Причины аварий с сосудами работающими под давлением

Лукманов Ф. М.

Директор

ООО «ПромЭксперт»

: lpromexpert@mail.ru

Дубиков Д. А.

Главный инженер

ООО «Диатэк»

:diatec@yandex.ru

Седиков В.А.

Главный инженер

ООО «СибЭнергоРемонт»

: sibenergoremont@bk.ru

При эксплуатации сосудов, работающих под давлением, возможно возникновение аварийной ситуации: когда сосуд разрушается, давление в нем падает до атмосферного, содержимое выделяется в атмосферу, т.к. жидкие химически опасные вещества вскипают и преобразуются в пар или газ. Первичное газовое облако распространяется на большое расстояние и образует зону заражения, опасную для жизни людей и животных. Также в момент взрыва высвобождается энергия, обладающая огромной разрушительной силой: помещение разрушается, обслуживающий персонал может быть травмирован обломками стен, осколками стекол, контужен ударной волной. Взрыв сосуда может спровоцировать пожар. Таким образом, аварии, возникающие на предприятиях, где установлены сосуды, работающие под давлением, могут создавать не только угрозу окружающей среде, разрушать производственные помещения, но и поражать людей, порой приводить к смертельным исходам.

К взрывам баллонов и других сосудов чаще всего приводят:

– внезапное расширение газов из-за повышения температуры (возможно там, где при монтаже оборудования не соблюдено требование расстояния сосудов от отопительных приборов);

– падение вследствие плохого закрепления сосуда;

– срыв болтов, отрыв съемных крышек, люков, разрыв и выпучивание днищ. Такие неполадки сосудов наиболее опасны, т.к. вызывают разрушения зданий и оборудования, наносят предприятиям большой материальный ущерб, а иногда сопровождаются несчастными случаями;

– заводской брак, допущенный при изготовлении;

– коррозийное разрушение и другие виды повреждений стенок сосудов;

– воспламенение паров масла в воздухосборниках;

– загрязнение баллона (накопление окалины, попадание масла на вентили и т.п.).

Причинами аварий на производстве, использующем сосуды, работающих под давлением, чаще всего бывают:

– выход из строя сосудов, агрегатов, арматуры и приборов;

– нарушение правил транспортировки и хранения ядовитых веществ;

– несоблюдение правил техники безопасности; неэффективный производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации оборудования; недостаточный уровень знаний руководителей требований промышленной безопасности;

– истечение срока службы и неисправность оборудования; отступление от требований проектной и технологической документации; нарушение регламента ремонтных работ, низкое качество ремонта;

– неисправность или отсутствие средств противоаварийной защиты, сигнализации;

– превышение нормативных запасов газа или жидкостей под давлением;

– нарушения технологического режима и правил эксплуатации (в том числе превышение предельных значений давления);

– нарушение трудовой дисциплины;

При проверках опасных производственных объектов выявлены типичные организационные нарушения, которые создают условия аварийности:

– несвоевременная проверка средств противоаварийной защиты;

– несвоевременное техническое освидетельствование сосудов;

– отсутствие сертификатов на материалы для изготовления и ремонта сосудов, подтверждающие их соответствие назначению и специальным техническим условиям;

– бессистемные, эпизодические учебно-тренировочные занятия по ликвидации аварий;

– допуск к обслуживанию не получившего специального обучения персонала;

– эпизодические проверки знаний инструкций и правил ТБ обслуживающего персонала;

– широкое распространение арендных отношений, приведшее к ситуации двойного подчинения оборудования (особенно часто аренда цехов на предприятиях пищевой промышленности), в результате чего затруднен доступ к данному оборудованию специалистов, обеспечивающих фактическую эксплуатацию сосудов, работающих под давлением.

Литература:

1. Авария. Сосуд // Большая энциклопедия нефти и газа. – https://www.ngpedia.ru/id132808p1.html.

2. Осипов В.И. Природные катастрофы на рубеже ХХ1 века / В.И. Осипов // Вестн. РАН. – 2001. – N: 4.

3. Причины аварий и взрывов сосудов, работающих под давлением. Правила безопасной эксплуатации и техническое освидетельствование сосудов, работающих под давлением. – https://helpiks.org/4-74810.html

Источник

ТЕМА №14:

Причины, анализ и профилактика взрывов и аварий сосудов, работающих под давлением, их устройство и общие принципы обеспечения безопасности эксплуатации.

