Посудини, що працюють під тиском, та причини аварії і нещасних випадків при експлуатації систем, що працюють під тиском

1. Посудини, що працюють під тиском, та причини аварії і нещасних випадків при експлуатації систем, що працюють під тиском

До посудин, що працюють під тиском, належать:

— герметичне закриті ємності, які призначені для здійснення хімічних і теплових процесів, а також для зберігання і перевезення стиснених, зріджених і розчинених газів і рідин;

— посудини, які працюють під тиском води з температурою вище 115 ⁰С або іншої рідини з температурою, що перевищує температуру кипіння при тиску 0,007 МПа (0,7 кгс/см²), без врахування гідростатичного тиску;

— посудини, що працюють під тиском пари або газу, вищим 0,07 МПа (0,7 кгс/см²);

— балони, призначені для транспортування і зберігання зріджених, зріджених і розчинених газів під тиском, вищим 0,07 МПа (0,7 кгс/см²);

— цистерни та бочки для транспортування і зберігання зріджених газів, тиск пари котрих при температурі до 50 ⁰С перевищує тиск понад 0,07 МПа (0,7 кгс/см²);

— цистерни і посудини для транспортування і збереження зріджених, стиснутих газів, рідин і сипких тіл, в яких тиск вище 0,07 МПа (0,7 кгс/см²) утворюється періодично для їх випорожнення; барокамери.

Причинами вибухів котельних установок є перегрівання стінок котла (внаслідок упускання води), або недостатнє охолодження внутрішніх стінок внаслідок накопичення накипу, а також раптове руйнування стінок котла внаслідок появи в них тріщин або втомних утворень, зумовлених перевищенням тиску порівняно з розрахунковим у випадку несправності запобіжних пристроїв.

Компресорні установки можуть вибухати внаслідок недотримання вимог експлуатації двигунів установки та умов наповнення повітрозбирача. Основними причинами вибухів є:

— перегрівання поршневої групи, що викликає активне розкладання вуглеводнів, суміш котрих з повітрям призводить до утворення вибухонебезпечного середовища;

— застосування легкоплавких масел, здатних розкладатись при невисоких температурах;

— накопичення статичної електрики на корпусі компресора або повітрозбирача, що призводить до іскріння від пилинок в повітрі, котре всмоктується;

— перевищення тиску в повітрозбирачі внаслідок несправності запобіжника.

Стосовно систем трубопроводів причиною розгерметизації може бути замерзання конденсату, деформації внаслідок теплових розширень. Балони можуть вибухати від ударів, падіння, взаємних ударів, перегрівання, внутрішнього тиску, що підвищується, порушення роботи вентилів, наповнення іншим газом. У випадку сумісного зберігання балонів, наповнених різними газами, в приміщенні може утворюватися вибухонебезпечне середовище від суміші газів, котрі незначно просочуються через вентилі. Вибух ацетиленових балонів може бути викликаний старінням пористої маси (активоване вугілля) в ацетоні, в котрій розчиняється ацетилен. Внаслідок цього газ переходить з розчиненого у вільний стан, а оскільки балон знаходиться під тиском, то він полімеризується з вибухом. Утворення вибухонебезпечної суміші в кисневих балонах пов'язується з проникненням в його вентиль масла, а у водневих — викликається проникненням кисню, появою в них окалини.

