В системе сбора и подготовки нефти применяются различные емкости, сепараторы, цистерны, баллоны и т.д., рабочее давление, в которых выше атмосферного. Ввиду этого к проектированию, устройству, ремонту и эксплуатации этих сосудов предъявляются повышенные требования, регламентируемые «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (ПБ 10-115-96).

Правила распространяются на:

сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115 о С или другой жидкости с температурой, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа, без учета гидростатического давления;

сосуды, работающие под давлением пара или газа свыше 0,07 МПа;

баллоны, предназначенные для транспортирования и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа;

цистерны и сосуды для транспортирования и хранения сжатых и сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50 о С превышает давление 0,07 МПа.

Правила не распространяются на:

сосуды и баллоны вместимостью не более 0,025 м 3 (25л), у которых произведение давления в МПа на вместимость в м 3 не превышает 0,02;

трубчатые печи;

сосуды, состоящие из труб с внутренним диаметром не более 150 мм без коллекторов, а также с коллекторами, выполненными из труб с внутренним диаметром не более 150 мм.

При определении вместимости из общей емкости сосуда исключается объем, занимаемый футеровкой, трубами и другими внутренними устройствами. Группа сосудов, а также сосуды, состоящие из отдельных корпусов и соединенные между собой трубами с внутренним диаметром более 100 мм, рассматриваются как один сосуд.

Для управления работой, обеспечения безопасных условий и расчетных режимов эксплуатации сосудов они должны быть оснащены: предохранительными устройствами (клапанами), приборами для измерения давления (манометрами), приборами для измерения температуры, указателями уровня жидкости, запорной и регулирующей арматурой.

Конструкция сосудов должна быть надежной, обеспечивать безопасность при эксплуатации и предусматривать возможность их полного опорожнения, очистки, промывки, осмотра и ремонта.

Для каждого сосуда должен быть установлен и указан в паспорте расчетный срок службы с учетом условий эксплуатации.

Сосуды должны иметь штуцеры для наполнения и слива воды, а также удаления воздуха при гидравлическом испытании.

2.Требования, предъявляемые к обслуживанию сосудов.

К обслуживанию сосудов, работающих под давлением, могут быть допущены лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обученные, аттестованные и имеющие удостоверения на право обслуживания сосудов. Допуск персонала к самостоятельному обслуживанию должен оформляться приказом, распоряжением по цеху.

Приказом по управлению назначаются ИТР, аттестованные в установленном порядке и ознакомленные должностными обязанностями под роспись, ответственные за исправное содержание и безопасное действие сосудов, работающих под давлением. При длительной командировке, болезни и на время отпуска приказом по управлению должны быть оговорены лица, их замещающие.

Периодичность проверки знаний у ИТР – раз в 3 года, а у персонала, обслуживающего сосуды, - не реже одного раза в год.

Внеочередная проверка знаний проводится:

при переходе в другую организацию;

в случае внесения изменения в инструкцию по режиму работы и безопасному обслуживанию сосуда;

по требованию инспектора Госгортехнадзора, лица по надзору, назначенного приказом по управлению, и других контролирующих органов.

Персонал, допущенный к самостоятельной работе, обязан раз в год пройти проверку знаний, и раз в квартал проинструктирован по безопасному ведению обслуживания, технического освидетельствования сосудов, работающих под давлением, в объеме инструкций, утвержденный начальником управления. Инструкции должны быть разработаны на основании “Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”, инструкций завода-изготовителя по эксплуатации сосудов, с учетом технологического назначения сосудов.

При перерыве в работе по специальности белее 12 месяцев персонал, обслуживающий сосуды, после проверки знаний должен перед допуском к самостоятельной работе пройти стажировку для восстановления практических навыков.

Обслуживающий персонал один раз в три дня при обслуживании сосуда, работающего под давлением, должен:

проверить герметичность фланцевых соединений и технологического оборудования на пропуск газа (нефти), при пропуске во фланцевом соединении подтянуть болты, при прорыве прокладки заменить ее;

проверить исправность манометра с помощью трехходового крана путем установки стрелки манометра в нуль, в случае, если стрелка не возвращается к нулевому положению шкалы на величину, превышающую половину допустимой погрешности, его следует заменить;

убедится в наличии пломбы, исправности стекла и корпуса манометра. Кроме указанной проверки, не реже одного раза в 6 месяцев производить проверку рабочих манометров контрольным, имеющим одинаковое с проверочным манометром шкалу и класс точности, с записью в журнале контрольных проверок;

проверить исправность предохранительного клапана принудительным кратковременным “подрывом”, заеданий клапана не должно быть;

проверить исправность запорной арматуры, в случае обнаружения протечек в сальниковом уплотнении его необходимо равномерно подтянуть, а при необходимости и добавить набивку. Арматуру, снабженную масленками, необходимо один раз в 3 месяца смазывать и проверять на плавность хода;

произвести слив грязи из замерного сепаратора в дренажную емкость или котлован, конденсат с воздухосборников;

проверить наличие на сосуде табличек с указанием сроков технического освидетельствования и правильность их оформления. На табличке размером не менее 200 х 150 мм должно быть указано:

своевременно проводить проверку СППК в ремонтной мастерской ПРЦЭО. При замене СППК заполнять журнал газоопасных работ, журнал установок и снятия заглушек с оформлением наряда допуска к работе обслуживающего персонала. Проверку СППК проводить согласно утвержденному графику, замену – при обнаружении неисправности;

своевременно проводить поверку манометров;

проверить наличие схемы включения сосуда в помещении (АЗГУ) или операторной.

не допускать повышенных параметров режима работы сосудов, указанных в паспорте.

Все данные по замене запорной арматуры, контрольно-измерительных приборов, предохранительных устройств и т.д. заносятся в паспорт сосуда, а результаты обследования – в вахтенный журнал.

Контроль над техническим состоянием сосуда осуществляется:

обслуживающим персоналом:

раз в три дня (наружный осмотр);

лицом, ответственным за техническое состояние:

раз в 6 месяцев (наружный осмотр);

лицом по надзору за техническим состоянием и эксплуатацией сосудов:

раз в 2 года (наружный и внутренний осмотр),

раз 8 лет (гидравлическое испытание) – для всех типов сосудов, входящих в закрытую систему нефтедобычи (аппараты, воздухосборники, газосепараторы, электродегидраторы и т.д.);

раз в 2 года (гидравлическое испытание) – для сосудов, внутренний осмотр которых провести невозможно, т.е. нет лючков и люков, специально предусмотренных изготовителем для осмотра и нет условий проведения тех освидетельствования, оговоренных в паспорте сосуда;

инспектором РГТИ:

раз в 4 года (внутренний осмотр);

раз в 8 лет (гидравлическое испытание) – для воздухосборников и др. сосудов, у которых произведение давления в МПа (кгс/см 2) на вместимость в м 3 (литрах) превышает 0,05 (500), не входящих в закрытую систему нефтедобычи.

3.Техничесое освидетельствование сосудов.

Сосуды, работающие под давлением, должны подвергаться техническому освидетельствованию после монтажа, до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации и в необходимых случаях - внеочередному освидетельствованию. Порядок и сроки проведения технического освидетельствования определены в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (ПБ-10-115-96).

Перед проведением технического освидетельствования необходимо раз в 2 года проводить толщинометрию стенок сосудов.

К проведению наружного и внутреннего осмотров, гидравлическому испытанию и дефектоскопии предъявляются следующие требования:

Перед внутренним осмотром и гидравлическим испытанием сосуд должен быть:

остановлен;

охлажден (отогрет);

освобожден от заполняющей его рабочей среды;

пропарен;

отключен заглушками от всех трубопроводов, соединяющих сосуд с источником давления;

• покрытие сосуда от коррозии в местах, где имеются признаки, указывающие на возможность возникновения дефектов металла, должно быть частично удалено.

При гидравлическом испытании необходимо:

применять воду с температурой не ниже 5 о С и не выше 40 о С, если в технических условиях не указано конкретное значение температуры, допускаемой по условию предотвращения хрупкого разрушения. Разность температур стенки сосуда и окружающего воздуха во время испытаний не должна вызывать конденсации влаги на поверхности стенок сосуда. По согласованию с разработчиком проекта сосуда вместо воды может быть использована другая жидкость;

опрессовку сосуда производить водой пробным давлением, указанным в паспорте, установив на время опрессовки заглушки под предохранительные клапана, и подводящие трубопроводы;

полностью удалить воздух при заполнении сосуда водой;

производить плавное повышение давления в сосуде;

контролировать давление в сосуде двумя манометрами; оба манометра должны быть одного типа, предела измерения, одинаковых классов точности, цены деления;

выдержать сосуд под пробным давлением в течение определенного времени. Время выдержки устанавливается разработчиком проекта. При отсутствии указаний в проекте время выдержки должно быть не менее значений, указанных в табл.1.

Таблица 1.

после выдержки под пробным давлением снизить давление в сосуде до расчетного, при котором произвести осмотр наружной поверхности сосуда, всех его разъемных и сварных соединений.

Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено:

течи, трещин, слезок, потения в сварных соединениях и на основном металле;

течи в разъемных соединениях;

видимых остаточных деформаций, падения давления по манометру.

При наружном, внутреннем осмотрах и гидравлическом испытании должны быть выявлены и устранены все дефекты, снижающие прочность сосуда, особое внимание обратить на состояние защитного слоя от коррозии;

Обязательными местами для замера толщины стенок методом толщинометрии являются точки вокруг штуцеров (не менее 40х для каждого штуцера на расстоянии 50 мм.)

Не допускайте работу сосуда, если скорость коррозии приводит к уменьшению толщины стенок меньше расчетной, т.е. уменьшенной на 2 мм (припуска на коррозию). Скорость коррозии определяется исходя из сравнений результатов предыдущего и очередного замера. Результаты замера и координаты точек прилагаются к паспорту.

Результаты технического освидетельствования должны записываться в паспорте сосуда лицом, производившим освидетельствование, с указанием разрешенных параметров эксплуатации сосуда и сроков следующих освидетельствований.

