Избыточное давление - величина давления относительно атмосферного давления,т.е. величина манометрического давления (единица измерения – Па, кПа, МПа или кгс/см2 или атм.).

1 физическая атмосфера (атм) = 1 кгс/см² = 101325 Па

1 мм. Рт. Ст. = 133,322 Па = 1,33 гПа

3. Максимально допустимое рабочее давление (P_S) – установленное изготовителем максимальное избыточное давление, при нормальном протекании технологического процесса без учета кратковременного повышения давления во время действия предохранительных устройств.

4. Максимально/минимально допустимая температура (Т_S) - максимальные/минимальные температуры рабочей среды, при которых может применяться оборудование (единица измерения T_S - градус Цельсия).

5. Назначенный ресурс –установленная в натуральных показателях изготовителем (проектировщиком) суммарная наработка оборудования, работающего под давлением, от начала его эксплуатации до прогнозируемого перехода в предельное состояние.

6. Назначенный срок службы –установленная изготовителем (проектировщиком) временная продолжительность эксплуатации оборудования, работающего под давлением, от начала эксплуатации до прогнозируемого перехода в предельное состояние.

7. Предохранительные устройства - устройства, предназначенные для защиты оборудования, работающего под давлением, от превышения давления или температуры свыше допустимых величин.

8. Рабочая среда: - газы, жидкости и пары в однофазном состоянии, а также их смеси. Рабочая среда может содержать частицы твердых веществ во взвешенном состоянии.

Сосуды, работающие под давлением, в своей конструкции (кроме собственно емкости, содержащей рабочую среду) обязательно должны иметь следующие элементы, обеспечивающие безопасную их эксплуатацию:

- запорную и запорно-регулирующую арматуру;

- предохранительные устройства;

- контрольные приборы для измерения давления и температуры.

Предохранительные устройства обязательно устанавливают на все установки и сосуды, работающие под давлением, за исключением малых объектов, например, газовых баллонов. Поскольку от этого устройства зависит безотказная работа установки, часто предусматривают два предохранительных устройства: одно - рабочее, другое – резервное.

Предохранительные устройства имеют различное конструктивное исполнение, но наиболее распространенными являются следующие:

1. Предохранительные устройства с разрушающимися мембранами (предохранительные мембраны).

2. Взрывные клапаны.

3. Пружинные клапаны.

Предохранительные мембраны просты по конструкции и поэтому считаются самыми надежными. Мембраны бывают разрывными, ломающиеся, срезные, хлопающие и др. Наиболее просты разрывные мембраны, изготовленные из тонколистного металлопроката. При нормальном рабочем давлении мембрана пластически деформируется и приобретает форму сферического сегмента. При превышении допустимого давления мембрана разрывается, и давление сосуда сбрасывается, предотвращая тем самым его взрывное разрушение. Недостаток мембраны в том, что после ее разрушения сосуд остается открытым и технологический процесс приходится останавливать. Однако мембрану достаточно легко заменить.

Взрывные клапаны лишены этого недостатка, т.к. при сбросе давления запорный диск вновь закрывается под действием пружины. Однако взрывные клапаны обладают невысокой герметичностью и применяются при невысоком рабочем давлении.

Пружинные клапаны обладают высокой герметичностью и могут применяться при высоком давлении. Однако они менее надежны, подвержены воздействию агрессивных сред, обладают большой инерционностью. Поэтому за ними требуется постоянный уход и контроль.

Каждый сосуд должен иметь манометр и термометр. Манометры имеют класс точности не ниже 2,5 при рабочем давлении до 25 атм, и не ниже 1,5 при рабочем давлении свыше 25 атм.

Т.о., сосуды, работающие под давлением, являются сложными техническим устройствами и требуют при эксплуатации строгого соблюдения установленных правил и норм.

Для обеспечения надежной и безопасной работы герметичных систем и установок, работающих под давлением, необходимо выполнять целый комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на предупреждение аварий.

Госгортехнадзором РФ утверждены «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», в которых определены требования к устройству, ремонту и эксплуатации сосудов. (Постановление Госгортехнадзора РФ от 11 июня 2003 г. N 91). Настоящим Правилам присвоен шифр ПБ 03-576-03.

Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (далее по тексту Правила), устанавливают требования к проектированию, устройству, изготовлению, реконструкции, наладке, монтажу, ремонту, техническому диагностированию и эксплуатации сосудов, цистерн, бочек, баллонов, барокамер, работающих под избыточным давлением.

Правила распространяются на:

сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115°С или других нетоксичных, не взрывопожароопасных жидкостей при температуре, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа (0,7 кгс/см2);

сосуды, работающие под давлением пара, газа или токсичных взрывопожароопасных жидкостей свыше 0,07 МПа (0,7 кгс/см2);

баллоны, предназначенные для транспортировки и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа (0,7 кгс/см2);

цистерны и бочки для транспортировки и хранения сжатых и сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50°С превышает давление 0,07 МПа (0,7 кгс/см2);

цистерны и сосуды для транспортировки или хранения сжатых, сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, в которых давление выше 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) создается периодически для их опорожнения;

барокамеры.

Общие положения.

Конструкция сосудов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение расчетного срока службы и предусматривать возможность проведения технического освидетельствования, очистки, промывки, полного опорожнения, продувки, ремонта, эксплуатационного контроля металла и соединений.

Проекты сосудов и их элементов (в том числе запасных частей к ним), а также проекты их монтажа или реконструкции должны выполняться специализированными организациями.

Руководители и специалисты, занятые проектированием, изготовлением, реконструкцией, монтажом, наладкой, ремонтом, диагностикой и эксплуатацией сосудов, должны быть аттестованы на знание Правил в соответствии с Положением о порядке подготовки и аттестации работников организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности ОПО, подконтрольных Госгортехнадзору РФ, утвержденным постановлением Госгортехнадзора России от 30.04.02 N 21.

Проект и ТУ на изготовление систем, раб под давлением, согласовывают со специализированной проектной организацией в порядке, установленном министерством.

Изготовление сосудов может производить предприятие, получившее разрешение (лицензию) Госгортехнадзора. При этом персонал, занятый изготовлением сосудов, раб под давлением, должен иметь удостоверения, выданные специальной квалификационной комиссией. Аттестованному сварщику выдается личное клеймо, которое он должен ставить на каждый сваренный им шов. Все элементы конструкции должны иметь соответствующую условиям эксплуатации прочность, безопасность и удобство эксплуатации. В конструкции предусматривают специальные штуцеры для сброса воздуха, слива жидкости, установки запорной арматуры, контрольно-измерительных приборов и предохранительных устройств.

Материал для изготовления систем, работающих под давлением, выбирают с учетом возможного взаимодействия рабочих жидкостей и газов с внутренними поверхностями системы (коррозии), рабочего давления, температуры и условий эксплуатации.

На каждый сосуд составляется и передается потребителю паспорт с чертежами и расчетами. На корпусе на видном месте наносятся данные (не краской):

• завод-изготовитель;

• заводской номер;

• год изготовления и дата освидетельствования;

• рабочее и пробное давление;

• общую массу установки,

• вместимость

• допустимая температура стенок,

• клеймо завода.

Разрешение на пуск в работу сосуда выдается местной инспекцией Госгортехнадзора после освидетельствования и регистрации, о чем делается отметка в паспорте сосуда.

После ввода в эксплуатацию на сосуде делается табличка размером не менее 150x200 мм с указанием:

• регистрационного номера,

• расчетного давления,

• даты следующих испытаний.

Техническое освидетельствование установок, работающих под давлением, осуществляется после монтажа и пуска в эксплуатацию, а также периодически в процессе эксплуатации, и в необходимых случаях - внеочередному освидетельствованию.

Объем, методы и периодичность освидетельствования определяются изготовителем сосудов и емкостей и указываются в инструкциях по монтажу и эксплуатации. В случае отсутствия таких указаний техническое освидетельствование проводится по правилам, определенным Ростехнадзором. Как правило, периодическое техническое освидетельствование заключается во внутреннем осмотре (не реже 1 раза в 4 года) и в гидравлическом испытании (не реже 2 раз в 8 лет). Гидравлическое испытание проводится давлением, превышающем рабочее в 1,2-2 раза в зависимости от рабочего давления и температуры. Гидроиспытания допускается заменять пневматическими с соблюдением специальных мер предосторожности.

