Герметичные системы, находящиеся под давлением

Герметизированные системы, в которых под давлением находят­ся сжатые газы и жидкости (нередко токсичные, пожаро-взрывоопасные или имеющие высокую температуру), широко применяют­ся в современном производстве. Такие системы являются источни­ком повышенной опасности, и поэтому при их проектировании, изготовлении, эксплуатации и ремонте должны строго соблюдаться установленные правила и нормы. К рассматриваемым установкам, сосудам и системам относят паровые и водогрейные котлы, эконо­майзеры и пароперегреватели; трубопроводы пара, горячей воды и сжатого воздуха; сосуды, цистерны, бочки; баллоны; компрессор­ные установки; установки газоснабжения.

Одним из основных требований, предъявляемых к системам, находящимся под давлением, является их герметичность.

Герметичность — это непроницаемость жидкостями и газами стенок и соединений, ограничивающих внутренние объемы устройств и установок.

Принцип герметичности, т. е. непроницаемость, используется во всех устройствах и установках, в которых в качестве рабочего тела применяется жидкость или газ. Этот принцип является также обязательным для вакуумных установок.

Любые системы повышенного давления всегда представляют со­бой потенциальную опасность.

Классификация герметичных систем. Принцип герметичности, используемый при организации рабочего процесса ряда устройств и Установок, является важным с точки зрения безопасности их эксплуатации. Из множества герметичных устройств и установок можно выделить те, которые наиболее широко применяются в промышленности. К ним следует отнести:

1. Трубопроводы. Жидкости и газы, транспортируемые по трубопроводам, разбиты на следующие десять укрупненных групп, в со­ответствии с которыми установлена опознавательная окраска трубопроводов.

Чтобы выделить вид опасности, на трубопроводы наносят пре­дупреждающие (сигнальные) цветные кольца.

При нанесении колец желтого цвета на трубопроводы с опозна­вательной окраской газов и кислот, а также при нанесении колец зеленого цвета на трубопроводы с опознавательной окраской воды кольца имеют соответственно черные или белые каемки шириной не менее 10 мм. Число предупреждающих колец какого-либо цвета должно соответствовать степени опасности транспортируемого ве­щества.

Кроме цветных сигнальных колец применяют также предупреж­дающие знаки, маркировочные щитки и надписи на трубопроводах, которые располагаются на наиболее ответственных местах ком­муникаций.

2. Баллоны для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и рас­творенных газов при температурах 223…333 °К (-50…+60 °С). Балло­ны изготовляют малой вместимости 0,4—12 л, средней — 20—50 л и большой вместимости 80—500 л. Баллоны малой и средней вместимости изготовляют на рабочие давления 30, 15 и 20 МПа из углеро­дистой стали и на рабочие давления 15 и 20 Мпа из легированной стали.

Для того чтобы легко и быстро распознать баллоны, предназна­ченные для определенных газов, предупреждать их ошибочное на­полнение и предохранять наружную поверхность от коррозии, на заводах-изготовителях баллоны окрашивают в установленные стан­дартом цвета, наносят соответствующие надписи и отличительные полосы (табл. 2.19).

Таблица 2.19. Окраска баллонов

Вещество, находящееся в баллоне           Цвет окраски баллона

Азот                                                   Черный

Ацетилен                                              Белый

Водород                                          Темно зеленый

Кислород                                             Голубой

Углекислота                                         Черный

Этилен                                             Фиолетовый

Кроме того, на баллоне указывают наименование газа, а у гор­ловины каждого баллона на сферической части отчетливо должны быть выбиты следующие данные: товарный знак предприятия-изго­товителя, дата (месяц, год) изготовления (испытания) и год следую­щего испытания в соответствии с правилами Госгортехнадзора (на­пример, при изготовлении баллонов в марте 1999 г. и последующем их испытании в марте 2004 г. ставят клеймо 3—99—04); вид термо­обработки, рабочее и пробное гидравлическое давление (Мпа); ем­кость баллона (л); массу баллона (кг); клеймо ОТК; обозначение действующего стандарта.

Баллоны для сжатых газов, принимаемые заводами-наполните­лями от потребителей, должны иметь остаточное давление не менее 0,05 Мпа, а баллоны для растворенного ацетилена — не менее 0,05 и не более 0,1 Мпа. Остаточное давление позволяет определить, ка­кой газ находится в баллонах, проверить герметичность баллона и его арматуры и гарантировать не проникновение в баллон другого газа или жидкости. Кроме того, остаточное давление в баллонах для ацетилена препятствует уносу ацетона-растворителя ацетилена (при меньшем давлении унос ацетона увеличивается, а уменьшение ко­личества ацетона в баллоне повышает взрывоопасность ацетилена).

3. Сосуды для сжиженных газов. Сжиженные газы хранят и пере­возят в стационарных и транспортных сосудах (цистернах), снаб­жённых высокоэффективной тепловой изоляцией.

Для хранения и транспортирования криогенных продуктов (азо­та, аргона, кислорода и воздуха) изготовляют специальные криоген­ные сосуды.

Транспортные сосуды (цистерны) обычно имеют объем до 35 тыс. л. Наружную поверхность резервуаров окрашивают эмалью, масляной или алюминиевой красками в светло-серый цвет. На транспортных сосудах наносят надписи и отличительные полосы.

4. Газгольдеры. Они могут быть низкого (постоянного) и высокого (переменного) давления. Газгольдеры высокого давления служат для создания запаса газа высокого давления. Расходуемый из него газ проходит через редуктор, который понижает давление и поддержива­ет его постоянным в течение всего процесса подачи газа потребите­лю. Обычно такие газгольдеры собирают из баллонов большого объе­а, изготовляемых на рабочее давление меньше 25, 32 и 40 Мпа.