Основные термины и определения.

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.

Сосуд – герметически закрытая емкость, предназначенная для ведения химических, тепловых и других технологических процессов, а также для хранения и транспортировки газообразных, жидких и других веществ. Границей сосуда являются входные и выходные штуцера.

Резервуар – стационарный сосуд, предназначенный для хранения газообразных, жидких и других веществ.

Баллон – сосуд, имеющий одну или две горловины для установки вентилей,фланцев или штуцеров, предназначенный для транспортировки, хранения и использован сжатых, сжиженных или растворенных под давлением газов.

Бочка – сосуд цилиндрической или другой формы, который можно перекатывать с одного места на другое и ставить на торцы без дополнительных опор, предназначенный для транспортировки и хранения жидких и других веществ.

Барокамера – сосуд, оснащенный приборами и оборудованием и предназначенный для размещения в нем людей.

Цистерна – передвижной сосуд, постоянно установленный на раме железнодорожного вагона, на шасси автомобиля (прицепа) или на других средствах передвижения, предназначенный для транспортировки и хранения газообразных,жидких и других веществ.

Степень опасности сосудов определяется в соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» – по Приложению №1 ФЗ, сосуды работающие под давлением отнесены к категории технических устройств на опасных производственных объектах, на которых, – «используется оборудование, работающее под давлением более 0,07 МПа или при температуре нагрева воды более 115 ºС», в том числе это относится и к баллонам, бочкам, цистернам в которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются опасные вещества»

Виды сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Классификация. Требования к обозначениям.

Рассмотрим основные виды сосудов и аппаратов, работающих под давлением.

Трубопроводы – устройства для транспортировки жидкостей и газов. По ГОСТ все жидкости и газы, транспортируемые по ним, разбиты на десять групп. Для определения вида вещества, транспортируемого по трубопроводам, их окрашивают в соответствующие цвета (опознавательная окраска):

Вода – зеленый

Пар – красный

Воздух – синий

Газы горючие и негорючие – желтый

Кислоты – оранжевый

Щелочи – фиолетовый

Жидкости горючие и негорючие -коричневый

Прочие вещества – серый

Кроме опознавательной окраски на трубопроводы наносят так же предупредительные (сигнальные) цветные кольца:

Количество сигнальных колец определяет степень опасности.

Баллоны – сосуды для транспортировки и хранения сжатых и растворенных газов. Различают (согласно ГОСТ) баллоны малой (0,4-12 л), средней (20-50 л) и большой (80-500 л) вмес­тимости. В зависимости от содержащихся газов баллоны окрашивают в соответствующие сигнальные цвета, а также на их поверхность наносят надпись, указывающую вид газа, а в ряде случаев – отличительные полосы.

В верхней части каждого стального баллона выбиты: товарный знак предприятия-изготовителя; дата (месяц и год) изготовления (последнего испытания) и год следующего испытания; вид термообработки материала баллона; рабочее и пробное гидравлическое давление, МПа; емкость баллона, л; масса баллона, кг; клеймо ОТК; обозначение действующего стандарта.

Криогенные сосуды предназначены для хранения и транспортировки различных сжиженных газов: воздуха, кислорода, аргона и др. В соответствии с ГОСТ их выпускают шести типоразмеров: 6; 3; 10; 16; 25 и 40 л. Эти сосуды маркируются следующим образом: СК-40 – сосуд криогенный емкостью 40 л. Снаружи их окрашивают серебристой или белой эмалью и посередине наносят отличительную полосу с названием сжиженного газа, находящегося в сосуде. Кроме рассмотренных сосудов для хранения больших количеств сжиженных газов используют стационарные резервуары (объемом до 500 тыс. л и более), а для их перевозки – транспортные сосуды (цистерны), имеющие объем до 35 тыс. л.

Газгольдерыпредназначены для хранения и выдачи больших количеств сжатых газов, отделения от них механических примесей и других целей. Различают газгольдеры высокого и низкого давления. В первых из них сжатый газ находится под одним из следующих давлений: менее 25; 32 и 40 МПа. Газгольдеры низкого давления рассчитаны на большой объем хранимых газов: 105-3*107 л.