Сосуды подлежат внеочередному освидетельствованию в случаях:

если сосуд не эксплуатировался более 12 месяцев;

если сосуд был демонстрирован и установлен на новом месте;

если произведен ремонт с применением сварки;

перед наложением защитного покрытия на стенки сосуда;

после отработки расчетного срока службы, установленного изготовителем, проектом или другой НД;

после аварии сосуда или элементов, работающих под давлением, если по объему восстановительных работ требуется такое освидетельствование;

по требованию инспектора Госгортехнадзора или ответственного по надзору за техническим состоянием и эксплуатацией сосуда.

При проведении внеочередного освидетельствования должна быть указана причина, вызвавшая необходимость в таком освидетельствовании.

Гидравлическое испытание сосудов производится только при удовлетворительных результатах наружного и внутреннего осмотра.

Испытанию подвергается сосуд и установленная на нем арматура.

6.3.19. Гидравлические испытания должны производиться в соответствии с требованиями, изложенными в разделе Правил эксплуат. сосудов. При этом величина пробного давления может определяться исходя из разрешенного давления для сосуда. Под пробным давлением сосуд должен находиться в течении 5 минут.

Гидравлическое испытание эмалированных сосудов предприятием изготовителем независимо от рабочего давления должно производиться пробным давлением, указанным в паспорте сосуда.

День проведения технического освидетельствования сосуда устанавливается администрацией предприятия и предварительно согласовывается с инспектором Госгортехнадзора. Сосуд должен быть остановлен не позднее срока освидетельствования, указанного в его паспорте, Администрация предприятия не позднее чем за 5 дней обязана уведомить инспектора о предстоящем освидетельствовании сосуда.

В случае неявки инспектора в согласованный срок администрации предприятия предоставляется право произвести самостоятельно освидетельствование комиссией, назначенной приказом руководителя предприятия.

Результаты проведенного в срок следующего освидетельствования заносятся в паспорт сосуда и подписываются всеми членами комиссии.

Копия этой записи направляется в местный орган Госгортехнадзора не позднее, чем через 5 дней после освидетельствования.

Установленный комиссией срок следующего освидетельствования не должен превышать указанного в графе 3 таблицы; освидетельствование должно производиться инспектором Госгортехнадзора.

6.3.22. Администрация несет ответственность за своевременную и качественную подготовку сосуда для освидетельствования.

СВД до лжны подвергаться Тех. Освид. (наружному, внутреннему осмотру и гидравлическому испытанию) после монтажа до пуска в работу, а также периодически в процессе эксплуатации.

--- Нар.и внутренний осмотр ч/з 2 год для СВД с коррозией металла до 0,1мм/год.

--- Нар. и внутренний осмотр ч/з 1 год для СВД с коррозией металла более 0,1мм/год.

--- Нар. и внутренний осмотр ч/з 4 года с участием инспектора Госгортехнадзора.

Гидроиспытание проводиться ч/з 8 лет.

Гидравлическому испытанию подлежат все сосуды послe их изготовления.

Сосуды, имеющие защитное покрытие (эмалированные, футуровка) или изоляцию, подвергаются гидравлическому испытанию до наложения покрытия или изоляции.

Сосуды, имеющие наружный кожух, подвергаются гидравлическому испытанию до установки кожуха.

4.6.14. Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено:

1) течи, трещин, слезок, потения в сварных соединениях и на основном металле;

2)течи в разъемных соединениях;

3) видимых остаточных деформаций.

4.6.15. Сосуд и его элементы, в которых при испытании выявлены дефекты, после их устранения подвергаются повторным гидравлическим испытаниям пробным давлением, установленном Правилами.

4.6.16 Гидравлическое испытание, проводимое на предприятии, должно производиться на специальном испытательном стенде, имеющим соответствующее ограждение и удовлетворяющим требованиям безопасности и инструкции по проведению гидроиспытаний, утвержденной в порядке, установленном министерством (ведомством).

4.6.17. Гидравлическое испытание допускается заменять пневматическим при условии контроля этого испытания методом акустической эмиссии.

Пневматические испытания должны проводиться по инструкции, предусматривающей необходимые меры безопасности и утвержденной главным инженером предприятия.

Пневматическое испытание сосуда проводиться сжатым воздухом или инертным газом.

Величина пробного давления принимается равной величине пробного гидравлического давления. Время выдержки сосуда под пробным давлением устанавливается разработчиком проекта, но не должно быть не менее 5 мин.

Затем давление в испытываемом сосуде должно быть снижено до расчетного и произведен осмотр сосуда с проверкой герметичности его швов и разъемных соединений мыльным раствором или другим способом.

4.6.18. Значение пробного давления и результаты испытаний заносятся в паспорт сосуда.

4. Основные положения и требования промышленной безопасности в соответствии с Законом РК «О промышленной безопасности на опасных производственных объектах».

1. Промышленная безопасность обеспечивается путем:

1) установления и выполнения обязательных требований промышленной безопасности;

2) допуска к применению на опасных производственных объектах технологий, технических устройств, материалов, прошедших процедуру подтверждения соответствия нормам промышленной безопасности;

4) государственного контроля, а также производственного контроля в области промышленной безопасности;

5) экспертизы промышленной безопасности опасных производственных объектов;

6) аттестации организаций на проведение работ в области промышленной безопасности;

7) мониторинга промышленной безопасности.

2. Требования промышленной безопасности должны соответствовать нормам в области защиты промышленного персонала, населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, санитарно-эпидемиологического благополучия населения, охраны окружающей природной среды, экологической безопасности, пожарной безопасности, безопасности и охраны труда, строительства, а также требованиям технических регламентов в сфере промышленной безопасности.

5. Контроль и обслуживание ГПМ.

Владельцы грузоподъемных машин, тары, съемных грузозахватных приспособлений, крановых путей, обеспечивают содержание их в исправном состоянии и безопасные условия работы путем организации производственного контроля.

В этих целях:

1) назначаются инженерно-технические работники по контролю, обеспечивающие безопасную эксплуатацию грузоподъемных машин, съемных грузозахватных приспособлений и тары;

2) обеспечиваются периодические осмотры, техническое обслуживание и ремонт, обеспечивающие содержание грузоподъемных машин, крановых путей, съемных грузозахватных приспособлений и тары в исправном состоянии;

3) разрабатывается положение о производственном контроле, технологические регламенты.

320. При выявлении неисправностей, нарушений настоящих Требований при работе грузоподъемных машин и их обслуживании лицо контроля обеспечивающее безопасную эксплуатацию грузоподъемных машин принимает меры по их устранению, а в случае необходимости останавливает машину.

Не допускается эксплуатация грузоподъемной машины при:

1) выявлений неисправностей тормозов, блоков, канатов и их крепления цепей, крюков, лебедок, ходовых колес, блокировочных устройств и приборов безопасности, несоответствия электросхемы крана проекту;

2) наличии трещин и деформаций в несущих металлоконструкциях;

3) выявлении неисправностей кранового пути (приложение 10);

4) истечении срока технического освидетельствования или нормативного срока службы машины;

6) отсутствии регистрации грузоподъемной машины;

7) отсутствии соответствующих массе и характеру перемещаемых грузов съемных грузозахватных приспособлений и тары или их неисправности;

8) невыполнении указаний лиц контроля или предписаний государственных инспекторов;

9) неисправности заземления или электрооборудования;

321. Для управления грузоподъемными машинами и их обслуживанием владелец назначает крановщиков, слесарей, электромонтеров.

322. Помощник крановщика назначается в случаях, предусмотренных методическим рекомендациями по эксплуатации крана, или если это необходимо по местным условиям работы.

323. Управление автомобильным краном допускается шоферу после обучения его по программе для крановщиков и аттестации.

324. Для зацепки и обвязки (строповки) груза на крюк грузоподъемной машины назначаются стропальщики. В качестве стропальщиков допускаются рабочие (такелажники, монтажники и другие профессии), обученные выполнению работ по строповке груза.

329. Сигнальщиками допускаются рабочие из числа аттестованных стропальщиков.

Крановщики проводят осмотр грузоподъемных машин перед началом работы, для чего владельцем крана выделяется соответствующее время.

Результаты осмотра и проверки крановщиками грузоподъемной машины записываются в вахтенном журнале (приложение 11).

Стропальщики проводят осмотр съемных грузозахватных приспособлений и тары перед их применением в работу.

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

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

Гидравлическое (пневматическое) испытание является процедурой по технической диагностике сосудов, имеющее следующие цели:

1. Проверить прочность элементов конструкции.

2. Проверить плотность соединений элементов конструкции.

Проведение гидравлических испытаний нефтегазового оборудования должно проходить в соответствии с требованиями следующих нормативных документов и актов.

Порядок проведения гидравлических испытаний должен быть указан в техническом проекте и в инструкции предприятия - изготовителя по монтажу и эксплуатации сосуда.

Гидравлическое испытание сосудов проводится только при удовлетворительных результатах наружного и внутреннего осмотров.

Сосуды должны иметь штуцеры для наполнения и слива воды, а также удаления воздуха при гидравлическом испытании. На каждом сосуде должен быть предусмотрен вентиль, позволяющий осуществлять контроль за отсутствием давления в сосуде перед его открыванием.

Сосуды должны предъявляться к гидравлическому испытанию с установленной на них арматурой.

Испытание производится с крепежными деталями и прокладками, указанными в проекте.

Устройства, препятствующие наружному и внутреннему осмотрам сосудов должны быть, как правило, съемными. Если конструкция сосуда не позволяет проведение наружного и внутреннего осмотров или гидравлического испытания, разработчиком проекта сосуда в инструкции по монтажу и эксплуатации должны быть указаны методика, периодичность и объем контроля. Ответственность за своевременную и качественную подготовку сосуда для освидетельствования несет владелец сосуда.

Давление в испытываемом сосуде следует повышать плавно. Скорость подъема давления должна быть указана: для испытания сосуда на заводе изготовителе в технической документации, для испытания сосуда в процессе эксплуатации - в инструкциях по монтажу и безопасной его эксплуатации. Как правило, инструкции рекомендуют через каждые 15 минут выдержки повышать давление в сосудах на величину, соответствующую 25% p пр .