2. Загальні вимоги до посудин, що працюють під тиском. Розміщення посудин, та реєстрація

Кожна посудина, що працює під тиском, повинна мати паспорт форматом 210х297 мм у твердій обкладинці. У паспорті вказується реєстраційний номер. При передачі посудини іншому власнику разом з нею передається паспорт. У паспорті наводиться характеристика посудини (робочий тиск, МПа, температура стінки, ⁰С, робоче середовище та його корозійні властивості, місткість, м³), відомості про основні частини посудини (розміри, назва основного металу, дані про зварювання (паяння)), дані про штуцери, фланці, кришки і кріпильні вироби, про термообробку посудини та її елементів. Наводиться перелік арматури, контрольно-вимірювальних приладів та приладів безпеки. В паспорті також записуються відомості про місцезнаходження посудини, вказується особа, відповідальна за справний стан і безпечну дію посудини. Записуються інші дані про встановлення посудини (корозійність середовища, протикорозійне покриття, теплова ізоляція, футеровка), відомості про заміну і ремонт основних елементів посудини, що працюють під тиском та арматури. До паспорта вносяться дані щодо результатів опосвідчення. Після реєстрації посудини на останній сторінці записуються реєстраційний номер та реєструючий орган.

Посудини повинні встановлюватись на відкритих майданчиках у місцях, що виключають скупчення людей, або в окремо розташованих будинках.

Допускається встановлення посудин:

— у приміщеннях, що прилягають до виробничих будівель, за умови відокремлення їх від будівлі капітальною стіною;

— у виробничих приміщеннях у випадках, передбачених галузевими правилами безпеки;

—із заглибленням у грунт за умови забезпечення доступу до арматури і захисту стінок посудини від корозії під дією грунту та блукаючих струмів.

Не допускається встановлювати посудини в житлових, громадських і побутових будинках, а також у прилеглих до них приміщеннях. Встановлення посудин має виключати можливість їх перекидання. Я Встановлення посудин повинне забезпечувати можливість огляду, ремонту та очищення їх як з внутрішнього, так і з зовнішнього боку. Для зручності обслуговування посудин повинні бути зроблені площадки і сходи. Для огляду і ремонту можуть застосовуватись колиски та інші пристрої, котрі не повинні порушувати міцності та стійкості посудини, а приварювання їх до посудини має бути виконане за проектом згідно з вимогами "Правил будови та безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском. Посудини до пуску їх у роботу повинні бути зареєстровані в ЕТЦ.

Реєстрації в ЕТЦ не підлягають:

— посудини 1-ї групи, що працюють при температурі не вище 200 °С, в яких добуток тиску в МПа (кгс/см²) на місткість в м³ (літрах) не перевищує 0,05 (500), а також посудини 2, 3 і 4-ї груп, що працюють при зазначеній вище температурі, в яких добуток тиску в МПа (кгс/см²) на місткість в м³ (літрах) не перевищує 1 (10 000). Група посудин визначається за табл. 1.

— апарати повітророздільних установок і розподілу газів, розташованих в середині теплоізоляційного кожуха (регенератори, колони, теплообмінники, конденсатори, адсорбери, відокремлювані, випарники, фільтри, пароохолодники, підігрівники);

— посудини холодильних установок і холодильних блоків у складі з технологічних установок;

Таблиця 1. Групи посудин за розрахунковим тиском

Група посудини	Розрахунковий тиск, МПа (кгс/см2)	Температура стінки, 0 С	Характер робочого Середовища
1	Понад 0,07 (0,7)	Незалежно	Вибухонебезпечне або пожежонебезпечні, або 1-2 класів небезпеки за ГОСТ 12.1.007
2	До 2,5 (25) Понад 2,5 (25) до 4 (40) Понад 4 (40) до 5 (50) Понад 5 (50)	Нижче мінус 70 й вище 400. Нижче мінус 70 вище 200. Нижче мінус 40 вище 200 Незалежно.	Будь-яке, за винятком указаної для 1-ї групи -посудин.
3	До 1,6 (16) Понад 1,6(16) до 2,5 (25) Понад 2,5 (25) до 4 (40) Понад 4 (40) до 5 (50)	Від мінус 70 до мінус 20 Від 200 до 400 Від мінус 70 до 400 Від мінус 70 до 200 Від мінус 40 до 200	Будь-яке, за винятком указаної для 1-ї групи посудин
4	До 1,6 (16)	Від мінус 20 до 200