Освидетельствование установок, зарегистрированных в органах Ростехнадзора, проводит их представитель (технический инспектор), а незарегистрированных — лицо, на которое приказом по предприятию возложен надзор за эксплуатацией установок, работающих под давлением.

При гидравлических или пневматических испытаниях проводится внешний осмотром наружной поверхности сосуда, разъемных и сварных соединений на предмет обнаружения течи. Если нет течи, трещин, потения и сварных соединениях, падения давления по контрольному манометру, сосуд считается выдержавшим испытания.

При невозможности (по конструктивным особенностям сосудов) проведения внутреннего осмотра последний заменяют осмотром в доступных местах и пневматическим испытанием на прочность пробным давле­нием, проводимым не реже одного раза в два года.

Техническое освидетельствование аппаратов (сосудов) должно проводить лицо, ответственное в организации по надзору за техническим состоянием и эксплуатацией.

Результаты технических освидетельствований с указанием разрешенных параметров эксплуатации и следующие сроки их проведения должны быть записаны в книгу учета и освидетельствования и паспорт аппаратов (сосудов) лицом, производящим освидетельствование. Разрешение на ввод сосуда (аппарата) в эксплуатацию дается этим же лицом и записывается в паспорт сосуда.

Обслуживание установок может быть поручено лицам не моложе 18 лет, прошедшим производственное обучение и аттестацию в квалификационной комиссии и имеющим удостоверение на право обслуживания.

При эксплуатации необходимо поддерживать в исправном состоянии КИП, запорную арматуру и предохранительные устройства.

Пропускная способность предохранительных устройств (клапанов, мембран) д.б. такой, чтобы в сосуде не могло образоваться давление, превышающее рабочее на:

0,05 МПа при рабочем давлении = <0,3 МПа,

15% при рабочем давлении 0,3 – 6 МПа,

10% при рабочем давлении > 6 МПа.

При применении предохранительных мембран давление не должно превышать рабочее более, чем на 25%.

Группы опасностей сосудов и установок, работающих под давлением.

Установки, работающие под давлением, при неправильной их эксплуатации на производстве могут являться источниками взрывоопасности. С этой точки зрения источниками повышенной опасности являются: паровые и водогрейные котлы, компрессоры, воздухосборники (ресиверы), газовые баллоны, паропроводы, газопроводы, автоклавы и др.

Взрыв или возгорание газообразных или смешанных горючих химических веществ наступает при определенном содержании этих веществ в воздухе, что приводит к разрушению и повреждению зданий и сооружений. На производстве при взрыве образуется ударная волна. Степень разрушения конструкций, оборудования, машин и коммуникаций, а также степень поражения людей зависит от величины избыточного давления во фронте ударной волны ΔP_ф.

Нарушение герметичности сосуда опасно не только для обслуживающего персонала, но и для всех людей, находящихся в опасной зоне, а также может привести к значительным разрушениям, сопровождаться пожарами, массовыми отравлениями. При разгерметизации сосудов создаются опасные и вредные производственные факторы, зависящие от физико-химических свойств рабочей среды, и при этом возникает риск:

- травматизма и разрушений, связанных с высоким давлением газа в системе, взрывом горючих газов и веществ;

- получения термических ожогов под воздействием высоких температур;

- получения химических ожогов из-за агрессивности среды;

- радиационной опасности при использовании в установках в качестве теплоносителя радиоактивных материалов;

- удушья и отравления инертными и токсичными газами.

Как показывает анализ аварий, нарушение герметичности происходит в результате действия ряда факторов, которые можно разделить на две группы: эксплуатационные и технологические.

Эксплуатационные факторы обусловлены физико-химическими свойствами рабочего тела, параметрами его состояния, условиями эксплуатации. К ним относят: протекание побочных процессов в устройствах и установках, приводящие к ослаблению прочности конструкции; образование взрывчатых смемей; неправильную эксплуатацию сосудов.

Технологическиефакторысвязаны с дефектами при изготовлении, монтаже,