реализуется в кинетическую энергию осколков разрушенного сосуда и ударную волну.

Особенно опасны взрывы сосудов, содержащих горючие вещества, так как при этом возникает химический взрыв, являющийся причиной пожара.

При взрывах сосудов развиваются большие мощности, что и является причиной сильных разрушений. Так, например, при разрыве сосуда V = 1 со сжатым до Р = 1,2 МПа воздухом с длительностью физического взрыва 0,1 с развивается мощность, равная 28 МВт.

Наиболее частыми причинами аварий сосудов, работающих под давлением, являются:

– несоответствие конструкции максимально допустимым давлению и температуре;

– превышение давления сверх предельного для данного сосуда;

– потеря механической прочности в результате внутренних дефектов, коррозии, местных перегревов и др.;

– несоблюдение установленного режима работы;

– низкая квалификация обслуживающего персонала;

– отсутствие технического надзора.

Так как наиболее часто на производствах топливно-энергетического комплекса используются баллоны для транспортирования, хранения и использования сжатых, сжиженных и растворённых газов, рассмотрим подробнее опасности, возникающие при их эксплуатации.

Взрывы баллонов возможны при повреждении корпуса в случае падения или удара по баллону, особенно при температуре < –30 оС, т. к. при этом повышается хрупкость стали. Взрыв может произойти и при повышении температуры из-за роста давления среды в баллоне.

Причиной взрыва может быть также переполнение баллона сжиженными газами из-за резкого повышения давления при росте температуры, что объясняется следующим образом. При повышении температуры баллона, полностью заполненного сжиженным газом, величина возросшего при этом давления рассчитывается по формуле

р = ∆t ·α/β (15)

где: ∆t – диапазон повышения температуры содержимого баллона, град.;

α – коэффициент объёмного теплового расширения газа, содержащегося в баллоне;

β – коэффициент объёмного теплового сжатия сжиженного газа, содержащегося в баллоне;

Для большинства газов, использующихся в промышленности, величина α больше β на порядок, что при повышении ∆t на 10 градусов даёт прирост давления на 100 атм.

Взрывы баллонов, содержащих сжатый кислород возможны при попадании масел и других жировых веществ во внутреннюю полость вентиля или баллона за счёт применения, например, необезжиренных уплотняющих прокладок. В кислородной среде масла и жиры окисляются до пероксидов, которые разлагаются взрывным способом, кроме того масла и жиры в струе кислорода способны самовоспламеняться, что также приводит к взрыву баллонов.

Баллоны с водородом представляют опасность при загрязнении водорода, содержащегося в них, кислородом в количестве > 1 % об., т. к. при этом образуется взрывоопасная смесь, воспламеняющаяся в взрывной форме при наличии соответствующего импульса.

Баллоны с ацетиленом представляют опасность из-за возможности этого вещества разлагаться со взрывом в отсутствии кислорода при давлении > 0,2 МПа. Из-за этого обстоятельства баллоны с ацетиленом заполнены активированным углём, который пропитан ацетоном, что позволяет повысить давление газа в баллоне до 1,6 МПа.

Аварии баллонов происходят также по причине отсутствия сведений о веществе, содержавшемся в них при полном расходовании его, а также отсутствия опознавательной окраски поверхности баллона и соответствующих надписей, в результате чего внутрь баллона может быть закачан или воздух или горючее вещество, что приведёт к образованию взрывоопасной смеси и взрыву при наличии соответственного импульса воспламенения.

Поскольку в баллонах могут содержаться и токсические вещества, при их разгерметизации существует также опасность отравления персонала токсическими веществами.

Источник