— резервуари повітряних електричних вимикачів;

— посудини, що входять до системи регулювання, мащення та ущільнення турбін, генераторів і насосів;

— бочки для перевезення зріджених газів, балони місткістю до 100 л включно, які встановлені стаціонарно, а також, які призначені для транспортування і (або) зберігання стиснутих, зріджених і розчинених газів;

— генератори (реактори) дня отримання водню, які використовуються гідрометеорологічною службою;

— посудини, які включені в закриту систему видобування нафти (від свердловини до магістрального трубопровода);

— посудини для зберігання або транспортування зріджених газів, рідинних і сипких тіл, що перебувають під тиском періодично при їх випорожнюванні;

— посудини із стиснутим і зрідженим газами, призначені дня і забезпечення паливом двигунів транспортних засобів, на яких вони встановлені;

— посудини, які встановлені в підземних гірничих виробках;

— вісцинові та інші фільтри, які встановлені на газорозподільних станціях і пунктах;

— конденсатозбірники на лінійній частині магістральних газопроводів;

— пристрої (метанольниці) для введення інгібітора гідратоутворення в газопроводах;

— пневмогідроприводи механізмів управління запірної арматури;

— вхідні буферні посудини, буферні посудини на виході всіх ступеней масловологовіддільників компресорних установок, автомобільних газонаповнювальних компресорних станцій (АГНКС), які змонтовані на спільному з компресорними установками фундаменті та не мають відключаючої запірної арматури.

Реєстрація посудини здійснюється на підставі письмової заяви адміністрації власника посудини. Для реєстрації повинні бути подані:

— паспорт посудини встановленої форми;

— посвідчення про якість монтажу;

— схема включення посудини із зазначенням джерела тиску, параметрів її робочого середовища, арматури, контрольно-вимірювальних приладів, засобів автоматичного керування, запобіжних та блокувальних пристроїв.

Схема повинна бути затверджена власником посудини;

— паспорт запобіжного клапана з розмахуванням його пропускної здатності.

Посвідчення про якість монтажу складається організацією, що виконувала монтаж, і має бути підписане керівником цієї організації, а також керівником підприємства, яке є власником посудини, і скріплено печаткою.

У посвідченні повинні бути наведені такі дані:

— найменування монтажної організації;

— найменування підприємства - власника посудини;

— найменування підприємства-виготовлювача і заводський номер судини;

— відомості про матеріали, застосовані монтажною організацією додатково до вказаних у паспорті;

— відомості про зварювання, що включають вид зварювання, тип і марку електродів, термообробку, режим термообробки і діаграми;

- прізвища зварників і термістів, номери їх посвідчень; результати випробувань контрольних стиків (зразків), а також результати неруйнівного дефектоскопічного контролю стиків;

— висновки про відповідність проведених на посудині монтажних робіт нормативним документам, проекту, технічним умовам та інструкції з монтажу і придатності їх до експлуатації при вказаних в паспорті параметрах;

— копія дозволу органів Держнаглядохоронпраці на монтаж посудини.

ЕТЦ зобов'язаний протягом 5 днів з дня отримання заяви розглянути подану документацію. При відповідності документації на посудину вимогам нормативної документації, ЕТЦ в паспорті посудини ставить штамп про реєстрацію, пломбує документи і повертає їх власнику посудини. Про відмову в реєстрації повідомляється власнику посудини в письмовій формі із зазначенням причин відмови та з посиланнями на відповідні статті нормативних документів. При перестановці посудини на нове місце або переданні посудини іншому власнику, а також при внесенні змін у схему її включення посудина до пуску в роботу повинна бути перереєстрована в ЕТЦ. Для зняття з обліку зареєстрованої посудини власник зобов'язаний подати в ЕТЦ заяву про причини зняття і паспорт посудини. При відсутності паспорта заводом-виготовлювачем скеровується його дублікат. У випадку відсутності дубліката ЕТЦ складає в установленому порядку новий паспорт за встановленою формою.

