Сосуд с газом под давлением опасность
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.
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»
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
Основная опасность при эксплуатации сосудов заключается в возможности их разрушения при внезапном адиабатическом расширении газов и паров (физическом взрыве). 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 объёмом, равным единице, с воздухом, сжатым до давления 1,2 МПа, 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 давления 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 менее -30 °С, так как 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, значение возросшего при этом давления рассчитывается по формуле:
Р = ∆t ·α/β, (5.1)
где Р – давление в сосуде, МПа ∆t – диапазон повышения температуры содержимого баллона, °С; 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, α больше β на порядок, что при повышении ∆t на 10 °С 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 более 1 % по объёму, так как при этом образуется взрывоопасная смесь, воспламеняющаяся во взрывной форме при наличии соответствующего импульса.
Баллоны с ацетиленом представляют опасность из-за возможности этого вещества разлагаться со взрывом в отсутствии кислорода при давлении более 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
Под сосудом, работающим под давлением, понимается герметически закрытая емкость, предназначенная для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и ж-тей под давлением.
Опасность эксплуатации таких ап-тов заключается в том, что при потере механической прочности стенок обечайки (коррозия, локальный перегрев, трещины и т.п.) или повышении давления может произойти (взрыв) разрушение сосуда, в результате которого потенциальная энергия сжатой среды переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков. Работа взрыва Взрыв сосуда приводит к тяжелым несчастным случаям, разрушению оборудования и зданий. Чем больше энергия сжатой среды, тем тяжелее последствия аварии.
4 опасные фактора при разрушении сосудов: Разлет осколков; Взрывная волна; Если среда не инертная, то выделение токсичных вещ-в; Выделение горючих вещ-в.
Основные причины взрывов:
1. Некачественное проектирование изготовления
2. Дефект в конструкционных материалах
3. Плохая защита от коррозии
4. Старение материалов в процессе эксплуатации
5. Нарушение технологического режима
6. Недостаточная квалификация обслуживающего персонала.
Ввиду большой потенциальной опасности сосудов, работающих под давлением, их проектирование, изготовление, эксплуатация, реконструкция регламентируются «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». Эти правила обязательны для всех предприятий, независимо от форм собственности.
Правила распространяются на сосуды:
V>25 л и Р>0.07 МПа
V<25 и Р·V>0.02 МПа
Баллоны, цистерны для перевозки сжиженных газов с Р>0.07 МПа
Цистерны и сосуды, находящиеся при атмосферном давлении, но при опорожнении которых, в них создается избыточное давление. (Р>0.07 МПа)
Правила не распространяются: на сосуды военного назначения, метательные ап-ты, речные и морские суда, также на сосуды, работающие под вакуумом, трубчатые печи.
Сосуда, работающие со взрыво- и пожароопасными средами Р ≤ 0,05 МПа, с обычными средами при Р<0,1 МПа.
Проектирование выполняется организациями, имеющими лицензию Ростехнадзора. Все сосуды должны подчиняться действию этих правил. Отступление по спец.разрешению с занесением в паспорт записи об отступлении от правил. При изготовлении сосудов существует ряд требований:
1. Стараются применять стыковые швы.
2. Сварные работы должны вестись в помещении при постоянной плюсовой тем-ре.
3. При необходимости сваривать на улице, надо работать под навесом.
4. Каждый сварщик ставит свое клеймо.
5. Сварщик, приходящий на новое место работы, должен пройти испытания.
Необходимо проводить проверку:
Неразрушающие методы контроля:
– внешний осмотр шва;
– выявление трещин, непроваров, прожогов;
– выявление внутренних дефектов: ультразвук, рентген;
– механические испытания контрольных образцов;
– проверка на твердость, изгиб и т.д. (контрольных образцов).
Если все эти испытания пройдены, проводят испытания на прочность и герметичность.
Техническое освидетельствование сосуда осуществляется с целью оценки безопасности его эксплуатации и включает в себя наружный, внутренний осмотр и гидравлическое (пневматическое) испытание пробным давлением. ТО производится после монтажа до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации, по требованию инспектора Котлонадзора и после ремонта. В результате наружного и внутреннего осмотра определяется действие среды на состояние стенок сосуда. Испытания пробным давлением производится с целью оценки прочности и плотности сосуда и его разъемных и неразъемных соединений.
Периодичность:
Наружный и внутренний осмотр: раз в 2 года – предприятием, 1 раз в 4 года – инспектором Котлонадзора. Испытания пробным давлением: 1 раз в 8 лет комиссией предприятия и инспектором Котлонадзора.
Испытания пробным давлением:
Для всех сосудов, за исключением литых производятся под пробным давлением: МПа
Рр – расчетное рабочее давление
, – допускаемое напряжение для материала сосуда при 20°С и расчетной тем-ре.
Литые сосуды: МПа
Криогенные сосуды с вакуумной изоляцией: МПа
Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено:
– течи, слезинок, потения в сварных (неразъемных) соединениях и на основном металле;
– течи в разъемных соединениях;
– видимых остаточных деформаций.
Испытание на герметичность проводится после каждого вскрытия сосудов, работающих под давлением вредных вещ-в.
Испытания на герметичность проводятся газом под давлением, равным рабочему.
Гидравлические испытания могут быть заменены на пневмоиспытания. Испытания проводят воздухом или инертным газом. Т.к. пневмоиспытания опаснее гидроиспытаний, то принимаются дополнительные меры безопасности, проводится дополнительный расчет ап-та на прочность + тщательный наружный осмотр. Вся показывающая и регулирующая арматура выводится в отдельное помещение, в котором должен находится персонал, проводящий испытания. При пневмоиспытании, иногда, если ап-т выдержал испытание, то давление в ап-те снижают до рабочего и проверяют ап-т на герметичность (например, обматывают швы ап-та, в случае щелей, надуваются пузыри). Время испытания: 24 ч для новых ап-тов и 4 ч – для уже работающих ап-тов (при повторном испытании). Степень герметичности хар-ся коэф. m, который показывает, сколько выходит газов из ап-та в ед.времени. , где Рн и Рк – нач. и кон. Давление в ап-те при испытании; τ – время испытания.
Падение давления за час:
Допустимым считается падение давления для новых ап-тов: не более 1.5 – для токсичных вещ-в; 0.2 – для пожаро- взрывоопасных. Для повторных испытаний .
Особняком стоят вакуумные ап-ты. Они испытываются избыточным давлением при разряжении: на прочность – о.2 МПа, на герметичность – 0.1 МПа.
Сосуды под давлением д.б. оборудованы запорной и регулирующей арматурой, приборами для измерения тем-ры и давления, указателями уровня и предохранительными устройствами.
Источник