Давление при гидравлическом испытании должно контролироваться двумя манометрами, имеющими одинаковый предел измерения и одинаковый класс точности.

При заполнении аппарата водой необходимо следить, чтобы в нем не остался воздух. При спуске воды из аппарата следует открывать воздушник, чтобы предотвратить нежелательное действие на аппарат внешнего давления. Запрещается поднимать давление («поддавливать») сжатым воздухом.

Для гидравлических испытаний используется вода с температурой от +5 до +40ºС, если в технических условиях на сосуд не указано иное значение температуры. Разность температур стенки сосуда и окружающего воздуха во время испытаний не должна вызывать конденсации влаги на поверхности стенок сосуда.

Прочность металла в допускаемом диапазоне температур испытания изменяется незначительно. Поэтому, значение допускаемых напряжений [σ] металла, из которого изготовлен сосуд, в процессе гидравлических испытаний принято всегда выбирать соответствующее температуре +20ºС.

Гидравлическое испытание вертикально установленных сосудов допускается производить в горизонтальном положении при условии обеспечения прочности корпуса сосуда, для чего расчет на прочность должен быть выполнен разработчиком проекта сосуда с учетом принятого способа крепления в процессе гидравлического испытания. При этом пробное давление следует принимать с учетом гидростатического давления, действующего на сосуд в процессе его эксплуатации.

Давление в верхней точке аппарата, находящегося в рабочем положении, должно быть равно пробному.

Давление в нижней части сосуда рассчитывается с учетом гидростатического давления.

Плотность приварки укрепляющих колец и патрубков штуцеров проверяют через сигнальные отверстия пневматически давлением 0,4÷0,6МПа с обмыливанием швов внутри и снаружи аппарата.

Время выдержки под пробным давлением зависит от толщины стенки сосуда и указывается в паспорте сосуда.

После выдержки сосуда под пробным давлением в течение указанного времени, давление в нем снижают плавно до расчетного и производят осмотр наружной поверхности сосуда.

Во время испытаний запрещается обстукивать стенки, подтягивать разъемные соединения сосуда находящегося под давлением.

Время выдержки сосуда под пробным давлением

Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено:

Течи, трещин, запотевание, слезок в сварных швах и на основном металле;

Течи в разъемных соединениях;

Видимых остаточных деформаций;

Падения давления по манометру.

Сосуд и его элементы, в которых при испытании выявлены дефекты, после их устранения подвергаются повторным гидравлическим испытаниям пробным давлением, установленным настоящими «Правилами».

Значение пробного давления и результаты технического освидетельствования должны записываться в паспорте сосуда лицом, производящим освидетельствование, с указанием разрешенных параметров эксплуатации сосуда и сроков следующего освидетельствования. Если при техническом освидетельствовании окажется, что сосуд, вследствие имеющихся дефектов или нарушений «Правил», находится в состоянии, опасном для дальнейшей эксплуатации, работа такого сосуда должна быть запрещена.

Периодичность испытаний сосудов различной категории указывается в нормативно-технической документации на сосуд и в «Правилах» устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» Госгортехнадзор РФ.

При проведении внеочередного освидетельствования должна быть указана причина, вызвавшая необходимость в таком освидетельствовании.

Представляют повышенную опасность, так как среда в них находится под избыточным давлением, превышающим 0.7 атм. Чаще всего они взрываются при превышении допустимого давления. Все аппараты, работающие под повышенным давлением после изготовления и монтажа проходят соответствующую проверку и гидравлические испытания. При визуальном осмотре обращают внимание на герметичность швов, целостность сварных, клепаных, болтовых соединений, отсутствие коррозии. Осмотр аппаратов проводят не реже 1 раза в 4 года. Гидравлическое испытание проводят заполнением аппарата водой под давлением в 1.25-1.5 раза превышающим рабочее давление и выдержкой в течении 10 - 30 минут. При этом обращают внимание на появление деформаций, подтеков и капель воды на внешней части аппарата. Желательно обратить внимание на потерю давления в аппарате по манометру. Гидравлические испытания проводятся не реже 1 раза в 8 лет. После монтажа и испытания аппарата, которые проводят в присутствии гостехнадзора, на аппарат краской наносят его регистрационный номер, допустимое давление, дату последующего испытания. Аппарат обязательно снабжают манометром, запорной арматурой. Размещают такие аппараты на улице или в отдельных зданиях.

Чтобы обеспечить устойчивую и безопасную эксплуатацию сосудов, работающих под давлением, их подвергают техническому освидетельствованию: внутренний осмотр и гидравлическое испытание до ввода в работу, периодически в процессе эксплуатации и досрочно. Сосуды, зарегистрированные в органах надзора, проверяются инспектором по котлонадзору. Если конструктивные особенности сосуда не позволяют провести внутренний осмотр, он заменяется гидравлическим испытанием, пробным давлением и осмотром в доступных местах. Если же и гидравлическое испытание окажется.невозможным (скажем, из-за больших напряжений от веса воды в фундаменте, междуэтажных перекрытиях или самом сосуде, наличии внутри сосуда футеровки, препятствующей заполнению водой, трудности удаления воды и т. п.), разрешается производить пневматическое испытание (воздухом или инертным газом) при таком же пробном давлении. При этом пневматическое испытание (сжатым воздухом) разрешается только при условии удовлетворительных результатов caмoro тщательного внутреннего осмотра, проверки прочности сосуда расчетом и осуществления под строгим контролем некоторых мер безопасности (вывод за пределы помещения, где испытывается сосуд, вентиля на наполнительном трубопроводе от источника давления и манометра, удаления людей в безопасные места на время испытания сосуда пробным давлением и др.). Под пробным давлением сосуд находится 5 мин, после чего давление постепенно снижают до рабочего, осматривают сосуд, проверяют плотность его швов и разъемных соединений мыльным раствором или другим эффективным способом. Остукиванне сосуда под давлением при пневматическом испытании опасно и запрещено.

Разрешается не производить гидравлическое испытание при техническом освидетельствовании новых сосудов, если с момента такого испытания, проведенного на заводе-изготовителе, не прошло 12 месяцев, если они не были повреждены при транспортировке и установке, а монтаж их проводился без сварки или пайки элементов, работающих под давлением.

Правилами установлено, что сосуды, находящиеся в эксплуатации и зарегистрированные в органах Госгортехнадзора, инспектор подвергает периодическому техническому освидетельствованию, в том числе: внутреннему осмотру с целью выявления состояния внутренних и наружных поверхностей и влияния среды на стенки сосудов - не реже одного раза в 4 года; гидравлическому испытанию с предварительным внутренним осмотром - не реже одного раза в 8 лет, при этом допускается использовать воду или другие некоррозионные, неядовитые, невзрывоопасные, невязкие жидкости.

Досрочное техническое освидетельствование сосудов необходимо после реконструкции и ремонта с применением сварки или пайки отдельных частей, работающих под давлением; если сосуд перед пуском в работу находился в бездействии более 1 года (за исключением случаев складской консервации, при которой освидетельствование сосудов обязательно перед пуском в эксплуатацию при хранении свыше 3 лет); если сосуд был демонтирован и установлен на новом месте; перед наложением на стенки сосуда защитного покрытия (если оно производится его владельцем); если досрочное освидетельствование необходимо по усмотрению инспектора, лица, осуществляющего надзор, или лица, ответственного за исправное состояние и безопасное действие сосуда. Периодическое и внеочередное техническое освидетельствование сосудов производит инспектор Котлонадзора обязательно в присутствии работника бюро (отдела) по надзору или другого аттестованного инженерно-технического работника, назначенного администрацией, а также лица, ответственного за безопасную эксплуатацию этих объектов. При этом администрация предприятия должна заблаговременно не менее чем за 10 дней уведомить инспектора о готовности сосуда к освидетельствованию. В случае, если инспектор по какой-либо причине не явится в назначенный срок, администрация имеет право назначить приказом по предприятию комиссию из опытных, аттестованных специалистов для проведения технического освидетельствования. Его результаты, а также срок следующего освидетельствования заносятся в паспорт. Копия записи не позднее чем через 5 дней направляется в местный орган Госгортехнадзора. Допущенный к работе сосуд подлежит освидетельствованию не позже чем через 12 месяцев. Администрация предприятия, кроме освидетельствований инспектора, проводит:

внутренний осмотр и гидравлическое испытание перед пуском в работу всех вновь устанавливаемых сосудов, кроме тех, которые освидетельствует инспектор;

внутренний осмотр всех регистрируемых. и нерегистрируемых сосудов не реже чем через каждые 2 года, за исключением сосудов, которые работают в среде, вызывающей коррозию металла, и должны подвергаться внутреннему осмотру не реже чем через 12 месяцев.

Внутренний осмотр сосудов, включенных в системы с непрерывно действующим технологическим процессом, с некоррозиоиной рабочей средой, остановка которых по условиям производства невозможна, допускается совмещать с капитальным ремонтом или заменой катализатора, но не реже одного раза в 4 года. При внутренних осмотрах сосудов должны быть выявлены и устранены все дефекты, снижающие нх прочность;

периодический осмотр сосудов в рабочем состоянии;

гидравлическое испытание с предварительным внутренним осмотром сосудов, не регистрируемых в органах надзора,- не реже одного раза в 8 лет; досрочное техническое освидетельствование нерегистрируемых сосудов. При подготовке к осмотрам и гидравлическим испытаниям сосуд следует охладить (отогреть), освободить от заполняющей рабочей среды, отключить заглушками от всех трубопроводов, соединяющих его с источниками давления или другими сосудами, очистить от металла. Футеровка, изоляция и другая защита поверхностей сосуда частично или полностью удаляются в тех случаях, когда есть признаки дефектов в металле сосуда под защитным покрытием, например: неплотность футеровки, отдулин в гуммированном слое, следы пропуска изоляции и др. Вся арматура перед гидравлическим испытанием тщательно очищается и притирается, а крышки, люки и т. п. устанавливаются прочно и плотно, исключая возможность течи.