Тема – 2.1.16. Вимоги до арматури, запобіжних пристроїв, контрольно–вимірювальних приладів

Для керування роботою та забезпечення нормальних умов експлуатації посудини в залежності від призначення повинні бути оснащені:

— запірною або запірно-регулювальною арматурою;

— приладами для вимірювання тиску;

— приладами для вимірювання температури;

— запобіжними пристроями;

— покажчиками рівня рідини.

Посудини, споряджені швидкознімними затворами, повинні мати запобіжні пристрої, що виключають можливість включення посудини під тиск при неповному закритті кришки і відкривання її за наявності в посудині тиску. Такі посудини також мають бути оснащені замками з ключ-маркою.

Запірна або запірно-регулювальна арматура повинна встановлюватися на штуцерах, безпосередньо приєднаних до посудини, або на трубопроводах, які підводять і відводять від посудини робоче середовище. При послідовному з’єднанні кількох посудин необхідність встановлення такої арматури між ними визначається розробником проекту.

Арматура повинна мати таке маркування:

— назву або товарний знак підприємства - виготовлювачі;

— умовний прохід, мм;

- умовний тиск, МПа (кгс/см²) (допускається вказувати робочий і допустиму температуру);

— напрямок потоку середовища;

— марку матеріалу корпусу.

Кількість, тип арматури і місце встановлення повинні обиратися розробником проекту посудини, виходячи з конкретних умов експлуатації. На маховику запірної арматури має бути вказаний напрямок і його обертання під час відкривання або закривання арматури. Посудини для вибухонебезпечних, пожежонебезпечних речовин 1 і 2-го класів небезпечності за ГОСТ 12.1.007, а також випарники з вогневим чи газовим обігрівом повинні мати на підвідній лінії від насоса або компресора зворотний клапан, який автоматично закривається тиском з посудини. Зворотний клапан повинен встановлюватися між насосом (компресором) і запірною арматурою посудини.

Арматура з умовним проходом більше 20 мм, яка виготовлена з легованої сталі або кольорових металів, повинна мати паспорт і (сертифікат) встановленої форми, в якому мають бути вказані дані за хімскладом, механічними властивостями, режимом термообробки і результатами контролю якості виготовлення неруйнівними методами.

Манометри. Кожну посудину і самостійну порожнину з різним тиском треба опоряджувати манометрами прямої дії. Манометр може бути встановлений на штуцері посудини або трубопроводі до запірної арматури.

Манометри повинні мати клас точності не нижче:

— 2,5 — при робочому тиску посудини до 2,5 МПа (25 кгс/см²);

— 1,5 — при робочому тиску посудини понад 2,5 МПа (25 кгс/см²). Манометр треба вибирати з такою шкалою, щоб межа вимірювання робочого тиску знаходилась у другій третині шкали. На шкалі манометра власником посудини має бути нанесена червона риска, яка б вказувала на робочий тиск у посудині. Замість червоної риски дозволяється прикріплювати до корпуса манометра металеву пластинку, пофарбовану в червоний колір і щільно прилягаючу до скла манометра,

Манометр повинен бути встановлений так, щоб його покази можна було чітко бачити обслуговуючому персоналу. Номінальний діаметр корпуса манометрів, що встановлюються на висоті до 2 м від рівня площадки спостереження за ними, повинен бути не менше 100 мм, на Висоті від 2 до 3 м — не менше 160 мм. Встановлювати манометри на | висоті понад 3 м від рівня площадки обслуговування не дозволяється. Між манометром і посудиною має бути встановлений триходовий кран або інший аналогічний пристрій, що дозволяє проводити періодичну перевірку манометрів за допомогою контрольного. У необхідних випадках манометр залежно від умов роботи і властивостей середовища, що міститься в посудині, потрібно спорядити сифонною трубкою чи масляним буфером або іншими пристроями, що захищають його від безпосередньої дії середовища і температури та забезпечують надійну роботу.