Цвета окраски баллонов

К установкам, работающим под давлением, относятся также паровые, водогрейные котлы,компрессоры, воздухосборники, газовые баллоны, паропроводы, газопроводы, автоклавы и др. Названные установки и устройства используются для генерирования и распределения горячего пара, хранения и перевозки сжатых газов и жидкостей.

Основные опасности и причины аварий при эксплуатации СВД.

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. Основная опас­ность при работе таких сосудов заключается в возмож­ности их разрушения при физическом взрыве среды.

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.

Источник

Сосуды под давлением (СпД) – это герметически закрытые системы или сосуды, в которых газообразная или жидкая среда нах-ся под давлением, отличным от атмосферного. В данных сосудах возможно протекание химических и тепловых реакций. Характерными особенностями таких сосудов явл-ся:

1. Наличие как минимум двух предохранительных клапанов или аналогичных устройств для сброса излишнего давления.

2. Необходимость контрольно измерительных приборов, в частности манометров для контроля давления в сосудах или системах.

3. При разгерметизации сосудов или систем за счет перепада давления между атмосферой и системой, а также за счет выброса содержимого сосудов в окружающую среду, возможно освобождение большой энергии, что приводит к взрывам, пожарам, тепловым повреждениям окружающих, а в случае химически агрессивных сред возможны отравления окружающих. Поэтому разгерметизация СпД представляет собой большую опасность.

Эксплуатация, проектирование и монтаж СпД должны выполняться согласно соответствующим требованиям Госгортехнадзора по эксплуатации сосудов под давлением. Согласно этим требованиям СпД разделены на следующие группы:

1. котлы (паровые и котловые (водогрейные))

2. компрессорные установки

3. автоклавы

4. сосуды и цистерны для хранения и транспортировки сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкостей

5. трубопроводы под давлением для транспортировки вышеперечисленных газов и жидкостей.

Котельные установки

В котельных установках наиболее опасный фактор – перегретая вода (опасней пара), при ее испарении в атмосферу выд-ся большое количество энергии, что приводит к дополнительной опасности взрыва и пожара.

Также в котельных установках опасными факторами явл-ся устройства подачи топлива. Котельные установки могут работать на: твердом топливе (торф, древесина), которые явл-ся пожароопасными материалами; на жидком топливе, в частности мазут; на газу.

Причины аварий:

1. Превышение давления внутри котла выше предельно допустимого значения. Котлы проектируются и рассчитываются на рабочее и предельное давление (предельное выше рабочего). При длительном превышении давления в котле выше предельно допустимого возможны нарушения в структуре материала котла. В результате возможно появл-е микротрещин, а затем и разгерметизации котла. Причиной длительного превышения давления внутри котла явл-ся плохая работа предохранительной арматуры, через которую должно сбрасываться излишнее давление. В качестве предохранительной арматуры прим-ся предохранительные клапаны или взрывные мембраны. Также для контроля давления в котле должны прим-ся контрольно измерительные приборы (КИП), в частности манометры. Предохранительная арматура должна периодически проходить проверку в специальных лабораториях. Также для предупреждения появления трещин в стенках котлов периодически производится внутренний осмотр стенок котлов и различных соединений трубопроводов, паропроводов к котлам.

2. Уровень котловой воды (холодной воды в котле) ниже расчетного или допустимого. В результате понижения уровня холодной воды происходит недостаточное охлаждение (перегрев) стенок котла, возникает явление текучести металла. В результате появл-ся трещины и разгерметизация котла. Для предотвращения этой причины необходим постоянный контроль уровня котловой воды. Для этого как минимум на котлах устан-ся водомерные стекла, указывающие уровень воды. На котлах с большим давлением уст-ся уровнемеры.

3. Коррозия стенок котла и подводящих трубопроводов. Основная причина – некачественный состав котловой воды. Согласно требованиям к составу котловой воды водогрейные котлы небольшой производительности не требуют специальной подготовки воды. Паровые котлы большой производительности и особо большого давления (выше 5 атмосфер) требуют специальной установки водоподготовки, которая вкл-ет в себя систему очистки воды и подачи воды под давлением с помощью насосов. Также для борьбы с коррозией периодически производится внутренний осмотр стенок котлов и трубопроводов.

4. Ветхость котла. Причина ветхости – превышение давления, перегрев стенок котла, качество воды, несвоевременный внутренний осмотр стенок котла.