Опасные зоны оборудования.

Опасная зона - это пространство, в котором возможно действие на работающего опасного и (или) вредного производственного фактора. Опасность локализована в пространстве вокруг движущихся элементов: режущего инструмента, обрабатываемых деталей, планшайб, зубчатых, ременных и цепных передач, рабочих столов станков, конвейеров, перемещаемых подъемно-транспортных машин, грузов и т. д. Особая опасность создается в слу­чаях, когда возможен захват одежды или волос работающего движущимися частями оборудования.

Наличие опасной зоны может быть обусловлено опас­ностью поражения электрическим током, воздействия тепловых, электромагнитных и ионизирующих излучений шума, вибрации, ультразвука, вредных паров и газов пыли, возможностью травмирования отлетающими частицами материала заготовки и инструмента при обработке, вылетом обрабатываемой детали из-за плохого ее закрепления или поломки.

Размеры опасной зоны в пространстве могут быть постоянными (зона между ремнем и шкивом, зона между вальцами и т. д.) и переменными (поле прокатных станов, зона резания при изменении режима и характе­ра обработки, смена режущего инструмента и т. д.).

При проектировании и эксплуатации технологического оборудования необходимо предусматривать применение устройств либо исключающих возможность контакта человека с опасной зоной, либо снижающих опасность контакта (средств защиты работающих). Средства защиты работающих по характеру их применения делятся на две категории: коллективные и индивидуальные.

Средства коллективной защиты в зависимости от на­значения подразделяются на следующие классы: нормализации воздушной среды производственных помещений и рабочих мест, нормализации освещения производственных помещений и рабочих мест, средства защиты от ионизирующих излучений, инфракрасных излучений, ультрафиолетовых излучений, электромагнитных излучений, магнитных и электрических полей, излучения оптических квантовых генераторов, шума, вибрации, ультразвука, поражения электрическим током, электростатических зарядов, от повышенных и пониженных температур поверхностей оборудования, материалов, изделий, заготовок, от повышенных и пониженных температур воздуха рабочей зоны, от воздействия механических, химических, биологических факторов.

Средства индивидуальной защиты в зависимости от назначения подразделяются на следующие классы: изолирующие костюмы, средства защиты органов дыхания, специальная одежда, специальная обувь, средства защиты рук, головы, лица, глаз, органов слуха, средства защиты от падения и другие аналогичные средства, за­щитные дерматологические средства.

Все применяющиеся в машиностроении средства кол­лективной защиты работающих по принципу действия можно разделить на оградительные, предохранительные, блокирующие, сигнализирующие, а также системы дистанционного управления машинами и специальные. Каждый из перечисленных подклассов, как будет показано ниже, имеет несколько видов и подвидов. Общими требованиями к средствам защиты являются: создание наиболее благоприятных для организма человека соотношений с окружающей внешней средой и обеспечение оптимальных условий для трудовой деятельности; высокая степень защитной эффективности; учет индивидуальных особенностей оборудования, инструмента, приспособлений или технологических процессов; надежность, прочность, удобство обслуживания машин и механизмов, учет рекомендаций технической эстетики.

44. Виды горения, механизмы процессов горения.

Горение - это химическая реакция окисления, сопро­вождающаяся выделением теплоты и света. Для возникновения горения требуется наличие трех факторов: горючего вещества, окислителя (обычно кислород воздуха) и источника загорания (импульса). Окислителем может быть не только кислород, но и хлор, фтор, бром, иод, окислы азота и т. д.

В зависимости от свойств горючей смеси горение бывает гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении исходные вещества имеют одинаковое агрегатное состояние (например, горение газов). Горение твердых и жидких горючих веществ является гетерогенным. -

Горение дифференцируется также по скорости распространения пламени и в зависимости от этого параметра может быть дефлаграционным (порядка десятка метров в секунду), взрывным (порядка сотни метров в секунду) и детонационным (порядка тысячи метров в секунду). Пожарам свойственно дефлаграционное горение.

В зависимости от соотношения горючего и окислителя различают процессы горения бедных и богатых горючих смесей. Бедными называются смеси, содержащие в избытке окислитель. Их горение лимитируется содержанием горючего компонента. К богатым относятся смеси с содержанием горючего выше стехиометрического соотношения компонентов. Горение таких смесей лимитируется содержанием окислителя. Возникновение горения связано с обязательным самоускорением реакции в системе. Существуют три основных вида самоускорения химической реакции при горении: тепловой, цепной и комбинированной - цепочно-тепловой. Тепловой механизм ускорения связан с экзотермичностью процесса окисления и возрастанием скорости химической реакции с повышением температуры при условии аккумуляции теплоты в реагирующей системе.

Цепное ускорение реакции связано с катализом химических превращений, осуществляемым промежуточными продуктами превращений, обладающими особой химической активностью и называемыми активными центрами. В соответствии с цепной теорией химический, процесс происходит не путем непосредственного взаимодействия исходных молекул, а с помощью осколков, об­разующихся при распаде этих молекул (радикалы, атомарные частицы).

Реальные процессы горения осуществляются, как правило, по комбинированному цепочно-тепловому меха­низму. Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов.

Вспышка - быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Возгорание - возникновение горения иод воздействием источника зажигания.

Воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Самовозгорание - явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возник­новению горения вещества (материала, смеси) при отсутствии источника зажигания. Сущность и различия процессов возгорания и самовозгорания пояснены ниже.

Самовоспламенение - самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Взрыв - чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу. Возникновение горения вещества или материала может произойти при температуре окружающей среды ниже температуры самовоспламенения. Эта возможность обусловливается склонностью веществ или материалов к окислению и условиями аккумуляции в них теплоты, выделяющейся при окислении, что может вызвать самовозгорание. Таким образом, возникновение горения веществ и материалов при воздействии тепловых импульсов с температурой выше температуры воспламенения (или самовозгорания) характеризуется как возгорание, а возникновение. горения при температурах ниже температуры самовоспламенения относится к процессу самовозгорания. В зависимости от импульса процессы самовозгорания подразделяют на тепловые, микробиологические и химиче­ские.

При оценке пожарной опасности веществ и материалов необходимо учитывать их агрегатное состояние. Поскольку горение, как правило, происходит в газовой среде, то в качестве показателей пожарной опасности необходимо учитывать условия, при которых образуется достаточное для горения количество газообразных горючих продуктов. Основными показателями пожарной опасности, определяющими критические условия возникновения и развития процесса горения, являются температура самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения.

Температура самовоспламенения характеризует минимальную температуру вещества или материала, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения. Минимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе, при которой они способны загораться и распространять пламя, называется нижним концентрационным пределом воспламенения; максимальная концентрация горючих газов и паров, при которой еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом воспламенения. Область составов и смесей горючих газов и паров с воздухом, лежащих между нижним и верхним преде­лами воспламенения, называется областью воспламенения.

Концентрационные пределы воспламенения не постоянны и зависят от ряда факторов. Наибольшее влияние на пределы воспламенения оказывают мощность источника воспламенения, примесь инертных газов и паров, температура и давление горючей смеси.

Температурой вспышки называется самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения. Пользуясь этой характеристикой, все горючие жидкости по пожарной опасности можно разделить на два класса: к первому относятся жидкости с температурой вспышки до 61° С (бензин, этиловый спирт, ацетон, серный эфир, нитроэмали и т. д.), они называются легковоспламеняю­щимися жидкостями (ЛВЖ); ко второму - жидкости с температурой вспышки выше 61° С (масло, мазут, формалин и др.), они называются горючими жидкостями.

Температура воспламенения - температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары.и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температурные пределы воспламенения - температуры, при которых насыщенные пары вещества образуют в данной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения жидкостей.

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

СОСУДЫ И АППАРАТЫ, РАБОТАЮЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Правила и нормы безопасности
при проведении гидравлических испытаний
на прочность и герметичность

РД 24.200.11-90

Дата введения 01.07.91

Настоящий руководящий документ устанавливает правила и нормы безопасности при подготовке и проведении гидравлических испытаний на прочность и герметичность сосудов и аппаратов, работающих под давлением, изготавливаемых в соответствии с требованиями ОСТ 26-291, ОСТ 26-01-1183, ОСТ 26-01-900, ОСТ 26-11-06, ОСТ 26-18-6, ОСТ 26-01-9, ОСТ 26-01-221.

Гидравлические испытания изделий и их элементов на прочность и герметичность гидростатическим давлением должны проводиться на специальных испытательных гидростендах (далее гидростендах) или, в исключительных случаях, на сборочных стендах с использованием переносного оборудования.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Руководящий документ распространяется на все методы гидравлических испытаний по ОСТ 26-291 и ОСТ 26-11-14.

1.2. На каждом предприятии в соответствии с настоящим руководящим документом должна быть разработана и утверждена главным инженером инструкция по безопасному проведению гидравлических испытаний. Основные положения инструкции, а также схема испытания должны быть вывешены на рабочем месте каждого участка гидроиспытаний.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРСОНАЛУ

2.1. К работе на гидростендах и рабочих местах с переносным оборудованием для гидравлических испытаний допускаются рабочие соответствующей специальности по «Единому тарифно-квалификационному справочнику работ и профессий рабочих (ЕТКС), аттестованные в установленном порядке с квалификацией не ниже 4 разряда».

2.2. Назначение или перевод рабочего осуществляется распоряжением по цеху.

Рабочий должен быть ознакомлен с особенностями данного испытательного оборудования и пройти инструктаж.

Организация обучения и инструктажа по безопасности труда должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.0.004.

2.3. Повторная проверка знаний работающих должна проводиться не реже одного раза в год для рабочих и одного раза в три года для ИТР заводской квалификационной комиссией, назначаемой в установленном порядке.

2.4. Ответственность за исправное состояние, правильную и безопасную эксплуатацию гидростенда возлагается на инженерно-технического работника (ИТР), назначенного приказом по цеху (предприятию) и аттестованного в установленном порядке.