На посудинах, що працюють під тиском понад 2,5 МПа (25 кгс/см²) чи при температурі середовища вище 250 °С, а також з вибухонебезпечним середовищем або з шкідливими речовинами 1 і 2-го класів небезпечності за ГОСТ 12.1.007, замість триходового крана дозволяється встановлювати окремий штуцер із запірним органом для приєднання другого манометра.

Манометр не дозволяється застосовувати у випадках, коли:

— відсутня пломба або клеймо з відміткою про проведення перевірки;

— прострочений термін перевірки;

— стрілка манометра під час його виключення не повертається на нульову відмітку шкали на величину, яка перевищує половину похибки, % що допускається для цього приладу;

— розбите скло або є інші пошкодження, що можуть позначитись на правильності його показів.

Перевірка манометрів з їх опломбуванням або клеймуванням повинна проводитись не рідше ніж один раз на 12 місяців. Крім того, не рідше одного разу на 6 місяців власник посудини має проводити додаткову перевірку робочих манометрів контрольним манометром із занесенням результатів до журналу контрольних перевірок. Якщо немає контрольного манометра, допускається додаткову перевірку проводити перевіреним робочим манометром, який має однакову шкалу і клас точності з манометром, що перевіряється.

Прилади для вимірювання температури. Посудини, що працюють і при змінюваній температурі стінок, мають бути забезпечені приладами для контролю швидкості та рівномірності прогрівання по довжині і висоті посудини і реперами для контролю теплових переміщень. Необхідність оснащення посудин вказаними приладами і реперами і допустима швидкість прогрівання та охолодження посудин визначаються розробником проекту і повинні бути зазначені в паспорті або в інструкції з монтажу та експлуатації.

Запобіжні пристрої від підвищення тиску. Кожна посудина:(порожнина комбінованої посудини) повинна забезпечуватися запобіжними -і пристроями від підвищення тиску більше допустимого значення.

Які запобіжні пристрої застосовуються:

— пружинні запобіжні клапани;

— важільно-вантажні запобіжні клапани;

— імпульсні запобіжні пристрої (ІЗП), що складаються із головного запобіжного клапана (ГЗК) і керуючого імпульсного клапана (ІГТК) прямої дії;

— запобіжні пристрої з руйнівними мембранами (мембранні запобіжні пристрої - МЗП);

— інші пристрої, застосування яких узгоджено з Держнагляд – охорони праці України.

Встановлення важільно-вантажних клапанів на пересувних посудинах не дозволяється.

Конструкція пружинного клапана повинна виключати можливість затягування пружини понад встановлену величину, а пружина має бути захищена від недопустимого нагріву (охолодження) і безпосередньої дії робочого середовища, якщо вона діє шкідливо на матеріал пружини. Конструкція пружинного клапана повинна передбачати пристрій для перевірки справності дії клапана в робочому стані способом примусового відкривання його під час роботи. Якщо розрахунковий тиск посудини є рівним або більшим за тиск живильного джерела і в посудині виключена можливість підвищення тиску від хімічної реакції чи обігрівання, то встановлення на ній запобіжного клапана і манометра не обов’язкове. Посудина, розрахована на тиск, менший від тиску джерела, яке живить, повинна мати на підвідному трубопроводі автоматичним (редукуючий пристрій з манометром і запобіжним пристроєм, установленим на боці меншого тиску після редукуючого пристрой. У разі встановлення обвідної лінії (байпаса) вона також повинна бути оснащена редукуючим пристроєм.

Для групи посудин, що працюють при одному й тому ж тиску, допускається встановлювати один редукуючий пристрій з манометром та запобіжним клапаном на спільному підвідному трубопроводі до першого відгалуження до однієї з посудин. У цьому випадку встановлювати запобіжні пристрої на самих посудинах необов'язково, якщо в них виключена можливість підвищення тиску.