5. Некачественный ремонт котлов, т.е. некачественные сварные и механические соединения. Для борьбы с этой проблемой все соединения после ремонта должны пройти контроль.

Для предотвращения различных аварий в котельных установках предусм-ся система автоматики безопасности, которая при превышении давления внутри котла срабатывает на изменение подачи топлива котлу. Также автоматика безопасности предусматривает автоматическое срабатывание световой и звуковой сигнализации на изменение основных параметров (t0, давление, уровень воды).

Компрессорные установки (КУ)

КУ предназначены для получения сжатого воздуха или другого инертного газа.

Причины аварий:

1. Превышение давления в корпусе компрессора выше предельно допустимого уровня. Из-за плохой работы КИП или их отсутствия и плохой работы предохранительных клапанов.

2. Возгорание внутри компрессора, особенно в воздушных компрессорах. Это возможно в случае плохой работы фильтров. Частички пыли, имеющиеся в воздухе при высоком давлении и активном движении поршня, могут загореться, что приводит к взрыву компрессора.

3. Появление внутри корпуса компрессоров (особенно воздушных) паров масла, которые могут возникнуть из системы привода поршня компрессора. При соединении паров масла с кислородом воздуха возникают взрывоопасные смеси. Для борьбы с этим явлением требуется периодическая проверка состояния приводов компрессоров.

4. Перегрев стенок компрессора (особенно больших высокопроизводительных компрессоров). Для борьбы с этим явлением любые КУ должны иметь систему охлаждения.

5. Возможна ржавчина на внутренних стенках КУ. Меры борьбы: периодический внутренний осмотр КУ. Также КУ д.б. снабжены своей автоматикой безопасности.

Автоклавы

Автоклавы применяются в медицине, пищевой промышленности и стройматериалах. При проведении теплового процесса в автоклаве крышка д.б. герметично закрыта.

Причины аварий:

1. Превышение давления выше рабочего. В результате возможен несвоевременный срыв крышки автоклава и повреждение рабочего персонала. Превышение давления возможно из-за плохой работы КИП и предохранительных клапанов.

2. Плохое крепление крышки автоклава и при рабочем давлении возможен срыв крышки.

3. Нарушение технологии работы с автоклавом, т.к. перед снятием крышки необходимо выпустить пар.

Сосуды и цистерны для хранения и транспортировки газов и жидкостей

Сосуды под давлением бывают небольших размеров: 10, 15, 20 литров (баллоны), а также большей емкости (цистерны).

Каждый сосуд или баллон д.б. окрашен согласно хранимой или транспортируемой жидкости или газа, согласно ГОСТ системы ССБТ «Сигнальная окраска баллонов под давлением».

Причины аварий:

1. Несоответствие заполняемому газу. Необходимо, чтобы материал баллона соответствовал хранимой жидкости или газа с учетом их хим. свойств.

2. Попадание в кислородные баллоны паров масел и возникновение взрывоопасных смесей. Во избежание этого баллоны промывают дихлорэтилом.

3. Превышение давления внутри баллонов выше рабочего. Из-за неправильного заполнения баллонов, плохой работы предохранительной арматуры и плохой работы или отсутствия КИП, в частности манометра.

4. Несоблюдение температурного режима, хранения и транспортировки баллонов (перегрев и охлаждение). Во избежание этого необходимо соблюдение паспортных требований к температурным режимам, а также стенки баллонов вып-ся с применением теплоизоляционных материалов.

5. Удары или механические повреждения.

Трубопроводы для транспортировки газов и жидкостей

Причины аварий:

1. Превышение давления (аналогично баллонам).

2. Несоответствие заполняемой среде (аналогично баллонам). Сущ-ет ГОСТ на сигнальную окраску трубопроводов, например, кислород – голубой, газ – желтый, кислоты – зеленый и т.д. (всего 10 групп). Для уточнения параметров транспортируемой среды на трубопроводах вып-ся сигнальные кольца, указывающие высокого или низкого давления этот трубопровод.

3. Воздействие электромагнитных полей на материалы трубопроводов, поэтому кабели должны располагаться от сосудов под давлением на безопасном расстоянии, согласно нормативным документам.

4. Воздействие атмосферных факторов (влажности, агрессивных сред). Поэтому с учетом воздействия окружающей среды трубопроводы должны вып-ся с применением соответствующих защитных оболочек

Источник