2.5. Каждый гидростенд в каждой смене должен быть закреплен за отдельным исполнителем распоряжением по цеху. Исполнитель обязан следить за исправным состоянием гидростенда и содержать его в надлежащем порядке и чистоте. На каждом гидростенде должна быть вывешена табличка с указанием фамилии исполнителя, ответственного за данный гидростенд.

2.6. При подготовке к гидравлическим испытаниям каждого изделия нового типа, конструкции и т.п. руководитель работ должен провести внеплановый инструктаж рабочих, по особенностям данного изделия, указать на возможные источники опасности и меры предосторожности.

2.7. Для выполнения работ по строповке и перемещению груза, управлению грузоподъемными механизмами с пола испытатели должны иметь соответствующее удостоверение.

2.8. Испытатели должны быть обеспечены спецодеждой и спецобувью соответствующего размера по типовым отраслевым нормам для машиностроительных и металлообрабатывающих производств.

3. ТРЕБОВАНИЯ К УЧАСТКУ, ОБОРУДОВАНИЮ, ОСНАСТКЕ

3.1. Требования к участку и рабочему месту при испытании переносным оборудованием

3.1.1. Участок для гидравлических испытаний должен соответствовать требованиям действующих санитарных норм проектирования промышленных предприятий CH118, CH119, СН245, строительным нормам и правилам СНиП2, СНиП8, СНиП9.

3.1.2. Площадь участка должна обеспечивать размещение:

гидростенда (или переносного оборудования при испытании на сборочном стенде);

вспомогательного оборудования и оснастки;

испытываемого изделия с учетом безопасного выполнения работ по его монтажу и осмотру, при этом свободная зона по периметру максимально возможного габарита изделия должна быть не менее 1 м.

3.1.3. Участок должен иметь нескользкое покрытие пола с уклоном и (или) отверстиями для стока воды, а также защитное ограждение, исключающее возможность случайного появления на участке посторонних лиц и попадание рабочей жидкости за пределы участка (приложение 2).

На ограждении должно быть световое табло с надписью «ВХОД ВОСПРЕЩЕН. ИДУТ ИСПЫТАНИЯ» или соответствующий плакат.

3.1.4. На участке должны быть общее и местное рабочее освещение, аварийное освещение, а также переносные светильники с напряжением не более 42 В. Оборудование освещения должно соответствовать требованиям «Правил устройства электроустановок».

Освещение должно обеспечивать освещенность на поверхности испытываемого изделия:

рабочую - не менее 300 лк при люминесцентном или 200 лк при освещении лампами накаливания;

аварийную - не менее 10 от рабочей.

3.1.5. Участок гидроиспытаний должен иметь оборотную систему водоснабжения, обеспечивающую заполнение объема испытываемых изделий или технический водопровод с системой слива в канализацию.

3.1.6. Рабочее место, где проводятся гидроиспытания переносным оборудованием, должно соответствовать требованиям пп. 3.1.2 - 3.1.6 настоящего руководящего документа.

Допускается в качестве временного защитного ограждения использовать леерное, устанавливаемое от испытываемого изделия на расстоянии не менее рассчитанного (приложение 3.).

3.2. Требования к оборудованию и оснастке

3.2.1. Гидростенд должен быть оборудован:

емкостью для рабочей жидкости с системой ее циркуляции;

насосом для заполнения и опорожнения изделия;

насосом для создания давления в изделии;

рессивером (буферной емкостью) или пневмогидроаккумулятором;

системой трубопроводов;

запорной арматурой;

приборами для измерения давления и температуры рабочей жидкости;

предохранительными устройствами или электроконтактными манометрами (ЭкМ);

заглушками.

Электродвигатели насосов должны быть закрытого исполнения, типа IP44.

Допускается использование насосной установки с пневматическим приводом с электромагнитным клапаном (электрозадвижкой) перекрывающим подачу воздуха на пневмопривод. Управление клапаном должно осуществляться электроконтактным манометром (ЭкМ), установленным в линии от насоса к изделию.

При использовании в составе рабочей жидкости люминофоров, консервантов или других химических веществ гидростенд должен быть дополнительно оборудован специальными емкостями для приготовления нейтрализующих растворов и нейтрализации рабочей жидкости и (или) устройством для сбора этих веществ с целью их дальнейшего использования.

3.2.2. Расположение и компоновка оборудования должны отвечать требованиям действующих строительных норм и правил СНиП9, СНиП10 и обеспечивать безопасность и удобство его эксплуатации и ремонта.

Пульт управления гидростендом или переносным оборудованием для гидроиспытаний, расположенный в опасной зоне, определенной расчетом по приложению 3, должен быть оборудован защитой, рассчитанной согласно приложению 2.

3.2.3. При подземном расположении испытываемого изделия, над заглубленным помещением должна быть предусмотрена раздвижная или другая механическая крыша, а участок с учетом площади, занимаемой крышей в раскрытом положении, должен иметь леерное ограждение.

3.2.4. Электрооборудование гидростенда должно соответствовать требованиям действующих в промышленности «Правил устройства электроустановок», «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей», «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», а также строительным нормам и правилам СниП6.

3.2.5. Гидростенд должен быть снабжен кнопками «СТОП» аварийной остановки электродвигателя насоса, окрашенными в красный цвет. Количество кнопок и места их расположения должны гарантировать возможность быстрой остановки электродвигателя.

3.2.6. Вращающиеся части привода питательного насоса должны быть надежно ограждены. Попадание рабочей жидкости на привод не допускается.

3.2.7. Напорная линия насоса должна иметь рессивер для уменьшения колебаний давления в испытываемом изделии, вызываемых пульсирующей подачей рабочей жидкости. Рессивер должен быть рассчитан на давление, не ниже максимально допустимого для данного гидростенда.

Рессивер должен устанавливаться на участке гидроиспытаний в месте, исключающем присутствие людей и обеспечивающем доступность его осмотра, и иметь защитное ограждение, рассчитанное согласно приложению 2.

Допускается не устанавливать рессивер и байпас на гидростендах, если давление в испытываемом изделии достигается с помощью насоса без электропривода (вручную).

3.2.8. Расположение трубопроводов должно обеспечивать свободный доступ для осмотра и контроля их состояния.

3.2.9. Измерение давления должно производиться по двум поверенным манометрам, один из которых, контрольный, должен быть установлен на изделии, а второй - на пульте управления гидростендом.

3.2.10. Манометры для измерения давления должны иметь один тип, предел измерения, одинаковую цену деления и класс точности не ниже:

2,5 при расчетном давлении до 2,5 МПа (25 кгс/см 2);

1,5 при расчетном давлении свыше 2,5 МПа (25 кгс/см 2) и такую шкалу, на которой предел измерения расчетного давления находится во второй ее трети.

3.2.11. Расположение манометров должно обеспечивать свободный обзор шкалы манометра, при этом шкала прибора должна находиться в вертикальной плоскости.

Номинальный диаметр корпуса манометров, устанавливаемых на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения за ними, должен быть не менее 100 мм, на высоте от 2 до 3 м - не менее 160 мм. Установка манометров на высоте более 3 м от уровня площадки не допускается.

3.2.12. Манометры должны быть защищены от теплового излучения, замерзания, механических повреждений.

отсутствии пломбы или клейма с отметкой о проведенной поверке;

просроченном сроке поверки;

неисправности манометра (стрелка при его отключении не возвращается на нулевую отметку шкалы, разбито стекло или имеются другие повреждения, которые могут отразиться на правильности показаний).

3.2.14. Предохранительные клапаны гидростенда должны иметь пропускную способность, соответствующую производительности гидронасосов, быть отрегулированы на пробное давление, проверены на плотность затвора и разъемных соединений и опломбированы вместе с биркой, на которой указана величина пробного давления.

Регулировка клапанов должна производиться согласно ГОСТ 12.2.085. Контрольной средой для определения момента открывания клапана может быть воздух или вода, которые должны быть чистыми, без механических или химических включений.

3.2.15. Установку предохранительных клапанов необходимо проводить, руководствуясь «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» и согласно принципиальной схеме оборудования гидростенда или принципиальной схеме, утвержденной главным инженером предприятия.

Допускается использовать вместо предохранительных клапанов электроконтактные манометры (ЭкМ), при этом один манометр устанавливается на изделии и еще один - в магистрали от насоса к изделию. Соединение насоса с манометром ЭкМ должно осуществляться через буферную емкость или демпфирующее устройство для предохранения манометра от пульсации рабочей жидкости в трубопроводе.

Манометры должны быть настроены на пробное давление и обеспечивать отключение насоса при достижении значения пробного давления.

3.2.16. Резиновые, металлорезиновые рукава и трубопроводы, используемые при гидроиспытаниях, должны иметь бирки с указанием их рабочего и пробного давления, срока испытания.

Значения давлений на рукавах и трубопроводах должны быть не ниже величины давления, на которое рассчитан данный гидростенд.

Рукава должны отвечать действующим стандартам или техническим условиям и не иметь механических или химических повреждений.

3.2.17. Запорная арматура гидростенда должна быть доступна для обслуживания и располагаться не выше 1,5 м от уровня пола. Арматуру необходимо систематически смазывать и прокручивать, при этом применение каких-либо рычагов не допускается.

Применять арматуру, не имеющую технической документации (паспорт, аттестат и т.п.), не допускается.

3.2.18. Запорная арматура должна иметь четкую маркировку:

наименование завода-изготовителя или его товарный знак;

условный проход, мм;

условное давление, МПа (кгс/см 2);

направление потока среды;

марка материала.

3.2.19. В маркировке заглушек, используемых для гидроиспытаний, должны указываться номер заглушки и величина давления, на которое она рассчитана.

3.2.20. Испытываемое изделие должно иметь:

вентиль или кран для контроля отсутствия давления в нем перед его демонтажом. Допускается использование трехходового крана, установленного на изделии. Выходное отверстие крана должно быть направлено в безопасное место. Допускается при наличии муфт для слива жидкости вентиль или кран не устанавливать.

предохранительные клапаны, количество и пропускная способность которых должны исключать возможность возникновения в изделии давления, превышающего пробное. Допускается использовать предохранительные клапаны с разрывной мембраной, рассчитанной на пробное давление.

Допускается не устанавливать предохранительные клапаны на изделии, если они предусмотрены в магистрали между насосом и испытываемым изделием и рассчитаны на пробное давление.

3.2.21. Рабочая жидкость, выходящая из предохранительного клапана, должна отводиться в безопасное место. Установка запорных устройств на отводящих трубах, а также между изделием и предохранительным клапаном не допускается.

3.2.22. Рабочие жидкости, применяемые для гидравлических испытаний, должны быть нетоксичными, невзрывоопасными, непожароопасными.

Допускается по требованию разработчика изделия применение других жидкостей с обязательным соблюдением соответствующих мер безопасности.

3.2.23. Конструкции площадок обслуживания и лестниц к ним (лесов) должны соответствовать действующим «Правилам техники безопасности для строительно-монтажных работ» и «Общим правилам техники безопасности и производственной санитарии для предприятий и организаций машиностроения».

3.2.24. Грузоподъемные краны и механизмы, применяемые на участке гидроиспытаний, должны соответствовать требованиям действующих «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».

3.2.25. Гидростенд и все входящие в него сборочные единицы, агрегаты и приспособления должны иметь аттестаты или паспорта. Использование технологической оснастки, не имеющей технической документации и (или) с механическими повреждениями резьбовых, уплотнительных, посадочных поверхностей, следами растяжения, не допускается.

3.2.26. Гидростенд должен быть аттестован согласно ГОСТ 24555 и принят комиссией, назначенной приказом по предприятию.

Аттестационная документация разрабатывается разработчиком стенда и согласовывается с метрологической службой предприятия до аттестации гидростенда.

Испытания гидростенда должны проводиться давлением, равным 1,25 от давления, на которое рассчитан гидростенд.

К аттестату на гидростенд должна быть приложена техническая документация:

протокол аттестации (приложение 1);

расчеты элементов стенда на прочность;

паспорта и аттестаты на приборы, агрегаты и арматуру, применяемые на стенде;

инструкция по технике безопасности при работе на гидростенде;

приказ о назначении ответственного за гидростенд.

3.2.27. Техническая документация на гидростенд должна храниться у лица, ответственного за его исправное состояние и безопасную эксплуатацию (см. п. 2.4).

3.2.28. Гидростенд должен быть на учете в метрологической и технической службе предприятия, осуществляющей планово-предупредительные ремонты.

3.2.29. Гидростенд должен периодически, один раз в 6 месяцев, подвергаться осмотру и не реже одного раза в год - ремонту.

Планово-предупредительные ремонты должны выполняться в строгом соответствии с графиком, утвержденным главным инженером предприятия. После ремонта гидростенд должен быть подвергнут гидравлическому испытанию давлением согласно п. 3.2.27 и аттестован согласно ГОСТ 24555.

3.2.30. Поверка манометров с их опломбированием или клеймением должна производиться не реже одного раза в год в установленном порядке.

Дополнительная поверка рабочих манометров контрольным должна проводиться не реже одного раза в 6 месяцев с записью результатов в журнал. Допускается для поверки рабочих манометров использовать поверенный рабочий манометр, имеющий с поверяемым одинаковую шкалу и класс точности. Независимо от указанных сроков поверку манометров необходимо проводить при возникновении сомнений в правильности их показаний.

3.2.31. Проверка предохранительных клапанов должна проводиться не реже одного раза в год, в сроки, установленные руководством предприятия. Проверка, ремонт и регулировка предохранительного клапана должны оформляться актом за подписями механика цеха, мастера по ремонту и регулировке и слесаря, проводившего данные работы.

Предохранительный клапан, прошедший ремонт и регулировку, должен быть опломбирован вместе с биркой, на которой указано пробное давление, и снабжен номером.

Каждый предохранительный клапан должен иметь технический паспорт, вместе с которым должны храниться копии паспортов на клапан и пружину с заводов-поставщиков, а также копии актов его поверки, ремонта и регулировки.

3.2.32. Резиновые, металлорезиновые рукава и трубопроводы должны проходить проверку и испытания не реже одного раза в год согласно графику планово-предупредительного ремонта. Испытания должны проводиться по соответствующим нормативно-техническим документам на эти изделия и строительным нормам и правилам.

3.2.33. Запорная арматура после каждого ремонта должна подвергаться испытаниям на механическую прочность и герметичность гидравлическим давлением, соответствующим требованиям нормативно-технической документации на данную арматуру, но не ниже максимального давления, на которое рассчитан гидростенд. Испытание запорной арматуры должно быть оформлено актом.

Испытания должны проводиться после пригонки и слесарно-механической обработки.

4. ПРАВИЛА И НОРМЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Подготовка к проведению гидроиспытаний

4.1.1. Изделия и их элементы, подлежащие гидроиспытанию, должны быть приняты службой ОТК по результатам внешнего осмотра и неразрушающего контроля.

Величина испытательного давления для изделия не должна превышать максимально допустимой величины давления, на которое рассчитан гидростенд.

4.1.2. Крепеж и уплотнения, используемые при гидроиспытании, должны быть из материалов, предусмотренных в рабочих чертежах на изделие.

4.1.3. Контрольно-измерительные приборы, предохранительные устройства, арматура, заглушки, крепеж, прокладки и т.п. должны выбираться согласно маркировке на давление не ниже испытательного.

4.1.4. При установке испытываемого изделия на гидростенде на штатные или технологические опоры должно быть обеспечено его устойчивое положение, свободный доступ для осмотра и расположение дренажных отверстий («воздушников») в его верхней точке.

Схема гидроиспытания, технологический процесс и оснастка должны обеспечивать полное удаление воздуха при заполнении испытываемого изделия рабочей жидкостью.

4.1.5. Монтаж коммуникаций, установка требуемой арматуры, контрольно-измерительных приборов должны производиться в полном соответствии с утвержденной схемой гидроиспытания.

Все свободные отверстия испытываемого изделия должны быть заглушены.

Монтаж, оборудование и осмотр изделия на высоте более 1,5 м следует проводить со специальных площадок (лесов).

4.1.6. При монтаже фланцевых соединений резьбовые элементы должны затягиваться равномерно, поочередным затягиванием диаметрально противоположных («крест-накрест») с соблюдением параллельности фланцев.

Запрещается использовать гаечные ключи не соответствующие размеру гайки, нестандартные и (или) с удлинением рукоятки, а также молоток или кувалду.

4.1.7. При приготовлении рабочей жидкости с использованием люминофоров, консервантов, а также при нанесении индикаторных покрытий на контролируемые поверхности испытываемого изделия на участке гидроиспытаний должна быть включена система общеобменной приточно-вытяжной вентиляции.

4.2. Проведение гидроиспытаний

4.2.1. В проведении гидравлических испытаний должно участвовать минимальное количество людей, но не менее двух человек.

4.2.2. Во время проведения гидроиспытаний запрещается:

находиться на территории участка лицам, не участвующим в испытании;

находиться со стороны заглушек лицам, участвующим в испытании;

производить посторонние работы на территории участка гидроиспытаний и работы, связанные с устранением обнаруженных дефектов на изделии, находящемся под давлением. Работы по устранению дефектов разрешается производить только после снятия давления и, в необходимых случаях, слива рабочей жидкости.

транспортировать (кантовать) изделие, находящееся под давлением;

транспортировать грузы над изделием, находящимся под давлением.

4.2.3. Испытателю запрещается:

проводить испытания на гидростенде, незакрепленном за ним или его бригадой распоряжением по цеху;

оставлять без надзора пульт управления гидростендом, испытываемое изделие, соединенное с системой водоснабжения (даже после снятия давления);

производить под давлением сборку и разборку изделий, оснастки, ремонт оборудования гидростенда и т.д.;

самовольно вносить изменения в технологический процесс испытаний, изменять давление или время выдержки под давлением и др.

4.2.4. Проведение гидравлических испытаний на сборочном стенде с использованием переносного оборудования допускается в исключительных случаях с письменного разрешения главного инженера предприятия и соблюдением требований настоящего руководящего документа.

4.2.5. Испытываемое изделие должно быть заполнено рабочей жидкостью полностью, наличие в коммуникациях и изделии воздушных подушек не допускается.

Поверхность изделия должна быть сухой.

4.2.6. Давление в изделии должно повышаться и снижаться плавно. Повышение давления должно производиться с остановками (для своевременного выявления возможных дефектов). Величина промежуточного давления принимается равной половине пробного. Скорость подъема давления не должна превышать 0,5 МПа (5 кгс/см 2) в минуту.

Предельное отклонение пробного давления не должно превышать ± 5 % его величины. Время выдержки изделия под пробным давлением устанавливается разработчиком проекта или указывается в нормативно-технической документации на изделие.

4.2.7. Во время повышения давления до пробного и выдержки изделия под пробным давлением находиться вблизи и (или) осматривать изделие запрещается. Персонал, участвующий в испытании, должен в это время находиться за пультом управления.

Осмотр изделия должен производиться после снижения давления в изделии до расчетного.

При расчетном давлении в изделии у гидростенда разрешается находиться:

испытателям;

дефектоскопистам;

представителям отдела технического контроля (ОТК);

ответственному за безопасное проведение работ - мастеру, старшему мастеру, начальнику участка;

начальникам цехов;

работникам ведущих технических отделов;

представителям заказчика.

Указанные лица должны пройти специальное обучение или соответствующий инструктаж согласно ГОСТ 12.0.004.

4.2.8. При использовании дефектоскопической аппаратуры с источниками ультрафиолетового излучения облучение глаз и кожных покровов работающих не допускается.

4.2.9. Испытатель обязан прервать испытание, выключить насосы, создающие давление, или перекрыть вентили трубопроводов, подающих давление в изделие, (при использовании одного насоса для нескольких рабочих мест) и открыть вентили сброса давления при:

перерыве в подаче рабочего давления;

достижении давления в изделии или трубопроводах выше разрешенного несмотря на соблюдение всех требований, указанных в инструкции;

отказе манометров или других показывающих приборов во время подъема давления;

срабатывании предохранительных устройств;

возникновении гидроударов в трубопроводе или изделии, появлении вибрации;

обнаружении в испытываемом изделии, технологической оснастке, трубопроводах течи, трещин, выпучин или отпотевания в сварных швах;

утечке через дренажные отверстия, служащей сигналом для прекращения испытания;

разрушении испытываемого изделия;

пожаре и т.п.

4.2.10. После снятия давления в системе, перед разборкой фланцевых соединений, необходимо удалить рабочую жидкость из изделия и системы.

4.2.11. При демонтаже оснастки гайки болтовых соединений следует снимать, постепенно ослабляя диаметрально противоположные («крест-накрест»), и обращать внимание на целостность уплотнительных элементов во избежание их попадания во внутренние полости изделия.

4.2.12. Отработанная рабочая жидкость, содержащая химические вещества, перед сбросом в канализационную сеть должна быть нейтрализована и (или) очищена.

Запрещается сброс в канализацию рабочих жидкостей, содержащих люминофоры, консерванты и т.п., не прошедших нейтрализацию и (или) очистку.

При работах с раствором хлорной извести на участке гидроиспытаний должна быть включена система общеобменной приточно-вытяжной вентиляции. Вытяжной патрубок системы вентиляции должен находиться непосредственно над емкостью с раствором хлорной извести.

Хлорная известь, попавшая на пол, должна быть смыта водой в канализационный сток.

Все работы с хлорной известью должны проводиться в защитных очках, брезентовом костюме, резиновых сапогах и перчатках, с надетым противогазом.

4.2.13. Удаление с кожных покровов люминофоров на основе флуоресцеина и его растворов (суспензий) необходимо производить водой с мылом или 1 - 3 % водным раствором аммиака.

По окончании работ с люминофорами персонал обязан тщательно вымыть руки теплой водой с мылом.

ПРОТОКОЛ АТТЕСТАЦИЙ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОСТЕНДА Расчетное давление, МПа (кгс/см 2) ____________________________________________ Допускаемое рабочее давление, МПа (кгс/см 2) __________________________________ Расчетная температура, °C ___________________________________________________ Характеристика рабочего агента ______________________________________________ (вода, нейтральные жидкости и т.п.) ___________________________________________ 2. ПЕРЕЧЕНЬ УСТАНОВЛЕННЫХ АГРЕГАТОВ 3. ПЕРЕЧЕНЬ УСТАНОВЛЕННОЙ АРМАТУРЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 4. СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕНЕНИЯХ КОНСТРУКЦИИ СТЕНДА 6. СВЕДЕНИЯ О ЛИЦАХ, ОТВЕТСТВЕННЫХ ЗА СТЕНД 7. ОТМЕТКИ О ПЕРИОДИЧЕСКИХ ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЯХ СТЕНДА ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ГИДРОСТЕНДА АКТ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИДРОСТЕНДА Предприятие ___________________ Цех-изготовитель _______________ Стенд для гидравлических испытаний в соответствии с чертежом № ___________________________ и ТУ _________________________ и принят ОТК цеха № ________________ Нач. цеха-изготовителя ____________________________________________ (штамп) (подпись) Мастер _________________________________________________________________ (подпись) Контрольный мастер ______________________________________________ (штамп) (подпись)

СВЕДЕНИЯ О СВАРОЧНЫХ РАБОТАХ

Сварка выполнена сварщиком ______________________________________________

фамилия, имя, отчество

Удостоверение сварщика № _________________ выдано ________________________

АКТ ИСПЫТАНИЯ

(наименование узла, трубопровода, входящего

__________________________________________________________________________

в гидростенд) (чертеж, шифр, инв. №)

на прочность (герметичность) жидкостью (воздухом) под давлением ____________ МПа (кгс/ем 2) с выдержкой в течение _____________ минут.

Испытания проведены в соответствии с _______________________________________

Испытания выдержал

(наименование узла трубопровода)

Нач. цеха-изготовителя __________________

(подпись)

Контрольный мастер ___________________

(подпись)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

Копия

Институт гидродинамики
Сибирского Отделения Академии Наук СССР

УТВЕРЖДАЮ

Замдиректора Института
гидродинамики СО АН СССР
член-корр. АН СССР

Б.В. Войцеховский

В.В. Митрофанов

Методика расчета защиты от жидкостных
струй, образующихся при разрыве сосудов
высокого давления

г. Новосибирск, 1965 г.

1. ВВЕДЕНИЕ

Современная техника широко использует различные баки, трубопроводы и т.д., заполненные жидкостью высокого давления. Указанные емкости обычно конструируются с достаточно большим запасом прочности и случайный разрыв их маловероятен. Однако в некоторых случаях запас прочности приходится делать небольшим, и тогда для обслуживающего персонала и оборудования приходится предусматривать специальную броневую защиту, которая предохраняла бы от жидкостных струй, и, возможно, металлических осколков, образующихся при внезапном разрыве сосуда. При этом возникает задача о расчете необходимой толщины защитной брони.

Особенно остро этот вопрос стоит при проектировании стендов для испытания различных емкостей жидкостью (обычно водой) высокого давления, так как при таких испытаниях стенки сосудов часто подвергаются нагрузкам, близким к пределу упругости.

2. О МЕХАНИЗМЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДЯНОЙ СТРУИ С ПРЕГРАДОЙ. СВЯЗЬ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ СТРУИ И ТОЛЩИНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИСТА, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

Пусть струя воды с плотностью? 1 , скоростью u и диаметром d ударяется в преграду в виде металлического листа плотностью? 2 и толщиной? перпендикулярно его поверхности. Рассмотрим взаимодействие струи с преградой в предельных условиях, т.е. будем предполагать, что толщина как раз такова, что лист в месте удара струи получает вмятину, но не рвется. Взаимодействие распадается на два этапа: 1) начальный процесс формирования течения на поверхности преграды, когда в течение малого времени на преграду действуют повышенные ударные давления; 2) занимающий все последующее время квазистационарный процесс взаимодействия, когда давление струи на преграду определяется уравнением Бернулли.

Рассмотрим эти стадии процесса отдельно.

2-я стадия. Полная сила давления струи на преграду равна давление в точке торможения на оси струи поэтому диаметр области высокого давления, близкого к P T , на поверхности преграды будет примерно . По геометрическим соображениям отсюда следует, что радиус кривизны поверхностных линий тока в области их поворота близок к . Приравнивая центробежное давление поверхностного слоя струи, имеющего скорость, близкую к U , давлению вблизи точки торможения, получим для толщины этого слоя значение порядка . После этого легко оценивается объем жидкости в окрестностях точки торможения, имеющей давление, близкое к P T и малую скорость; он оказывается порядка

Поскольку из-за малой сжимаемости воды упругая энергия жидкости в указанном объеме ничтожна, величина дает нам энергию, теряемую струей при соударении.

Далее. Подсчитаем растягивающие усилия на дне вмятины во 2-й стадии. Считая, что поверхность вмятины сферическая и материал преграды на всей поверхности вмятины тянется равномерно до предельно допустимого относительного удлинения?, легко получить формулу, связывающую радиус кривизны поверхности вмятины R с ее диаметром d вм и?:

(1)

Диаметр вмятины должен быть близок к диаметру области высокого давления, т.е.

Решения уравнения (1), в которое подставлено (2) для ряда значений даны в таблице 1

Таблица 1

R / d

Видим, что для? > 0,1, что соответствует конструкционным металлам, R /d слабо зависит от?, поэтому в дальнейшем будем полагать

R ? d. (3)

При условии?/R << 1, что, как будет видно из дальнейшего, при давлении до нескольких сотен атмосфер достаточно хорошо выполняется, стенку вмятины можно считать тонкостенной, а растягивающее напряжение s в ней рассчитывать по формуле:

Очевидно, sне должно превышать эквивалентного разрывающего напряжения при двухосном растяжении:

Объединяя формулы (3 - 5), получим условие того, что стенка выдержит напор установившейся струи в виде:

Теперь требуется выяснить, выдержит ли защита, рассчитанная по формуле (6), воздействие струи в 1-й стадии.

Перед моментом соударения все частицы жидкости движутся перпендикулярно поверхности преграды со скоростью U. После соударения боковая поверхность струи вблизи преграды получает ту же скорость U в перпендикулярном направлении в результате действия боковой волны разрежения на сжатую образовавшуюся ударной волной жидкость. Повышенные давления действуют на преграду до окружности диаметром порядка 2d , так как к этому моменту распределение скоростей в струе в окрестности точки соударения приблизится к распределению при стационарном обтекании.

На этот процесс расходуется отрезок струи длиной около который обладает массой ~ импульсом ~ и энергией ~ Отметим, что оценка объема и энергии этого отрезка струи дает ту же величину, что была получена ранее другим путем для объема и потери энергии заторможенной жидкости при установившемся обтекании. Указанная величина энергии соответствует тому максимальному количеству энергии, которое может получить стенка в процессе установления течения, т.е. в 1-й стадии.

Однако фактическая передача энергии зависит от отношения (процесс соударения головной части струи со стенкой в какой-то мере аналогичен неупругому соударению шаров). Из законов сохранения легко получаем выражение:

(7)

где E - энергия, передаваемая защитному листу

k - отношение площади листа, воспринимающей импульс к площади сечения струи.

Если запишем теперь, что E не должно превосходить энергию допустимой деформации листа в области вмятины, площадь которой обозначим пока через то получим условие непробивания листа в 1 стадии:

Разрешим это неравенство относительно?, предварительно заменяя и полагая , что соответствует значениям k и k 1 , близким к реальным, будем иметь:

(8)

Формулы (6) и (8) дают одинаковые значения? при

(9)

При P T > P * T большее значение? дает формула (6), при P T < P * T - формула (7). Поэтому в зависимости от величины Р T нужно применять ту или иную формулу. Если в качестве преграды используется лист из Ст 3, то

P * T = 200 кг/см 2 . (9 *)

3. ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ИСТЕЧЕНИЯ СТРУИ

Так как заранее неизвестно, какую форму и размеры будет иметь отверстие в стенке сосуда в случае его разрыва, при расчете защиты, очевидно, нужно ориентироваться на худший случай, когда образуется отверстие, дающее струю максимальной пробивной силы.

Точное решение задачи об истечении представляет значительные трудности, однако здесь можно сделать оценки, вполне достаточные для расчета защиты.

Пусть мы имеем сосуд объемом V c жидкостью под давлением P 1 . Избыточный объем жидкости, который из него нужно выпустить, чтобы давление упало до атмосферного, обозначим через DV 1 . Пусть при t 1 = 0 в стенке сосуда образовалось отверстие с площадью S и характерным размером (например, диаметром) d .

Волна разрежения, уходящая от свободной поверхности внутрь сосуда, снимает давление вблизи поверхности до атмосферного и сообщает поверхностному слою жидкости скорость где c = скорость звука в жидкости.

Хотя мы здесь имеем дело с пространственным течением жидкости, однако характерное время ускорения жидкости t * можно оценить по одномерной схеме: волна разрежения вследствие резкого расширения поверхности фронта при входе внутрь сосуда на расстоянии порядка d от отверстия отражается обратно в виде волны сжатия той же амплитуды (так же, как при прохождении волны разрежения в трубе через область резкого увеличения сечения).

При этом в сечении отверстия скорость жидкости увеличивается на ту же величину DU . Волна сжатия снова отражается от свободной поверхности волной разрежения, увеличивающей скорость еще на DU и т.д. Так как скорость жидкости в сечении отверстия увеличивается на величину за время , то среднее приращение скорости струи за единицу времени в начале истечения составит

Характерным временем разгона струи будет:

(10)

Чтобы учесть влияние изменения давления в сосуде в процессе истечения, применим другой подход: рассчитывать истечение будем как для несжимаемой жидкости (это оправдано, пока ), а сжимаемость учтем лишь через связь между давлением в сосуде и количеством вытекшей жидкости. Вдоль оси отверстия скорость жидкости U зависит от одной координаты X и времени t .

Запишем уравнение давления вдоль этой оси:

Проинтегрируем его по x , полагая

где V" (t ) - скорость в сечении отверстия;

K 2 = 1 - числовой коэффициент, поскольку с удалением от отверстия вглубь жидкости скорость убывает весьма быстро, приблизительно .

После интегрирования получим:

(11)

где P (t ) - давление в сосуде, меняющееся при истечении. Заметим, что из этого уравнения вытекает закон нарастания скорости в начальной стадии процесса, то есть когда P ? P 1 и совпадающий с выведенным ранее.

До давлений в несколько сотен атмосфер можно считать, что давление в сосуде линейно связано с избыточным объемом жидкости DV 1 , содержащимся в данный момент в сосуде. Поэтому можем записать:

Вводя последнее выражение в уравнение (11) и перейдя к безразмерным переменным: , где U ? и t * берем из (10), получим уравнение:

1/3 V 2 max

Здесь l max - длина струи в момент t = t max , когда V = V max .

4. ПРАКТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЗАЩИТЫ

Хотя в действительности при внезапном разрыве сосуда форма образовавшегося отверстия почти никогда не бывает круглой, следует вести расчет для круглого отверстия так, как можно показать, что наибольшую опасность представляет именно круглое отверстие.

Выражая в формулах (6) и (8) d через? и P T через P 1:

P T = V 2 P 1 , (14)

с помощью выражений (13) и (14) получим:

(15)

(16)

Так как для каждого P 1 значение V max зависит от?, то необходимо подобрать такое значение?, при котором правые части неравенств (15) и (16) достигнут максимальной величины.

В формулу (15) входит произведение V 2 · ? 1/3 , из приведенной таблицы видим, что максимум этого произведения достигается при? = 0,3 и близок к 0,5. Подставляя это значение в (15) для определения толщины защиты, получаем:

(17)

при так как при? = 0,3, V max = 0,7, Р * T берется из формулы (9).

Для Ст 3 формула (17) применима при P 1 > 300 кгс/см 2 .

Для P 1 < 300 кгс/см 2 нужно использовать формулу (16). Ее применение осложняется тем, что?, соответствующее максимальному значению правой части, зависит от P 1 , поэтому для каждого P 1 необходимо подбором находить такое?, которое дает максимум правой части неравенства. При этом соответствующие каждому? значения V 2 берутся из таблицы.

Однако расчет можно значительно упростить, если воспользоваться исходным уравнением (8), в котором d и P T можно выразить через исходные параметры DV 1 и P 1 из физических соображений. Действительно, при выводе формулы (8) мы исходим из импульса и энергии, которые несет в себе головная часть струи длиной около d /2. Очевидно, что эта энергия и импульс будут наибольшими в том случае, если головная часть несет в себе упругую энергию сосуда с жидкостью, равную , и всю избыточную массу, равную? 1 DV 1 , т.е., если мы имеем, собственно, даже не струю, а ком жидкости, имеющий примерно одинаковые размеры во всех направлениях.

Тогда вместо (8) получим:

(18)

В полученные выражения необходимо внести еще запас прочности, не меньший чем 2,5.

Выпишем в заключение окончательные формулы для расчета толщины защиты из Ст 3 с коэффициентом запаса прочности 4, приняв s T = 2700 кгс/см 2 , s в = 3500 кгс/см 2 , , ? = 0,2.

Для P 1 > 300 кгс/см 2 (19)

для P 1 < 300 кгс/см 2 (20)

где P 1 - в кгс/см 2 , DV 1 - в см 3 , ? - в см.

Расчет DV для сферических и цилиндрических сосудов не представляет затруднений, если известны упругие свойства оболочки сосуда и сжимаемость жидкости. Например, для воды в сферическом сосуде:

(21)

где R - радиус сосуда;

1 - толщина стенки сосуда;

Модуль Юнга;

µ - коэффициент Пуассона.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Справочное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОГО РАССТОЯНИЯ ДО ПЕРСОНАЛА, НЕ УЧАСТВУЮЩЕГО
В ПРОВЕДЕНИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Энергию сжатой жидкости можно определить по формуле:

где P - давление, при котором изделие разрушилось (давление гидроиспытания);

DV - дополнительный объем жидкости, закачанной в изделие с объемом V c без учета его деформации.

DV = V о - V с,

где V о - общий объем жидкости, подвергавшийся сжатию;

V с - объем сосуда,

V с = aV о.

Следовательно:

(2)

где a - общий модуль сжатия.

Величина a может быть определена по формуле:

где A и B - постоянные коэффициенты, выбираемые из таблицы в зависимости от применяемой жидкости и температуры испытаний.

Полную энергию газа в сосуде (Е ), в кгм, можно определить по формуле:

где K = 1,4 - показатель адиабаты для воздуха.

Для сжатия 1 м 3 воздуха до давления P = 10 кгс/см 2 при постоянной температуре требуется затратить работу (E ), в кгм:

Следовательно, объем воздушного баллона, эквивалентного по накопленной энергии испытываемому изделию со сжатой жидкостью, можно определить по формуле, в м 3:

Избыточное давление на фронте воздушной ударной волны при разрыве эквивалентного баллона, в зависимости от расстояния, может быть определено по эмпирической формуле, в кгс/см 2:

(6)

где - безразмерная величина;

r - расстояние от центра изделия до рассматриваемой точки, м;

Э сж - энергия сжатия жидкости в изделии, равная энергии сжатия газа в эквивалентном баллоне, кгм;

P а - атмосферное давление, кгс/см 2 .

Формула (п. 6.3) справедлива при r > r р ,

где r р - расстояние, с которого закон распространения ударной волны описывается теорией для точечного источника взрыва, м,

где Q = ?V б - масса газа в сосуде, кг;

? - плотность газа, кг/м 3 ;

V б - объем сосуда, м 3 .

При расчете безопасного расстояния r следует иметь в виду, что максимальное избыточное давление на фронте воздушной волны в рассматриваемой точке не должно превышать 0,1 кгс/см 2 . Учитывая, что эффект разрушения изделия при гидроиспытании в отдельных случаях (в связи с неравномерностью распространения волны) может быть более значительным, чем эффект разрушения эквивалентного баллона, считаем необходимым величину безопасного расстояния, полученную по приведенной выше методике, умножить на коэффициент 1,5.

Полученное таким образом расстояние будет являться минимальным, ближе которого не должен располагаться персонал, не участвующий в проведении гидроиспытаний.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН

Всесоюзным научно-исследовательским и проектным институтом технологии химического и нефтяного аппаратостроения (ВНИИПТхимнефтеаппаратуры)

РАЗРАБОТЧИКИ:

В.П. Новиков (руководитель темы); Н.К. Ламина; А.М. Еремин

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН указанием Министерства тяжелого машиностроения от 25.07.90 № ВА-002-7259

3. ЗАРЕГИСТРИРОВАН НИИхиммашем

за № РД 24.200.11-90 от 19.06.1990 г.

4. Сведения о сроках и периодичности проверки документа:

Срок первой проверки - 1992 г., периодичность проверки 2 года

5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

	Номер пункта, подпункта, перечисления, приложения
ГОСТ 12.0.004-79
ГОСТ 12.2.085-82
ГОСТ 24555-81
ОСТ 26-01-9-80	Вводная часть
ОСТ 26-01-221-80	Вводная часть
ОСТ 26-01-900-79	Вводная часть
ОСТ 26-01-1183-82	Вводная часть
ОСТ 26-11-06-86	Вводная часть
ОСТ 26-11-14-88
ОСТ 26-18-6-80	Вводная часть
ОСТ 26-291-87

1. Общие положения. 1 2. Требования к персоналу. 1 3. Требования к участку, оборудованию, оснастке. 2 3.1. Требования к участку и рабочему месту при испытании переносным оборудованием.. 2 3.2. Требования к оборудованию и оснастке. 3