Кількість запобіжних клапанів, їх розміри і пропускна здатність повинні бути вибрані за розрахунком так, щоб у посудині не міг утворитися тиск, який перевищує надмірний робочий, більш як на 0,05 МПа (0,5 кгс/см²) для посудин з тиском до 0,3 МПа (3 кгс/см²), на 15 % - для посудини з тиском від 0,3 до 6,0 МПа (3 - 60 кгс/см²) і на 10 % - для посудин з тиском понад 6,0 МПа (60 кгс/см²). Якщо працюють запобіжні - клапани, то допускається перевищення тиску в посудині не більше як на 25 % робочого за умови, що це перевищення передбачене проектом і відображене в паспорті посудини. Кількість запобіжних клапанів та їх пропускна здатність визначаються згідно з ГОСТ 12.2.085.

Запобіжні пристрої повинні встановлюватись на патрубках або трубопроводах, безпосередньо приєднаних до посудини. Приєднувальні трубопроводи запобіжних пристроїв (підвідні, відвідні, дренажні) мають бути захищені від замерзання в них робочого середовища.

Запобіжні пристрої повинні бути розміщені в місцях, доступних для їх огляду. Встановлення запірної арматури між посудиною і запобіжним пристроєм, а також за ним не допускається. ще Мембранні запобіжні пристрої встановлюються:

— замість важільно-вантажних і пружинних запобіжних клапанів, коли вони в робочих умовах конкретного середовища не можуть бути застосовані внаслідок їх інерційності або інших причин;

— перед запобіжними клапанами у випадках, коли запобіжні клапани не можуть надійно працювати внаслідок шкідливої дії робочого середовища (корозія, ерозія, полімеризація, кристалізація, прикипання, примерзання) або можливих витікань через закритий клапан вибухо і пожежонебезпечних, токсичних, екологічно-шкідливих та інших середовищ. У цьому випадку повинен бути передбачений пристрій, який дав би змогу контролювати справність мембрани;

— паралельно із запобіжним клапаном для збільшення пропускної здатності систем скидання тиску;

— на вихідній стороні запобіжних клапанів для запобігання;

шкідливої дії робочих середовищ з боку скидної системи і для виключення;

впливу коливання проти тиску з боку цієї системи на точність спрацювання запобіжних клапанів.

Мембранні запобіжні пристрої мають бути розміщені в місцях, відкритих і доступних для огляду і монтажу-демонтажу, приєднувальні трубопроводи повинні бути захищені від замерзання в них робочого середовища, а пристрої необхідно встановлювати на патрубках або трубопроводах, безпосередньо приєднаних до посудини.

Результати перевірки справності запобіжних пристроїв, відомості про їх налагодження заносяться в змінний журнал роботи посудин , особами, які виконують вказані операції.

Покажчики рівня рідини. У разі необхідності контролю рівня рідини в посудинах, що мають границю поділу середовищ, повинні застосовуватися покажчики рівня рідини. Крім покажчиків рівня на посудинах можуть бути встановлені звукові, світлові та інші сигналізатори і блокіровки за рівнем. На посудинах, що обігріваються полум'ям або гарячими газами, в яких можливе зниження рівня рідини нижче дозволеного, має бути встановлено не менше двох покажчиків рівня прямої дії. На кожному покажчику рівня повинні бути вказані допустимі верхній і нижній рівні. Висота прозорого покажчика рівня рідини повинна бути не менше ніж на 25 мм відповідно нижче нижнього і вище верхнього допустимих рівней рідини. У разі необхідності встановлення кількох покажчиків по висоті їх треба розміщувати так, щоб вони забезпечили безперервність показу рівня рідини. При застосуванні в покажчиках рівня як прозорого елемента скла або слюди для запобігання травмуванню персоналу при розриві має бути передбачений захисний пристрій.