Газгольдеры низкого давления имеют большой объем 10⁵—3 • 10⁷ л и применяются для хранения запаса газа, сглаживания пульсаций, выдачи газов, отделения механических примесей и дру­гих целей. Кроме герметичных устройств и установок, рассмотренных выше, в промышленности широко применяют сосуды, предназна­ченные для ведения химических и тепловых процессов, компрессо­ры, котлы.

Причины возникновения опасности герметичных систем. Анализ показывает, что разгерметизация устройств и установок происходит в результате действия целого ряда факторов, которые можно условно разделить на две группы — эксплуатационные и технологические.

Первые обусловлены физико-химическими свойствами рабочего тела, параметрами его состояния, условиями эксплуатации и т. д. К ним, например, относят: протекание побочных процессов в устройствах и установках, приводящих к ослаблению прочности конструкции; образование взрывчатых смесей; неправильную эксп­луатацию и др.

Вторые связаны с дефектами при изготовлении, монтаже, транспортировании и хранении устройств.

Основными причинами разрушения или разгерметизации сис­тем повышенного давления являются:

• внешние механические воздействия;

• снижение механической прочности;

• нарушения технологического режима;

• конструкторские ошибки;

• изменение состояния герметизируемой среды;

• неисправности в контрольно-измерительных и предохрани­
тельных устройствах;

• ошибки обслуживающего персонала.

Опасности, возникающие при нарушении герметичности. В ряде случаев нарушение герметичности, т. е. разгерметизация устройств и установок, не только нежелательна с технической точки зрения, но и опасна для обслуживающего персонала и производства в целом.

Во-первых, нарушение герметичности может быть связано с взрывом. Здесь следует различать две причины. С одной стороны, взрыв может являться следствием нарушения герметичности, напри­мер, воспламенение взрывчатой смеси внутри установки. С другой, нарушение герметичности может стать причиной взрыва, например при нарушении герметичности ацетиленового трубопровода вблизи участков нарушения образуется ацетилено-воздушная смесь, которая может воспламениться самыми слабыми тепловыми импульсами. Незамеченное длительное горение приводит к такому сильному а­зогреву трубопровода, что ацетилен в нем самовоспламеняется.

Во-вторых, при разгерметизации создаются опасные и вредные производственные факторы, зависящие от физико-химических свойств рабочей среды, т. е. возникает опасность:

• получения ожогов под воздействием высоких или, наоборот,
низких температур (термические ожоги) и из-за агрессивно­сти среды (химические ожоги);

• травматизма, связанного с высоким давлением газа в системе, например, нарушение герметичности баллона с газом при давлении 20Мпа образованием отверстия диаметром 15 мм приведет к появлению начальной реактивной тяги около 3,5 кН; при массе баллона 70 кг он может приобрести ускоре­ние и переместиться на некоторое расстояние;

• радиационная, возникающая, например, при использовании в установках в качестве теплоносителя жидких радиоактивных металлов, обладающих высоким уровнем ионизирующего из­ лучения;

• отравления, связанные с применением инертных и токсичных
газов и др.

 

Статическое электричество

Электростатические заряды возникают на поверхностях некото­рых материалов, как жидких, так и твердых, в результате сложного процесса контактной электризации. Электризация возникает при трении двух диэлектрических или диэлектрического и проводящего материала, если последний изолирован. При разделении двух ди­электрических материалов происходит разделение электрических за­рядов, причем материал, имеющий большую диэлектрическую про­ницаемость заряжается положительно, а меньшую — отрицательно. Чем больше различаются диэлектрические свойства материалов, тем интенсивнее происходит разделение и накопление зарядов. На со­прикасающихся материалах с одинаковыми диэлектрическими свой­ствами (диэлектрической проницаемостью) зарядов не образуется.

Интенсивность образования электрических зарядов определяет­ся различием в электрических свойствах материалов, а также силой и скоростью трения. Чем больше сила и скорость трения и больше различие в электрических свойствах, тем интенсивнее происходит образование электрических зарядов.

Например, электростатические заряды образуются на кузове дви­гающегося в сухую погоду автомобиля, если резина колес обладает хорошими изолирующими свойствами. В результате между кузовом и землей возникает электрическое напряжение, которое может достиг­нуть 10 кВ (киловольт) и привести к возникновению искры при вы­ходе человека из автомобиля — разряд через человека на землю.

На производстве в различных технологических процессах также образуются большие электрические заряды, электрические потенци­алы которых могут достигать десятков киловольт. Например, заряды могут возникнуть при измельчении, пересыпании и пневмотранспортировке твердых материалов, при переливании, перекачивании по трубопроводам, перевозке в цистернах диэлектрических жидкостей (бензина, керосина и др.), при обработке на токарных станках диэлектрических материалов (эбонита, оргстекла и т. д.), при сматы­вании тканей, бумаги, пленки (например, полиэтиленовой). К при­меру, при пробуксовывании резиновой ленты транспортера относи­тельно роликов или ремня ременной передачи относительно шкива могут возникнуть электрические заряды с потенциалом до 45 кВ.

Кроме трения, причиной образования статических зарядов яв­ляется электрическая индукция, в результате которой изолирован­ные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд. Особенно велика индукционная электролизация электропроводящих объектов. Например, на металлических предметах (автомобиль и т. п.), изолированных от земли, в сухую погоду под действием электрического поля высоковольтных линий электропередач или грозовых облаков могут образовываться значи­тельные электрические заряды.

На экранах мониторов и телевизоров положительные заряды накапливаются под действием электронного пучка, создаваемого электронно-лучевой трубкой.

Предыдущая234567891011121314151617Следующая

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: